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Estudio termogr�fico para la predicci�n de aver�as en la subestaci�n Crucita alimentador Crucita-los Arenales

 

Thermographic study for the prediction of breakdowns at the Crucita feeder Crucita-los Arenales substation

 

Thermographic study for the prediction of breakdowns at the Crucita feeder Crucita-los Arenales substation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: eroman6869@utm.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 02 de mayo de 2024 *Aceptado: 10 de junio de 2024 * Publicado: �12 de julio de 2024

 

        I.            Ingeniero El�ctrico, Universidad T�cnica de Manab� UTM, Ecuador.

      II.            Ingeniero El�ctrico, Universidad T�cnica de Manab� UTM, Ecuador.

 

Resumen

El objetivo de este art�culo fue describir el estudio termogr�fico de puntos calientes a la l�nea de distribuci�n se tiene que un sistema de distribuci�n el�ctrica comprende todas las estructuras y dispositivos que facilitan la entrega de energ�a el�ctrica en condiciones �ptimas de tensi�n, corriente, frecuencia y disponibilidad. Este conjunto de infraestructuras es esencial para garantizar un suministro el�ctrico fiable y eficiente. Incluye tanto subestaciones el�ctricas como redes de distribuci�n primarias y secundarias, que aseguran la provisi�n de energ�a el�ctrica a diversas zonas geogr�ficas y sectores de consumo. Se concluye que las inspecciones t�rmicas al sistema de distribuci�n de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales se realizaron en condiciones normales de operaci�n. La investigaci�n termogr�fica se la realiz� con la tecnolog�a avanzada de la c�mara termogr�fica Fluke Tis65, la cual fue de gran importancia, ya que con este instrumento a una distancia segura se logr� captar las im�genes t�rmicas (termogramas) con sus valores de temperatura de las 223 estructuras que conforman el sistema el�ctrico principal y as� solucionando las dificultades realizar an�lisis t�cnicos a las l�neas energizadas de media tensi�n.

Palabras clave: Termograf�a infrarroja: Puntos calientes; Sistema de distribuci�n el�ctrica; Mantenimiento predictivo; C�mara termogr�fica.

 

Abstract

The objective of this article was to describe the thermographic study of hot spots on the distribution line. An electrical distribution system includes all the structures and devices that facilitate the delivery of electrical energy under optimal conditions of voltage, current, frequency and availability. . This set of infrastructures is essential to guarantee a reliable and efficient electricity supply. It includes both electrical substations and primary and secondary distribution networks, which ensure the provision of electrical energy to various geographic areas and consumer sectors. It is concluded that the thermal inspections of the distribution system of the Crucita feeder substation Crucita � Los Arenales were carried out under normal operating conditions. The thermographic investigation was carried out with the advanced technology of the Fluke Tis65 thermal imaging camera, which was of great importance, since with this instrument at a safe distance it was possible to capture thermal images (thermograms) with their temperature values ​​of 223 structures that make up the main electrical system and thus solving the difficulties, carrying out technical analyzes on the energized medium voltage lines.

Keywords: Infrared thermography: Hot spots; Electrical distribution system; Predictive Maintenance; Thermal imaging camera.

 

Resumo

O objetivo deste artigo foi descrever o estudo termogr�fico dos pontos quentes na linha de distribui��o Um sistema de distribui��o el�trica inclui todas as estruturas e dispositivos que facilitam a entrega de energia el�trica em condi��es �timas de tens�o, corrente, frequ�ncia e disponibilidade. Este conjunto de infraestruturas � essencial para garantir um fornecimento de eletricidade fi�vel e eficiente. Inclui subesta��es el�tricas e redes de distribui��o prim�ria e secund�ria, que asseguram o fornecimento de energia el�trica a diversas �reas geogr�ficas e setores consumidores. Conclui-se que as inspe��es t�rmicas ao sistema de distribui��o da subesta��o alimentadora Crucita Crucita � Los Arenales foram realizadas em condi��es normais de funcionamento. A investiga��o termogr�fica foi realizada com a tecnologia avan�ada da c�mara termogr�fica Fluke Tis65, o que foi de grande import�ncia, pois com este instrumento a uma dist�ncia segura foi poss�vel captar imagens t�rmicas (termogramas) com os seus valores de temperatura de 223 estruturas que comp�em o sistema el�trico principal e assim resolver as dificuldades, realizando an�lises t�cnicas �s linhas de m�dia tens�o energizadas.

Palavras-chave: Termografia infravermelha: Pontos quentes; Sistema de distribui��o el�trica; Manuten��o preditiva; C�mara de imagem t�rmica.

 

Introducci�n

Una de las claves para el progreso, el bienestar de nuestra sociedad y comunidad son mediante los sistemas el�ctricos, los mismos que permiten el suministro de energ�a el�ctrica con alta calidad para el funcionamiento de m�quinas el�ctricas, luminarias, actividades como planta de manufacturaci�n y diferentes empresas para la reactivaci�n econ�mica. El inicio de los circuitos el�ctricos de potencia son los sistemas de generaci�n, que transforma potencia mec�nica en potencia el�ctrica; la misma que es transportada por la l�nea de transmisi�n a las subestaciones y esta a los circuitos de distribuci�n hasta llegar al consumidor.(Reina-P�rez et al., 2018).

Uno de los objetivos primordiales de las empresas prestadoras de servicio de energ�a el�ctrica es garantizar la disponibilidad y calidad del servicio permanente; las distribuidoras de energ�a tienen un gran reto en la actualidad por el crecimiento de las actividades y grandes demandas de energ�a en estos �ltimos a�os. Es por esto que las empresas de distribuci�n deben brindar un buen suministro de energ�a el�ctrica de calidad de manera ininterrumpida los 365 d�as del a�o.(Sep�lveda et al., 2017).

Las empresas distribuidoras de Energ�a el�ctrica ante la innovaci�n se va enfocando en el desarrollo de los mantenimientos buscando la eficiencia energ�tica en todos los niveles de los sistema el�ctricos, especialmente en los sistemas de distribuci�n con la implementaci�n de herramientas tecnol�gicas para los tipos de mantenimientos predictivo, preventivo y correctivo dando como resultado la optimizaci�n de la calidad, la eficiencia y un suministro estable de energ�a el�ctrica; brindando beneficios a todos sus clientes residenciales,� comerciales y sectores empresariales.(Bedoya et al., 2017).

Un estudio termogr�fico otorgara a las empresas generadoras analizar detenidamente la calidad de energ�a, permitir� evaluar los puntos calientes que puedan provocar fallos en el sistema, con ello poder optimizar el uso de sus sistemas previamente instalados. Al comprobar el estado de las redes o circuitos de distribuci�n permitir� establecer medios para la obtenci�n de informaci�n, mejorar los procedimientos en toda la topolog�a de la l�nea de acuerdo al mantenimiento esperado.(Franco Mora, 2016).

Un plan de mantenimiento permitir� prevenir futuros da�os consiguiendo con ello optimizar el estado de los dispositivos, reducir costos de mantenimiento, prologar la vida �til de los dispositivos, a su vez cumplir con los objetivos propuestos que es el de garantizar la disponibilidad y calidad de energ�a el�ctrica. Es por ello que el plan de mantenimiento predictivo no invasivo, es el procedimiento a considerarse y a prevalecer; ya que mediante el presente tipo de mantenimiento es de gran inter�s y de f�cil aplicaci�n a la actual industria, permitiendo mejorar o adaptar su aplicaci�n a las necesidades de cada empresa generando con ellos grandes beneficios a sus consumidores.(Carvalho et al., 2019).

Si profundizamos y analizamos la Energ�a es un factor esencial, primordial y sobre todo necesario para la Econom�a y la productividad del pa�s, ya que sin ella su avance tecnol�gico, industrial, agr�cola y dem�s; requieren de la energ�a para surgir, producir y desarrollarse. Es por ello que mediante un an�lisis se ha observado que las interrupciones o paralizaciones del suministro de energ�a el�ctrica sum�ndoles la baja calidad de las mismas han generado grandes impactos en la econom�a de la provincia y porque no decirlo del Pa�s en general.(Rodr�guez-Salazar & Caruso, 2021).

Los programas de mantenimiento de la Unidad de Negocios Manab� CNEL EP actualmente carece de un periodo constante de diagn�sticos y estudios exhaustivo de la termograf�a. La aplicaci�n de esquemas o programas de mantenimientos predictivos permitir� obtener temperaturas en base del software de la c�mara termogr�fica, este estudio ser� la base para diferentes tipos de mantenimientos de forma permanente evitando deterioros, aver�as o fallos en el sistema el�ctrico.(Loor-Fern�ndez et al., 2021).

Es imprescindible que las l�neas de media tensi�n deben estar peri�dicamente inspeccionadas para determinar la criticidad, para que no se produzcan fallos en el sistema como se mencion� anteriormente en que la Unidad de Negocios Manab� CNEL EP no tiene un plan permanente para un estudio predictivo con sus t�cnicas. Este trabajo a realizar contar� con inspecciones por el m�todo tradicional y el an�lisis termogr�fico, para determinar los puntos calientes de acuerdo a las normas nacionales e internacionales; a su vez realizar los planes de mantenimientos como son el predictivo, preventivo y correctivo lo que permitir� obtener los resultados esperados de la investigaci�n.(Cruz & Yugcha, 2021).

El objetivo de este art�culo fue describir el estudio termogr�fico de puntos calientes en la l�nea de distribuci�n.

 

Metodolog�a

Para alcanzar los objetivos de la investigaci�n se utilizar�n los siguientes m�todos:

M�todo anal�tico: Se usar� en el momento de recopilar informaci�n para el desarrollo de los objetivos e hip�tesis de la presente investigaci�n.

M�todo sint�tico: Se enfocar� en la sinterizaci�n de informaci�n, factible para realizar conclusiones y posteriormente recomendaciones.

M�todo estad�stico: Se emplear� en el dise�o de los an�lisis de los resultados obtenidos de la investigaci�n.

M�todo hist�rico: Se usar� en la recopilaci�n de informaci�n referente a antecedentes de la investigaci�n

Las t�cnicas utilizadas en el presente trabajo de investigaci�n son Investigaci�n bibliogr�fica, observaci�n, experimento.

Los instrumentos utilizados en la presente investigaci�n son: c�mara termogr�fica, cuaderno de notas, c�mara digital, computadora, celular alta gama, GPS, anem�metro digital.

Poblaci�n infinita: No existe una poblaci�n definida puesto que no existe informaci�n de cuantas personas habiten cada casa que est� conectada a la subestaci�n Crucita alimentador Crucita-Los Arenales.

 

Muestra

De la red de alimentaci�n el�ctrica de la empresa el�ctrica CNEL-EP Unidad de Negocios Manab� subestaci�n Crucita alimentador Crucita-Los Arenales, adem�s usaremos las diferentes t�cnicas para recopilar informaci�n.

Encuesta:

�Se realizar� encuesta al personal t�cnico, Ingenieros de la empresa el�ctrica CNEL-EP Unidad de Negocios Manab� para analizar y tener un concepto del estado de los elementos, componentes pertenecientes al sistema el�ctrico de la Ciudad de Crucita.

 

An�lisis y discusi�n de resultados

Con la c�mara termogr�fica Fluke Tis65 se realiz� el mantenimiento predictivo al sistema de distribuci�n trif�sica principal de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales, el cual tiene una longitud de 10.66 km y est� conformada por un total de 223 puntos (postes y estructuras).

El punto empieza despu�s de la Subestaci�n Crucita, recorre por el cant�n Portoviejo parroquia Crucita finalizando en el sector Los Arenales.

Todas las capturas termogr�ficas se realizaron en el campo de estudio durante el per�odo de m�xima demanda del sistema el�ctrico, y fueron llevadas a cabo por un ingeniero certificado como term�grafo nivel 1. El term�grafo posee la capacitaci�n necesaria para realizar inspecciones termogr�ficas con precisi�n y cumpliendo con los est�ndares de calidad requeridos en la industria.

Los an�lisis de los termogramas se ejecutaron utilizando el programa SmartView. Las temperaturas resultantes fueron corregidas teniendo en cuenta los factores atmosf�ricos, como la temperatura ambiente, la humedad relativa y la velocidad del viento, los cuales estaban presentes en cada punto al momento de la inspecci�n termogr�fica.

Con lo anterior mencionado y con un delta T fiable la criticidad de los puntos es determinada por las tablas de la normativa ANSI/NETA ATS-2009.

En la mayor�a de las inspecciones se pudo comparar la temperatura entre elementos con cargas similares, en otros casos se compar� el elemento con la temperatura ambiente, esto con el fin de determinar la criticidad de los elementos estudiados.

En los siguientes enunciados se presentar� una muestra de los resultados con los diferentes niveles de criticidad.

 

Aumento de criticidad

La determinaci�n de puntos calientes en el sistema el�ctrico son indicios de potenciales aver�as en un tiempo no determinado, las normativas ANSI/NETA ATS-2009 determinan los puntos por diferentes niveles de criticidad.

La diferencia de los niveles de temperatura se determina por el Delta T, en este proyecto se demuestra la elevaci�n del Delta T en un estudio de 10 meses en los cuales se realizaron las captaciones termogr�ficas en la subestaci�n Crucita en el alimentador Crucita � Lo Arenales.

En el estudio se muestra la elevaci�n de temperaturas en los diferentes elementos constitutivos de la l�nea, estos aumentos suben los rangos de criticidad establecidos en la normativa ANSI/NETA ATS-2009.

Hasta no realizar un apropiado mantenimiento en los puntos calientes, estos seguir�n aumentando su gravedad hasta llegar al fallo el�ctrico, las cuales paralizar�n la continuidad del servicio el�ctrico en las redes de distribuci�n. Por tal motivo hasta no realizar el mantenimiento, se debe monitorear el desarrollo de la criticidad del punto caliente.

 

An�lisis de aumento de criticidad

Se presentan un muestreo del aumento del Delta T en un tiempo de 10 meses de estudio termogr�fico en las l�neas de distribuci�n de subestaci�n Crucita en el alimentador Crucita � Lo Arenales.

 

 

 

 

Conclusiones

Despu�s de realizar la investigaci�n t�cnica termogr�fica al sistema de distribuci�n el�ctrica de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales, con los resultados obtenidos en el estudio presentado en el cap�tulo 3 y con los objetivos espec�ficos propuestos en este proyecto, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

 

Determinar la georeferenciaci�n y la numeraci�n de los postes del alimentador

Se consigui� georreferenciar y enumerar un total de 223 puntos (postes y estructuras) del sistema de distribuci�n de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales, con el objetivo de identificar, cuantificar, localizar y clasificar cada punto en la zona de estudio. Para obtener las coordenadas geogr�ficas se utiliz� el dispositivo GPS Garmin modelo eTrex32x. Adem�s, se concluye la utilizaci�n del programa Google Earth que ha proporcionado mapas interactivos de alta calidad que contribuyen significativamente a la exploraci�n efectiva y precisa de cada punto del sistema el�ctrico con el entorno que lo rodea.

 

Realizar el estudio termogr�fico de puntos calientes a la l�nea de distribuci�n

Las inspecciones t�rmicas al sistema de distribuci�n de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales se realizaron en condiciones normales de operaci�n. La investigaci�n termogr�fica se la realiz� con la tecnolog�a avanzada de la c�mara termogr�fica Fluke Tis65, la cual fue de gran importancia, ya que con este instrumento a una distancia segura se logr� captar las im�genes t�rmicas (termogramas) con sus valores de temperatura de las 223 estructuras que conforman el sistema el�ctrico principal y as� solucionando las dificultades realizar an�lisis t�cnicos a las l�neas energizadas de media tensi�n.

 

Identificar los puntos calientes por medio del Software Smart View

Con las im�genes t�rmicas del sistema el�ctrico de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales captados con la c�mara termogr�fica Fluke Tis65, el software SmartView facilit� el an�lisis e interpretaci�n de cada termograma (223 puntos) resultante de la investigaci�n termogr�fica. En conclusi�n: El buen uso y manejo del software SmartView como herramienta eficiente con funcionalidades avanzadas, permiti� relacionar las im�genes t�rmicas con im�genes de luz visible, organizar termogramas, gestionar datos t�rmicos. Adem�s, nos facilit� la revisi�n, evaluaci�n y explicaci�n de las im�genes t�rmicas de manera �ptima. Con el software se pudo crear de manera f�cil informes t�cnicos de las 223 estructuras que proporcionaron una visi�n clara y precisa de las condiciones de los elementos constructivos del sistema el�ctrico, lo cual nos ayud� a crear acciones de mantenimientos para prevenir fallos en la l�nea el�ctrica.�

 

Elaborar el mantenimiento predictivo del alimentador observando la criticidad de la l�nea

 

 

Al relacionar los resultados del estudio termogr�fico con los datos atmosf�ricos (velocidad del viento, humedad relativa y temperatura ambiente) se pudo obtener los valores fiables de Delta T de los componentes del sistema el�ctrico de la subestaci�n Crucita alimentador Crucita � Los Arenales, con el delta T se pudo determinar la criticidad de los 223 puntos estudiados y con la clasificaciones de criticidad de las tablas () de la normativa ANSI/NETA 2009, se predijo la existencia de 27 fallas de puntos calientes compuestas en 19 puntos con nivel del criticidad bajo, 6 puntos con niveles de criticidad medio y 2 puntos con nivel de criticidad alto. Con estos datos se afirma la factibilidad en la elaboraci�n de un plan de mantenimiento predictivo en un sistema el�ctrico de media tensi�n.

 

Referencias

      1.            Bedoya, C. C., Sierra, D. F. F., & Diaz, H. A. S. (2017). LA TERMOGRAFIA COMO HERRAMIENTA DE DIAGNOSTICO PREDICTIVO PARA LOS ELEMENTOS ELECTRICOS CONECTADOS A LA RED ENERGIA. 116.

      2.            Carvalho, T. P., Soares, F. A. A. M. N., Vita, R., Francisco, R. da P., Basto, J. P., & Alcal�, S. G. S. (2019). A systematic literature review of machine learning methods applied to predictive maintenance. Computers & Industrial Engineering, 137, 106024. https://doi.org/10.1016/j.cie.2019.106024

      3.            Cruz, & Yugcha, V. H. (2021). Mantenimiento predictivo aplicando t�cnicas: Visuales, termogr�ficas, efecto corona y ultrasonido ac�stico para detectar anomal�as y prever interrupciones de energ�a el�ctrica, no programadas, de las l�neas de subtransmisi�n en el Ecuador. http://repositorio.utc.edu.ec/handle/27000/8013

      4.            Franco Mora, P. (2016). Creaci�n de unidad de negocio en la empresa Link Nova: Prestaci�n de servicio predictivo con c�mara termogr�fica. https://bdigital.uexternado.edu.co/handle/001/292

      5.            Loor-Fern�ndez, W. P., Quiroz-Fern�ndez, L. S., & Llosas-Albuerne, Y. E. (2021). An�lisis termogr�fico y su incidencia en los indicadores de mantenimiento de redes y equipos para la S/E Portoviejo #1, Unidad de Negocios Manab�. Dominio de las Ciencias, 7(3), 848�876. https://doi.org/10.23857/dc.v7i3.2028

      6.            Reina-P�rez, F. C., Reina-Qui��nez, F. M., Valencia-Ortiz, N. P., Chere-Qui��nez, B. F., & G�ngora-Ortiz, J. G. (2018). El mantenimiento predictivo, eficaz para sistemas el�ctricos de potencia. Polo del Conocimiento, 2(12), 134. https://doi.org/10.23857/pc.v2i12.417

      7.            Rodr�guez-Salazar, J. E., & Caruso, N. M. (2021). Soluciones para la mejora de la calidad del servicio de energ�a el�ctrica en Barranquilla. Revisi�n de la literatura. Bolet�n de Innovaci�n, Log�stica y Operaciones, 3(1), Article 1. https://doi.org/10.17981/bilo.3.1.2021.08

      8.            Sep�lveda, R. E., Agudelo Correa, I. A., & Casas Pamplona, J. C. (2017). Modelo Metodol�gico para Realizar Mantenimientos Predictivo y Preventivo por Medio de Drones en el Municipio de Guatap�. [Thesis, Posgrado]. https://repository.uniminuto.edu/handle/10656/5574

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

� 2024 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

 

 

 

 

 

 

 

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