Prevenire i tempi di inattività con la termografia

La rilevazione e il controllo della temperatura sono elementi essenziali nella conduzione dei processi e non solo; infatti il livello termico fornisce indicazioni irrinunciabili anche ai fini dello stato di funzionamento di un mezzo di lavoro, di un impianto tecnologico e altro ancora. Ecco alcuni esempi di applicazione della termografia proposte da Flir Systems.

La temperatura è una variabile di stato molto significativa nel descrivere le condizioni di un sistema fisico o chimico, sia esso facente parte di un processo industriale, di un prodotto, di un bene strumentale e finanche di natura biologica. Tutti sappiamo che, se un componente di macchina ha la “febbre”, probabilmente non gode di ottima salute e ci si può aspettare che le relative funzioni vengano meno in tempi ravvicinati. Vista l’importanza che la temperatura rivestiva in ambito scientifico e tecnico, ben presto s’inventarono e col tempo si migliorarono strumenti ad hoc per la sua misurazione. Il principio base per la realizzazione di termometri è la trasmissione del calore; come sappiamo questa avviene in tre modi distinti: conduzione, convezione, irraggiamento. Il primo modo comporta il contatto fisico tra corpi a temperatura diversa tra cui, di conseguenza, avviene uno scambio termico, diretto da quelli caldi a quelli freddi (termometri a mercurio, termocoppie, cartine che virano di colore…). La convezione avviene quando sono vere e proprie masse che si spostano, portando con sé calore e quindi capaci di mutare la temperatura dei luoghi ove transitano; in tal caso si ha scambio termico dovuto a trasporto di materia. Il terzo modo è assai meno intuitivo dei due precedenti, perché si fonda sulla propagazione di onde elettromagnetiche, come la luce e la corrente elettrica. Rispetto ai termometri a contatto, sono comparsi quelli non a contatto, come le termocamere all’infrarosso prodotte da Flir Systems.

Sottostazione elettrica.

La termografia

Le potenzialità della termografia applicata alla manutenzione predittiva consiste nel fatto che la distribuzione termica della superficie di un oggetto (componente di macchina, porzione di impianto, parte di un edificio…) ne esprime assai nettamente lo stato di salute e, di conseguenza, la possibilità o meno, che questi possa continuare ad operare senza incorrere nel guasto. Come sempre, per attuare la manutenzione predittiva, occorre conoscere il legame tra il sintomo premonitore del guasto, la temperatura in questo caso, e lo stato di avanzamento del guasto potenziale. In altre parole, bisogna poter trarre informazioni dal segnale debole (sintomo premonitore) per prevedere quanto sia ancora remoto l’accadimento del guasto stesso. Bisogna riconoscere lo stato di degrado di un oggetto dalla distribuzione termica della sua superficie; bisogna anche conoscere la soglia di temperatura oltre la quale la macchina si guasta, interrompendo o quanto meno riducendo, la propria capacità operativa. Solo quando si è esplicitato questo legame, si può decidere un piano di manutenzione predittiva che sfrutti la tecnica termografica. Il legame tra sintomo termico e stato macchine è, in alcuni casi, ampiamente noto, come nel caso in cui l’oggetto di analisi è di natura elettrica: apparati elettrici statici oppure avvolgimenti induttivi (rotori e statori di motori, bobine di trasformatori…), per i quali il costruttore stesso fornisce i livelli massimi di temperatura che tali oggetti non debbono superare, pena la perdita di isolamento dei conduttori. Una situazione analoga la si trova negli impianti idraulici, dove il vettore di potenza è l’olio; quest’ultimo non deve superare un determinato valore di temperatura, pena il decadimento delle sue caratteristiche chimico-fisiche e il conseguente danneggiamento dell’impianto di cui fa parte. Una ulteriore tipologia impiantistica ove la relazione tra temperatura e stato di salute del macchinario è evidente, è costituita dagli impianti termici, sia operanti col caldo oppure col freddo; si tratta peraltro di un settore industriale e dei servizi largamente diffuso. Su tali impianti la termografia è addirittura una tecnica investigativa da utilizzarsi “spontaneamente”, nel senso che la distribuzione termica superficiale delle apparecchiature evidenzia di per sé la presenza di eventuali dispersioni termiche dovuta a cedimenti di coibentazione o di struttura. Non c’è dunque alcun bisogno di interpretare la causa di cui il segnale termico ne è l’effetto. Le cose si complicano quando si applica la termografia a beni strumentali a funzionamento prevalente meccanico quali: organi rotanti, cinematismi, sistemi di movimentazione a bordo macchina. Gli organi di questo genere sviluppano calore per attrito, dunque la distribuzione termica viene determinata dal lavoro compiuto per vincere proprio tale attrito e dalle caratteristiche dissipative degli organi coinvolti. In linea di massima l’innalzarsi della temperatura indica carenza di lubrificazione, superficie a contatto molto scabre, carichi specifici eccessivi, intense sollecitazioni a fatica; come si può dedurre, sono tutti indizi di situazioni favorevoli al guasto.

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Applicazioni della termografia

Una rottura del motore, un guasto di una pompa o una valvola difettosa sono sempre un problema critico nella catena di approvvigionamento di petrolio e gas. Possono causare inquinamento, perdita di prodotti o di energia e l’arresto delle apparecchiature o di una linea di produzione. Attraverso regolari ispezioni con la termografia, gli impianti di petrolio e gas possono individuare rapidamente punti caldi e rilevare problemi di temperatura nei motori e nelle pompe. Problemi elettrici e problemi con le connessioni sono visibili nelle ispezioni termiche ed i guasti delle valvole sono facili da identificare. Dopo ogni campagna di ispezione, le immagini visive e termiche del componente difettoso possono essere archiviate e segnalate con un errore diagnostico e una richiesta di azione correttiva, impostate per livello di priorità. La tecnologia basata su termografia semplifica l’identificazione di eventuali rischi di problemi meccanici. Consente ai manutentori di cercare facilmente i punti caldi, per capire quale motore o pompa si sta surriscaldando e di completare le misurazioni delle vibrazioni su quelle parti per risparmiare tempo e denaro. La termocamera Flir E8-XT aiuta il team di manutenzione di rilevare rapidamente il surriscaldamento che può portare a un guasto. Può anche essere utilizzata per ispezionare le valvole per un funzionamento non corretto. Una valvola chiusa avrà sempre una temperatura più calda o più fredda all’ingresso, a seconda del valore del fluido all’interno. Quando la valvola viene aperta o perde, anche la temperatura del tubo dall’uscita sarà su o giù. Un multimetro digitale Flir DM93 oppure una pinza amperometrica digitale Flir CM74 possono essere facilmente utilizzati per eseguire misurazioni elettriche per controllare circuiti e collegamenti elettrici.

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Torri per flaring

Le torri per flaring (o fiaccole) sono utilizzate in molti settori per bruciare i sottoprodotti di scarto della produzione di gas o i gas infiammabili rilasciati da valvole di sfiato in caso di eccessiva pressione negli impianti. Le termocamere Flir sono uno strumento di monitoraggio ideale, perché consentono il monitoraggio automatizzato continuo da remoto, praticamente in qualsiasi condizione meteorologica. Inoltre, le termocamere evitano molti dei problemi tecnici ed economici di altre tecnologie, come i rivelatori di fiamma per ultravioletto (UV), gli spettrometri a ionizzazione di fiamma, le termocoppie e i pirometri.

Sottostazioni elettriche

Oggi le utility del settore elettrico devono confrontarsi con l’obsolescenza delle infrastrutture, che innalza il rischio di blackout temporanei, cali di tensione e minacce alla sicurezza. La manutenzione straordinaria può risultare costosa nei casi migliori e catastrofica nelle circostanze peggiori. Con le termocamere Flir e il software di monitoraggio delle condizioni, il rischio di guasti imminenti di un’apparecchiatura e di eventuali minacce alla sicurezza può essere rilevato in qualsiasi momento, giorno e notte, da una postazione di monitoraggio remota.

Impianti elettrici e meccanici

Alcuni impianti elettrici e meccanici essenziali in aziende manifatturiere e società di pubblici servizi sono monitorati in continuo con termocamere. Un surriscaldamento indica una condizione di inefficienza dell’apparecchiatura e possibili guasti imminenti. L’installazione di una termocamera fissa è particolarmente utile per ridurre il numero di ispezioni periodiche. Sono disponibili anche funzioni di allarme per il superamento della soglia di temperatura predeterminata.

Siviere per acciaierie

Le siviere per la fusione di acciaio hanno durata limitata. Con l’usura o la fessurazione dei rivestimenti refrattari causate dagli shock termici, la superficie esterna della siviera potrebbe venire esposta a temperature eccessive. Se il problema non viene rilevato tempestivamente, la siviera potrebbe disgregarsi, riversando il metallo fuso e mettendo a rischio la vita del personale e danneggiando attrezzature preziose. I sistemi di termocamere monitorano in tempo reale le siviere e segnalano un rischio di rottura prima che si verifichi.

Stoccaggio di combustibili

Lo stoccaggio di combustibili e carburanti è notoriamente pericoloso perché il prodotto stesso è altamente infiammabile. La corrosione, le perdite e l’errore umano possono causare conseguenze esplosive, talvolta catastrofiche. Il monitoraggio automatico dei cambiamenti di temperatura nei depositi di carburante mediante termocamere Flir può prevenire i disastri, soddisfare i controlli richiesti dalle assicurazioni e migliorare la sicurezza dei lavoratori e del pubblico.

Prevenzione incendi

Un incendio può distruggere diversi edifici o installazioni in un intervallo di tempo estremamente breve. Il valore dei beni distrutti nel corso di un incendio può essere ingente e il costo di una vita persa in un incendio è incalcolabile. Poiché misurano le temperature con il metodo senza contatto, le termocamere possono contribuire a prevenire gli incendi rilevando i punti caldi prima dell’innesco.

Monitoraggio delle condizioni

Dopo questa breve carrellata di alcuni tipici esempi applicativi, possiamo concludere che il monitoraggio delle condizioni (condition monitoring) è lo strumento pratico con cui realizzare la manutenzione predittiva: aiuta ad identificare le problematiche prima che si trasformino in guasti, per prevenire costose interruzioni della produzione. Abbiamo visto che i tipici impianti monitorati comprendono installazioni ad alta e bassa tensione, turbine, compressori e altre apparecchiature elettriche e meccaniche. Inoltre, alcuni processi devono essere monitorati, perché un’anomalia può generare situazioni pericolose. La termografia proposta da Flir Systems è un ideale strumento di condition monitoring, che rileva i pericoli per la sicurezza e i guasti costosi prima che si verifichino, permettendo di controllare e risolvere rapidamente i problemi delle apparecchiature meccaniche e dei collegamenti elettrici con precisione ed efficienza. Scansionando pompe, valvole di processo, serbatoi di stoccaggio e motori, permette di garantire che le attrezzature si mantengano in condizioni perfette, ben funzionanti, redditizie e sicure.

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Profilo di Flir Systems

Flir Systems è stata fondata nel 1978 con l’obiettivo di fungere da pioniere nello sviluppo di sistemi di acquisizione di immagini ad infrarosso (termiche) ad alte prestazioni e di basso costo per applicazioni aeronautiche. I suoi 3500 dipendenti condividono e alimentano la visione Flir World’s Sixth Sense, sfruttando l’imaging termico e le tecnologie complementari per fornire soluzioni innovative e intelligenti per la sicurezza e la sorveglianza, il monitoraggio ambientale e delle condizioni, le attività ricreative all’aperto, il machine vision, la navigazione e la rilevazione avanzata di minacce. Flir Systems è specializzata nella produzione di sistemi basati su sensori che migliorano la percezione e innalzano il livello di consapevolezza, contribuendo a salvare vite umane, a migliorare la produttività e a proteggere l’ambiente. Negli ultimi anni ha investito in numerosi mercati, tecnologie e prodotti affini, acquisendo anche società ad alto contenuto tecnologico. Questi investimenti hanno permesso una crescita significativa di fatturato e volumi unitari, che ha contribuito a ridurre i costi e, di conseguenza, i dei prodotti per gli utenti finali. Il risultato è stata una forte crescita nel numero di clienti e una maggiore consapevolezza globale della potenza della termografia.

di Gerardo Benni

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