Aire comprimido industrial. Guía para la detección ultrasónica de fugas

Aire comprimido industrial Guía para la detección ultrasónica de fugas SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 1

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Introducción En la mayoría de las industrias, los costos de producción de aire comprimido ocupan el segundo o tercer lugar en la lista de gastos de energía. A falta de un verdadero programa de mantenimiento, las fugas en la red pueden representar el 30% 40% del volumen consumido. Basta una inversión mínima en la adquisición de un aparato de detección y de un plan proactivo de mantenimiento predictivo para reducir esta pérdida del 40% a un volumen razonable del 5% del aire comprimido utilizado. El control del aire comprimido no es sólo una necesidad económica importante, sino que, además, los compromisos asociados con el Protocolo de KYOTO obligan a una mejor gestión del rendimiento energético. A. Implementar un plan de mantenimiento de su red de aire comprimido 1. Preparar una estrategia eficaz Cualquier estrategia eficaz de mantenimiento se basa necesariamente en un objetivo bien definido. Así, la primera pregunta que lógicamente se plantea es: «Cuáles son los objetivos que hay que alcanzar con la aplicación de un plan de mantenimiento de la red de aire comprimido?» He aquí algunos ejemplos: Reducir radicalmente los gastos de energía con una mínima inversión. Detectar, cuantificar el volumen y reparar cualquier fuga de aire comprimido en un circuito existente. Limitar el volumen global de las pérdidas al 5% del volumen consumido. Aliviar los compresores y prolongar su duración. Hacer que todos los colaboradores de su empresa se den cuenta del elevado precio del costo del aire comprimido. Formar a los usuarios afectados en los métodos más eficaces de mantenimiento de la red de aire comprimido. Es importante difundir estos objetivos por toda la empresa. Muéstrelos de manera que cada colaborador esté permanentemente confrontado con eso. La gestión de un programa de mantenimiento de la red de aire comprimido es mucho más que buscar las fugas y proceder a su reparación. Es también reconsiderarla en su integridad y aportarle las mejoras indispensables para un mejor rendimiento. SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 3

2. Poner a punto el procedimiento Para una óptima gestión de la red de aire comprimido, hay algunos elementos de procedimiento que merecen una atención especial:? LA SEGURIDAD Impone la concepción de un manual de procedimientos para la detección de las fugas, su cuantificación y su reparación. Sin olvidar definir la frecuencia de las inspecciones que hay que prever en toda la red.? LA FRECUENCIA Un plan anual eficaz de mantenimiento necesita de 3 a 4 inspecciones de todos los elementos de la red. Se controlarán cada mes las piezas en movimiento o que estén en un medio ambiente nocivo. Se tendrá así la seguridad de detectar cuanto antes todas las nuevas fugas desde el momento su aparición y de validar las reparaciones generadas por las inspecciones precedentes.? EL CONOCIMIENTO DE LA RED Para usted mismo y las personas afectadas, el conocimiento de la red, los compresores y los diferentes niveles de presiones necesarias son indispensables para la concepción y ejecución del plan de mantenimiento.? LA PUESTA AL DÍA DE LOS PLANES DE CONTROL La actualización de los esquemas de instalación, le permitirá adecuar el plan de todos los puntos que hay que controlar. Anotará el lugar de las fugas, su frecuencia y su volumen.? LA ELECCIÓN DEL EQUIPO Es importante determinar con precisión los sensores y accesorios que deberán utilizarse para cada punto de detección. (Ver página 4).? LA FORMACIÓN Cualquier usuario del detector de fugas por ultrasonidos habrá recibido la formación práctica y teórica de una persona informada antes de iniciar su misión.? EL RESPETO DEL PROCEDIMIENTO Deben respetarse las cuatro fases del programa de investigación de fugas: detección, localización, reparación y recontrol.? EL CONTROL DE LAS REPARACIONES Debe integrarse en el procedimiento: el control por ultrasonidos de cada fuga reparada. Por una parte, la persona que controla no es siempre la que repara y, por otra parte, también se trata de asegurar que no se haya creado otra fuga involuntariamente en el momento de manipular la red.? LA GESTIÓN DE LOS DATOS Determinar el volumen de las fugas es difícil. Gracias a la experiencia de grandes usuarios y a su know-how como especialista, SDT le ofrece una aproximación única sobre la cuantificación. La anotación de estas cifras el historial de cada SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 4

fuga permite elaborar el cuadro anual de ahorro generado por las inspecciones de mantenimiento realizadas a la red. 3. Escoger el equipo adecuado de detección Para cada situación de control de su programa, para cada localización y tipo de inspección existe un sensor ultrasónico adecuado. He aquí los más utilizados: a. El sensor interno del detector b. El sensor flexible c. El adaptador EDS (Extended Distance Sensor) d. El sensor parabólico Todos los detectores de ultrasonidos SDT 170 están equipados con un sensor interno no estanco para la detección de fugas de aire comprimido, gas y vacío. Es el sensor ideal para las búsquedas diarias y para el control rápido de lugares fácilmente accesibles y situados frente al operador. Hay varios accesorios de precisión (fig. 1 nº 2 a 5) que pueden contribuir a localizar el lugar exacto de la fuga. Figura 1 El sensor interno del SDT 170 y los accesorios de precisión. Este bastón flexible con sensor integrado ha sido concebido para la detección de fugas en los lugares considerados inaccesibles. En efecto, puede plegarse, girarse y orientarse en todos los sentidos. Dos longitudes disponibles: 550 y 820 mm. Figura 2 El sensor flexible. En general, una gran parte del circuito de aire comprimido está situada al nivel del techo. Su examen requiere la utilización de una escalera o de un elevador. Puede ser más fácil usar el EDS (Extended Distance Sensor), que permite el control manteniendo los pies en el suelo. Este adaptador de forma cónica está dotado de un extremo fileteada. Enroscado sobre el sensor interno del SDT 170, concentra las ondas de alta frecuencia ultrasónicas, asegurando una mejor detección a media distancia y mejora la precisión de aproximación. Figura 3 El adaptador EDS (Extended Distance Sensor). SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 5

Si el lugar que hay que inspeccionar o la fuga que hay que reparar están fuera de alcance del detector a pesar del uso del EDS (fig. 3), se puede utilizar este sensor parabólico. Es un concentrador de señales de alta precisión que permite la detección a una distancia muy larga. Esta parábola de plexiglás transparente está equipada con un sensor especialmente sensible. Para una máxima precisión de apuntamiento, dispone de dos visores: un dispositivo de puntería "fusil " y un potente dispositivo de puntería láser. Figura 4 El sensor parabólico y su dispositivo de puntería láser. 4. Ajustar el sensor de ultrasonido SDT 170* 1. Si usted no va a utilizar el sensor interno del detector SDT 170, conecte el sensor elegido en la entrada como sensor exterior. Conecte luego los audifonos en la salida de audio del aparato. Su uso es indispensable para la búsqueda de la fuga, para su localización y para poder cuantificarla. Usted también estará protegido de los ruidos parásitos del entorno. 2. Encienda el aparato (fig. 6). 3. Asegúrese de que el sensor conectado ha sido reconocido automáticamente por el aparato SDT 170. La identificación del sensor se muestra en la esquina superior izquierda de la pantalla (fig. 5, tipo de sensor). 4. Verifique el nivel de carga de la batería en el icono situado en la esquina superior derecha de la pantalla (Fig. 5, indicador de nivel de batería). 5. Después de la aplicación de los procedimientos de seguridad propios de la empresa, comience la detección de las fugas tal como se describe en el siguiente punto. Figura 5 El visualizador LCD * Todos los detalles están en el manual del usuario entregado con el aparato. SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 6

Figura 6 Las funciones básicas del SDT 170 SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 7

Las fugas pueden aparecer por todas partes del circuito de aire comprimido. Echemos una ojeada sobre las doce fugas más corrientes: 1. Las conexiones en la línea de alimentación 7. Los tubos de caucho 2. Los purgadores automáticos 8. Las conexiones rápidas 3. Los filtros de desecación 9. Las válvulas de aislamiento 4. Los conjuntos de filtro/regulador/lubrificante 10. Las válvulas de regulación 5. Los conjuntos de filtro/regulador/desecador 11. Los tubos espirales 6. Los reguladores de presión 12. Los gatos neumáticos 5. Procedimiento para la detección de una fuga 1. Seleccione el nivel de amplificación con arreglo a su entorno de trabajo, de manera que no tenga ninguna flecha de indicación sobre la pantalla del SDT 170. Comience la búsqueda con la amplificación máxima, barriendo de arriba abajo y de derecha a izquierda con el aparato o el sensor. La localización del chisporroteo típico del ultrasonido le señala una fuga de aire comprimido o de vacío. Si la señal percibida es demasiado potente, reduzca el nivel de amplificación para mayor comodidad de trabajo. 2. Desde la percepción de este chisporroteo, acerque el sensor a su fuente para localizar la fuga. Apriete el botón con la flecha hacia abajo para reducir el nivel de la señal teniendo en cuenta que aumentará a medida que usted se acerque al lugar preciso de la fuga. 3. Barriendo de arriba abajo y de derecha a izquierda, y buscando la señal acústica más fuerte, localizará la fuga con precisión. Esta fuga se encuentra en el lugar donde esta la señal audible más potente y cuando se indica el valor más elevado en la pantalla. 4. Señale este lugar preciso en caso de reparación inmediata de la fuga o balícelo con una marca para su reparación posterior. SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 8

5. Documente al máximo la fuga detectada; el lugar, el tipo de fuga, su importancia, la identidad del inspector y del reparador tambien son elementos muy útiles que hay que anotar. A título indicativo, el siguiente cuadro muestra la distribución del aire comprimido utilizado en la industria en caso de ausencia total de un programa proactivo de mantenimiento predictivo de la red. Distribución de los volúmenes de aire comprimido utilizados en la industria (medias internacionales) Consumo por los equipos 43 % Fugas a la atmósfera 34 % Usos inadecuados 16 % Aire purgado 5 % Purgadores automáticos defectuosos 2 % Estas cifras son las medias elaboradas por Plant Support & Evaluations Inc Audit Division SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 9

Ejemplo de hoja interna de anotación de los datos de una inspección de fugas. Fecha y controlad or Departament o N de la fug a Descripció n y localizació n Importanci a de la fuga en dbµv Pérdi da de aire en L/h Pérdi da de aire en /a Responsable y fecha de reparación Responsable y fecha del recontrol SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 10

Los datos anotados relativos a una fuga controlada Fecha y controlador Departamento Número de la fuga Descripción y localización Intensidad de la fuga en dbµv Pérdida de aire en L/h Pérdida de aire en $/anual Responsable y fecha de la reparación Responsable y fecha del recontrol Fecha y nombre del responsable del control de la fuga. Parte de la fábrica en la cual se efectúa el control (por ej. el taller de producción, la unidad de embalaje, etc). Número mencionado en la etiqueta de marcación de la fuga Descripción y localización de la fuga (por ej. en el lado izquierdo de la T a la salida 3 de la caldera nº XXX, o a la entrada de la bomba nº YYY ver esquema 3) El valor medido y mostrado en la pantalla del detector. Ver página 12, tabla de cálculo SDT. Si usted dispone de los precios del coste del aire comprimido producido en su empresa, puede estimar fácilmente la pérdida económica anual generada por esta fuga. Fecha real de finalización de la reparación y nombre de quien la ha efectuado. Fecha del recontrol por ultrasonidos de la fuga reparada y nombre del controlador SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 11

B. Cuantificar una pérdida de aire comprimido La cuantificación de una fuga mediante la conversión de dbµv en L/a o en SCCM/SCFM tiene que hacerse con gran prudencia. Debe hacerse exclusivamente por personas competentes que hayan pasado por una formación adecuada. Dado que hay muchos factores que pueden influir en la medición en dbµv, resulta evidente que el usuario de este tipo de aparato de medidas debe conocer previamente cada uno de estos factores para poder luego tenerlos en cuenta en el momento de sus conclusiones para la cuantificación de una fuga detectada. En los siguientes cuadros se encuentran los valores en dbµv medidos en una fuga determinada de aire comprimido, cualquiera que sea la presión hasta los 10 bar. Las medidas en dbµv del primer cuadro son los resultados de la detección con el sensor interno o el sensor flexible, utilizando un aparato SDT 170 S+, M+ o MD, teniendo en cuenta dado que el modelo 170 S no posee visualización numérica del valor medido. Las medidas en dbµv de los cuadros segundo y tercero son los resultados de la detección con el sensor parabólico, utilizando uno de los aparatos citados en el párrafo anterior. Todos los detectores SDT han sido utilizados en la banda de frecuencia central estándar de 38,4 khz. Los valores en dbµv han sido registrados al nivel de ruido más intenso de la fuga, son pues valores máximos. Observamos que, con la utilización del detector SDT en medio industrial, este nivel más ruidoso es raramente percibido perpendicularmente a la fuga, sino más a menudo a un ángulo de unos 30 con relación al eje de la fuga. Un incremento de la presión genera automáticamente un aumento del caudal. Y, simultáneamente, también aumentan las señales ultrasónicas medidas en dbµv por el detector SDT 170. Podemos pues deducir que la cuantificación de las fugas sobre la base de las medidas de SDT 170 es independiente del nivel de presión utilizado (no siempre conocido). SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 12

Detalles de la fuga utilizada: Abertura: de 0,2 a 1 mm Superficie: de 0,033 a 0,822 mm² Observación importante Los valores de estos cuadros se dan a título indicativo y sólo sirven de guía para facilitar la tarea. En el momento de una acción de detección de fugas en medio industrial, determinados factores pueden influir sobre las medidas: La superficie de la fuga, su forma, su configuración. Las señales ultrasónicas parasitarias del entorno. La distancia que separa la fuga del sensor. La posición y el ángulo de trabajo del sensor con relación al eje de la fuga. Las características del sensor ultrasónico y las condiciones de su utilización. La temperatura y el nivel higrométrico del aire que se escapa de la fuga.... y muchos más. Medidas con el sensor interno del SDT 170 o con sensor flexible 1 a 10 bar incluidos 2 m SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 13

L/h SCCM SCFM 10 170 2833 0,100 15 200 3333 0,118 20 270 4500 0,159 25 380 6333 0,224 30 530 8833 0,312 35 740 12333 0,436 40 1000 16667 0,589 45 1400 23333 0,824 50 1900 31667 1,118 55 2700 45000 1,589 60 3700 61667 2,178 65 5100 85000 3,002 70 > 6000 >100000 >3,50 Cuadro 1 db µv 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 L/h 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Medidas con el SDT 170 y el sensor parabólico - 5 a 10 bar incluidos 2 m db µv L/h SCCM SCFM 60 300 5000 0,177 65 750 12500 0,441 70 1300 21667 0,765 75 1900 31667 1,118 80 2700 45000 1,589 85 4000 66667 2,354 90 > 6000 >100000 > 3,50 db µv 90 80 70 60 50 40 30 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 L/h Medidas con el SDT 170 y el sensor parabólico - 5 a 10 bar incluidos 5 m SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 14

db µv L/h SCCM SCFM 50 300 5000 0,177 55 800 13333 0,471 60 1450 24167 0,853 65 2200 36667 1,295 70 2950 49167 1,736 75 4100 68333 2,413 db µv 90 80 70 60 50 80 > 6000 >100000 > 3,50 40 L/h 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Cuadro 3 Cuadro de correlación entre el diámetro de la fuga, su volumen y la pérdida de energía. Diámetro de la fuga Volumen de aire perdido a 6,2 bar Energía necesaria mm pulgadas L/h SCCM SCFM kw 1,6 1/16 3 570 59 466 2,1 0.3 3,2 1/8 36 040 600 320 21,2 3.1 6,4 1/4 97 240 1 619 732 57,2 8.3 9,5 3/8 378 250 6 300 533 222,5 33 Fuente de información de este cuadro: Atlas Copco Compressed Air Manual, 3ª edición, 7 de agosto de 1991 SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 15

Coste anual en electricidad para la alimentación de un compresor Pk kw Coste (EUR) Coste (USD) 5 3,7 1 196 1 415 10 7,4 2 391 2 830 20 14,7 4 712 5 576 30 22,1 7 102 8 405 60 44,2 14 134 16 727 100 73,6 23 628 27 962 150 110,4 35 442 41 943 300 220,8 70 814 83 803 500 368,0 117 998 139 643 700 515,2 165 254 195 567 1000 736,0 236 068 279 370 SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 16

Configuración característica de una red de aire comprimido en medio industrial. TO PLANT TO PLANT TO PLANT TO PLANT TO PLANT SDT North America Tel. : 1 905 377 1313 p. 17