Ventanas Infrarrojas IR (Segunda Parte)

4. Campo de visión a través de una ventana.

 

Se define como campo de visión, Field of View (FOV) de una cámara termográfica como el ángulo tanto horizontal como vertical del lente de la misma. El valor típico del FOV de una cámara termográfica es de 24°x22°, sin embargo dependiendo del fabricante las cámaras pueden tener diferentes campos de visión. Así que, se recomienda hacer los cálculos basados en lentes estándar (ya que un lente de gran angular quizás no esté disponible). Se debe notar que el cálculo asume que el FOV empieza en la cubierta del panel y se extiende a distancia (d), de la cubierta del panel hasta los componentes objetivo, es decir su profundidad. La longitud a lo largo de ese FOV es una distancia (D). D se calcula multiplicando la distancia (d) por el tangente de la mitad del ángulo del lente y duplicando el resultado. Teniendo en cuenta lo anterior, se requiere previamente seleccionar el diámetro de la ventana y hacer los cálculos correspondientes para ver que tanto se puede cubrir en D, dependiendo del campo de visión de la cámara (FOV) y del diámetro de la ventana. Debe tenerse especial cuidado en lo cálculos para garantizar el cubrimiento de todos los tramos vertical y horizontal, aprovechando que la cámara se puede separar un poco de la ventana, y que además, a través de la ventana IR la cámara puede ampliar su visión si se inclina hacia arriba y hacia abajo como también hacia los lados, circunstancia que según la experiencia triplica la visión de la cámara permitiendo mediante este factor de 3 ampliar su visión al interior del tablero que se esté inspeccionando, lo cual es un factor definitivo para seleccionar el diámetro adecuado de una Ventana IR, incluso se puede llegar a la decisión de requerirse más de una ventana en un mismo Gabinete.

5. Procedimiento de Instalación.

 

De la instalación correcta de la ventana infrarroja (Ver Figura 2) depende mucho la vida útil de la misma como también su desempeño y utilidad en el largo plazo del panel y carcasa del equipo. La instalación de una ventana IR no riñe con la clasificación contra del panel eléctrico, pues así como se instalan instrumentos y accesorios, la ventana Ir es un accesorio más que lo único que debe cumplir es su desempeño dieléctrico y su clasificación IP que debe ser por lo menos igual o superior a la del panel eléctrico.

Es importante identificar los objetos específicos dentro del panel focalizándose en conexiones atornilladas, uniones ponchadas, o similares y estas áreas se consideran como los puntos más susceptibles a calentamientos. Estos componentes incluyen:

  • Conexiones de cables
  • Conexiones los barrajes.
  • Aislador o conexión de los cortacircuitos.
  • Interruptores, contactores y relés.

Ejecute una inspección visual rápida del interior del panel eléctrico para identificar estos objetivos. Una vez identificados, de acuerdo a la experiencia determine una emisividad promedio con excepción de componentes que sean reflectivos, mientras el equipo no esté energizado. Los métodos comunes incluyen el uso de cinta eléctrica, pintura de alta temperatura o etiquetas adhesivas de emisividades patronadas. Después que se haya completado la estandarización de la emisividad, es importante fotografiar cada objetivo ya que estas fotos se usarán como plantillas de reportes y referencias en el futuro.

Herramientas: Antes de empezar cualquier instalación, chequee y asegure tener todas las herramientas requeridas, como taladro, brocas, copa-sierras de diferentes diámetros, centro punto, martillo, limas, pintura anticorrosiva, equipo de seguridad como guantes, gafas, mientas requeridas también es proporcionada por el fabricante.

Etiquetas: A toda ventana instalada se le debe colocar sobre el panel y debajo de misma una etiqueta con información importante para futuras inspecciones. Puede contener dos partes, una parte que identifica identificar la ventana y como se usa y la otra parte tener la siguiente información la cual será crítica en la inspección infrarroja: Cada ventana de inspección debe tener un número único. Esto será inestimable, especialmente si hay varias ventanas en un panel eléctrico. Documente el tipo de ventana (MW o LW) y la longitud de onda efectiva Registre la transmisividad de la ventana, como se explicó en el numeral 2 último párrafo como también el valor de compensación que se encontró. Ajuste la emisividad en la cámara para compensar por las pérdidas de emisividad y transmisión. Multiplica la emisividad del objetivo por la tasa de transmisión de la ventana.

Línea de Base: Después de completar la instalación de la ventana, y de energizar el equipo, dejando un tiempo para que todos los componentes adquieran su temperatura de trabajo, el termógrafo debe ejecutar una inspección para tener una línea base y comparar con las futuras inspecciones conducir una inspección de punto de referencia (benchmark) para establecer la línea de base.

Figura 2 (Secuencia de instalación de una Ventana Infrarroja).
Figura 2 (Secuencia de instalación de una Ventana Infrarroja).

6. Certificaciones y estándares. (Ver Tabla 3)

Sobre el tema podemos hacer las siguientes consideraciones:

a) La única norma que aplica específicamente a ventanas infrarrojas es el UL50V – se considera más como una clasificación que una norma. Específicamente esta norma establece: “Las ventanas de visualización infrarrojas (6nfrared viewports) son aperturas fijas, las cuales consisten de uno o más aberturas o un material solido de transmisión infrarroja, rodeado por un bisel o montura, las cuales permiten el paso de la radiación infrarroja.”

b) UL508 se refiere equipos de control industrial y paneles de control por debajo 1500 voltios. Los equipos incluidos en estos requisitos se fabrican para el uso bajo una temperatura ambiental de 0-40°C (32-104°F) al menos que se indique su uso en otras condiciones.

c) UL508A son clasificaciones para componentes usados en paneles eléctricos. Cubre paneles de control industriales para uso general, con un voltaje de operación de 600V o menos. Este equipo se fabrica para instalaciones ordinarias, en acuerdo con el National Electrical Code (ANSI/NFPA 70), donde la temperatura ambiental no excede 40°C (104°F).

d) UL746C es una norma que requiere de pruebas de inflamabilidad e impacto para materiales poliméricos usados en equipos eléctricos. Los cristales de CaF2 no pasan las pruebas de impacto requeridas por esta norma.

e) IEEE C37.20.2 Sección a.3.6 es el requisito de impacto y carga para todas las mirillas de visualización instalados en paneles eléctricos de medio y alto voltaje. Los paneles fabricados de cristales o vidrio no cumplen con estos requisitos – por esta razón todas las mirillas de inspección que son instaladas en paneles eléctricos son fabricados en Lexan o Plexiglás. Desafortunadamente, esos materiales no son transmisivos en IR. De las ventanas compatibles con ondas largas, solo el material óptico de polímero reforzado cumple con los requisitos de esta norma.

f) El Registro de Lloyd es una verificación de normas de tercera parte o compañías externas, y verifican la calidad y el diseño.

g) Las normas de protección de Entradas (Ingress) certifican que una carcasa puede sellarse contra ciertos niveles de contaminantes en el ambiente. IP65 y NEMA 4 son normas equivalentes indicando protección contra el polvo y la entrada de agua.

h) Resistencia contra Arco: Como está definido por IEEE C37.20.7, las pruebas de resistencia de arcos solo se aplican a sistemas de paneles eléctricos. Los paneles eléctricos resistentes a Arcos eléctricos son probados con cualquier número de accesorios instalados (con las cubiertas cerradas), y el sistema debe contener, controlar, y re direccionar los gases de alta temperatura generados durante una explosión de arco en la dirección opuesta a donde los trabajadores manejan el equipo. Debido a la gran variedad en configuración de paneles, geometría y diseño, los resultados de una prueba específica a un panel no se aplican estrictamente a otro panel – particularmente si ese panel no tiene características de resistencia a los arcos eléctricos. Los componentes (como las ventanas IR) nunca pueden llevar una clasificación de arcos porque naturalmente no tienen dichas características como no las tienen otros accesorios instalados en los paneles como manijas, luces indicadoras, instrumentos, botoneras, e incluso ventanas IR. Las características que permiten que un panel eléctrico proteja a una persona de los efectos de una explosión de arcos son una serie compleja de refuerzos estructurales, y puertas de desfogue los cuales cambian la dirección de la explosión que se genera a muy altas presiones y que las mismas deben ser re direccionadas. Se debe notar que las tres marcas más conocidas de ventanas IR han sido exitosas en cuanto a pruebas de arcos eléctricos. Por lo tanto, esto no significa que estas ventanas sean “resistentes a arcos”. Como se había mencionado, es el panel eléctrico que se ha mostrado ser resistente a arcos, cuando los componentes están en lugar en el sentido de que su diseño permita re direccionar los desfogues en dirección opuesta a la ubicación normal de las personas.

Tabla 3

En la próxima edición de La Nota Energética:

  • Implicaciones de las Normas NFPA 70B, NFPA 70E Y RETIE.
  • Análisis costo-beneficio y Recomendaciones.
  • Mitos sobre el uso de las ventanas IR.
  • Conclusiones.

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