estudio de la incidencia de variables en una técnica predictiva

1. LA DISTANCIA Y LA VELOCIDAD DEL VIENTO INCIDEN EN LA
TERMOGRAFIA
Alfonso Gallegos
Estudiante de la Escuela de Ingeniería de Mantenimiento
Facultad de Ingeniería Mecánica
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Panamericana Sur km. 1 1/2, Riobamba – Ecuador
//www.espoch.edu.ec/ //amgo123@hotmail.es/
RESUMEN
El presente documento tiene como objetivo principal el análisis de la influencia de
la distancia y la velocidad del viento al momento de realizar termografía aplicado
en un trasformador trifásico ubicado en las cercanías de la Escuela de Ingeniería
de Mantenimiento de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, tomando en
cuenta que éste está expuesto a los factores de estudio mencionados, y que a
más de estos, también a las propiedades propias de los cuerpos y índices del
medio en el cual se tomarán los termogramas, que de la misma forma inciden de
manera proporcional.
Con este documento se busca determinar si la distancia teórica es la distancia
apropiada para la toma de termogramas y las horas del día propicias para la
aplicación de esta técnica predictiva. Y así desarrollar parámetros para la correcta
realización de la mencionada técnica.
Palabras clave: Emisividad, velocidad del viento, cámara termográfica humedad
relativa, temperatura del medio ambiente, temperatura, modos de falla, distancia,
termogramas.
ABSTRACT
This paper's main objective is the analysis of the influence of distance and wind
speed at the time of thermography applied in a three phase transformer located
near the School of Engineering Maintenance of the Polytechnic School of
Chimborazo, taking note that this is exposed to study the factors mentioned, and
more than these, also to the specific rates of the bodies and the environment in
which the thermograms, which affect the same way be taken proportionally
properties.
This paper seeks to determine whether the theoretical distance is the proper
distance for taking thermograms hour and conducive to the implementation of this

2. predictive technique. And develop parameters for the successful implementation of
the technique mentioned.
Keywords: Emissivity, wind speed, relative humidity imager, environmental
temperature, temperature, failure modes, distance, thermograms.
INTRODUCCIÓN
Partiendo de que La Revolución Industrial trajo la introducción de las máquinas en
los procesos productivos, con la finalidad de manufacturar con mayor rapidez,
eficiencia y economía; esta también trajo consigo una serie de consecuencias que
sufrían dichas máquinas que aparecían después de un tiempo prudencial de
producción, conociéndolas ahora como fallos funcionales. El hombre intentando
preveer esta dificultosa situación comenzó a realizar actividades que le permitieran
a las máquinas continuar funcionando, a partir de la realización de acciones como,
cambio de partes, limpieza entre otras, actividades que ahora se las conocen
como tareas de mantenimiento.
Pero con el pasar de los años evolucionó la tecnología, las necesidades y el
ambiente en general; por tal motivo nace la necesidad de contar con equipos que
brinden mejores características de funcionamiento, a fin de lograr una mayor
producción. Así que de aquí se determina que el mantenimiento juega un papel de
vital importancia para que las máquinas sigan prestando las funciones para las
cuales fueron diseñadas, contando hoy en día con el Mantenimiento Correctivo y
el Mantenimiento Preventivo, del segundo nace el Mantenimiento Predictivo del
que surgen técnicas que nos brindarán la facilidad de detectar los modos de fallo
que se puedan presentar en una máquina.
Como es de conocimiento genérico el mantenimiento no alarga la vida útil de los
equipos, el mantenimiento nos ayuda que una máquina pueda alcanzar su vida útil
estimada.
Como parte del estudio se eligió al transformador para la aplicación de la técnica
debido a la altura a la cual este está dispuesto, y por la incidencia directa de los
factores de estudio en el mismo. Será necesario el cálculo de la distancia real de
la toma de los termogramas.
Y gracias a las facilidades de análisis que nos presta el software SatIrReport se
logrará determinar de manera más rápida y eficaz los fallos que se producen al
realizar termografía con los factores de estudio antes mencionados.

3. MATERIALES Y METODOS
Para la medición de las variables de estudio se utilizó un sensor de temperatura y
humedad, un anemómetro, un reloj y una cámara termográfica SATIR, se realizó
dos tomas con la cámara termográfica a los fusibles y un transformador trifásico
respectivamente a una altura de 6,8m.
A más de esto se tomará tres termogramas, más, a un intervalo aproximado de
dos horas de diferencia para notar la influencia que tienen los factores de estudio
sobre los cuerpos al momento de realizar termografía, estos serán tomados a una
distancia más alejada a la que se tomó en referencia utilizando los mismos
instrumentos de medida para garantizar el proceso.
Se calculará el progreso que han tenido esas variables medidas respecto al
tiempo y se las comparará individualmente para notar su variabilidad.
CÁLCULO DE LA DISTANCIA REAL DE TOMA DE TERMOGRAMAS
B’
Esquema representativo de la disposición del transformador y los fusibles.
Como resultado de la extracción de triángulos necesarios para el cálculo tenemos
los siguientes:

4. 𝑎 = √2,52 + 42=4,7m ~ 5m
𝑎1 = √2,52 + 1,22=2,7m ~ 3m
𝑎2 = √122 + 62=13,4m ~ 13m
𝑎3 = √62 + 82=10m ~ 10m
Donde:
a= Distancia para termograma referencial del transformador.
a1= Distancia para el termograma referencial de los fusibles.
a2= Distancia experimental para termogramas del transformador.
a3= Distancia experimental para termogramas de los fusibles.

5. COMPORTAMIENTO CLIMÁTICO DEL VIERNES 2015-02-06
Como es de conocimiento local, el clima en la Ciudad de Riobamba posee
características peculiares de comportamiento errático, haciéndolo susceptible a
fallas en las predicciones, a continuación se detallará el comportamiento
climatológico del día Viernes 2015-01-06 en base a las variables medidas con el
anemómetro y el sensor de humedad y temperatura. En la tabla1 se contabilizan
todas las variables disponiéndolas por orden de la hora en la que fueron tomadas.
Hora Humedad
Relativa
Temperatura
Ambiente (°C)
Velocidad del
Viento (m/s)
11H00 48% 20,1 1,6 (Referencial)
11H10 45% 20,9 2,5 (Experimental)
13H00 25% 35,1 2,6 (Experimental)
15H00 39% 22,6 2,1 (Experimental)
tabla1.
La velocidad del viento tuvo un crecimiento de las 11H00 hasta las 13h00 de 1,6
m/s a 2,6 m/s, posterior a esta a las 15h00 decreció hasta 2,1 m/s perdiendo 0,4
puntos de velocidad.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
11H00 11H10 13H00 15H00
Velocidad del Viento (m/s) vs Tiempo

6. La humedad relativa se comportó de manera decreciente a partir de las 11H00
hasta las 13H00 de 48% a 25%, posterior a este tuvo un incremento hasta el 39%
a las 15H00.
En cuanto a la temperatura ambiental esta se mantuvo casi constante de las
11H00 a las 11H10 teniendo un ligero incremento de 20,1°C a 20,9°C, después se
registró un crecimiento en la temperatura a las 13H00 de 35,1°C, concluyendo con
un decremento a las 15H00 de 22,6°C en la temperatura del Medio Ambiente.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
11H00 11H10 13H00 15H00
Humedad Relativa vs Tiempo
0
5
10
15
20
25
30
35
40
11H00 11H10 13H00 15H00
Temperatura Ambiente (°C) vs
Tiempo

7. COMPORTAMIENTO CLIMÁTICO DE LA CIUDAD DE RIOBAMBA SEGÚN The
timeNOW
Según la página de internet The timeNOW nos indica que la velocidad del viento
será de 3 km/h proveniente del sur, con una humedad relativa del 82%, a una
temperatura de 12°C, estos datos representan a la media de comportamiento
climático presente el día viernes 2015-01-06, dato que se encuentra fuera de los
rangos de medida tomados equipos de medición.

8. EQUIPOS ANALIZADOS EN EL ESTUDIO
Transformador Trifásico
El transformador trifásico ubicado en las cercanías a la Escuela de Ingeniería de
Mantenimiento es un transformador reductor de 50 Kw y 13.8 Kv en el primario y
220v de fase a fase y 127v de fase a neutro en el secundario.
Este presenta una conexión
delta-estrella, la cual es la
conexión más utilizada en el
medio. El aceite que este posee
este transformador es de origen
nafteno de bajo punto de fluidez
y con un tratamiento de
hidrogeno. Este aceite sirve
como aislante, y tiene una alta
resistencia a la oxidación,
también poseen altas
propiedades refrigerantes debido a tu baja viscosidad.
Si este tipo de transformadores se los expone a una temperatura no mayor a 40°C
la temperatura máxima en sus arrollamientos será de 65°C. La carcasa que
presenta este equipo es de acero cuyo valor de Emisividad es de 0,96, valor que
debe ser tomado en cuenta para efectos de análisis y corrección en el software.
Fusibles
Los fusibles son dispositivos de protección contra altas corrientes o cortocircuitos,
estos básicamente aíslan al transformador de la carga y viceversa, su principio de
funcionamiento es básicamente servir de sacrificio al momento de un
malfuncionamiento eléctrico, es decir
estos recién la corriente de
cortocircuito se queman y abren el
circuito o desconectándolo.
Los fusibles dispuestos debajo del
transformador son fusibles (aM) se
usan principalmente para el arranque
de motores, puesto que estos absorben
las intensidades del arranque de los
mismos. La Emisividad del
recubrimiento del fusible es de arena
de cuarzo cuyo valor de Emisividad es
0.93, valor que se debe tomar en
cuenta para los análisis y respectivas
correcciones en el software.

9. TOMA DE TERMOGRAMAS
Termogramas Tabla de datos
Nombre Fusibles (Ref)
Max Temp 22,8 °C
Ambient Temp 20,1 °C
Emissivity 0,93
Distance 3m
Shooting Time 11H00
Relative Humidity 48%
C1:Max Temp 19,9 °C
C2:Max Temp 21,5 °C
C3:Max Temp 20,7 °C
Nombre Transformador (Ref)
Max Temp 27,1 °C
Ambient Temp 20,1 °C
Emissivity 0,96
Distance 5m
Shooting Time 11H00
Relative Humidity 48%
Nombre Fusibles (Exp)
Ambient Temp 20,9 °C
Emissivity 0,93
Distance 10m
Shooting Time 11H10
Relative Humidity 45%
Max Temp 24,8 °C
C1:Max Temp 24,1 °C
C2:Max Temp 24,1 °C
C3:Max Temp 23,8 °C
Nombre Transformador (Exp)
Max Temp 26,5 °C
Ambient Temp 20,9 °C
Emissivity 0,96
Distance 13m
Shooting Time 11H10
Relative Humidity 45%

10. Nombre Fusibles (Exp)
Ambient Temp 35,1 °C
Emissivity 0,93
Max Temp 39,1 °C
Distance 10m
Relative Humidity 25%
Shooting Time 13H00
C1:Max Temp 36,4 °C
C2:Max Temp 37,1 °C
C3:Max Temp 32,6 °C
Nombre Transformador (Exp)
Max Temp 36,8 °C
Ambient Temp 35,1 °C
Emissivity 0,96
Distance 13m
Shooting Time 13H00
Relative Humidity 25%
C4:Max Temp 31,8 °C
Nombre Fusibles (Exp)
Ambient Temp 22,6 °C
Emissivity 0,93
Max Temp 28,8 °C
Distance 10m
Relative Humidity 39%
Shooting Time 15H00
C1:Max Temp 28,2 °C
C2:Max Temp 28,6 °C
C3:Max Temp 25,9 °C
Nombre Transformador (Exp)
Ambient Temp 22,6 °C
Emissivity 0,96
Distance 13m
Shooting Time 15H00
Relative Humidity 39%
Max Temp 31,5 °C

11. ANÁLISIS DE LOS DATOS OBTENIDOS
FUSIBLES 11H00 11H10 13H00 15H00
°T Termograma
(Serie 1)
22,8 24,8 39,1 28,8
°T Fusible 1
(Serie 2)
19,9 24,1 36,4 28,2
°T Fusible 2
(Serie 3)
21,5 24,1 37,1 28,6
°T Fusible 3
(Serie 4)
20,7 23,8 32,6 25,9
Tabla 2.
TRANSFORMADOR 11H00 11H10 13H00 15H00
°T Transformador (Serie 1) 27,1 26,5 31,8 31,5
Tabla 3.
0
10
20
30
40
11H00 11H10 13H00 15H00
°T(°C)
Variación de °T de fusibles
Series1
Series2
Series3
Series4
0
5
10
15
20
25
30
35
11H00 11H10 13H00 15H00
°T(°C)
Variación de °T del transformador
Series1

12. La variabilidad en los fusibles y el transformador es visible en cuanto a las
temperaturas máximas es relativamente norma, tomando en cuenta la temperatura
del ambiente Humedad relativa, velocidad del viento y distancia presente a esas
horas de medición. Tomando en cuenta que para el transformador se le debe
agregar un aproximado de 20°C debido a que la temperatura dentro del
transformador es mayor, esto de acuerdo a las normas de FAG para lubricantes.
Como es de conocimiento específico la distancia óptima para la toma de un
termograma debe ser de 1m, en el caso de estudio se cuenta con distancias de:
5m, 3m, 13m, 10m, datos que se ingresaron en la corrección de parámetros de
termografía en el software SatIrReport dicha corrección varió de manera drástica
los valores pertenecientes al Spam térmico en un rango de hasta - 30°C en los
límites inferiores, denotando un error evidente, es decir la influencia de la distancia
es crucial al momento de realizar termografía.
El viento es un refrigerante usado en varios tipos de transformadores, usualmente
en los transformadores de potencial se lo usa como refrigerante de refuerzo,
dependiendo de la velocidad de este y la temperatura del ambiente puede incidir
en un rango de ±20°C al Spam térmico del termograma, convirtiéndolo también en
un error al momento de aplicar la técnica predictiva.
La humedad relativa y la temperatura medioambiental son parámetros casi
inversamente proporcionales y van de la mano, para que la temperatura
medioambiental sea la ideal deberá estar por debajo de los 30°C
preferencialmente, puesto que en conjunto con la influencia del viento y la
exposición a la radiación solar, cualquier medida o técnica similar a la termografía
nos arrojara valores errados.
CONCLUSIONES
Los principales parámetros para una correcta aplicación de la técnica predictiva
son:
- El enfoque es el primer paso y el más importante, puesto que mientras
mejor enfocada este nuestra cámara será más fácil identificar los puntos
calientes, detalles u anomalías que pueda presentar un termograma, y
saber con facilidad a que región o parte del cuerpo de estudio pertenece.
- Tomar el termograma a un rango de entre 1m a 3m.
- Realizar la captura del termograma preferentemente a un ángulo de 90° del
cuerpo, puede ser admisible hasta 75° del mismo.
- En caso de realizar termografía en campo abierto, realizarlo cuando la
temperatura medioambiental este por debajo de los 30°C.
- Al realizar termografía en campo abierto la incidencia del viento de ser
menor al 1.0 m/s, y que preferencialmente el día se encuentre parcialmente
nublado.
- Realizando un termograma a una distancia menor el pixelaje de la cámara
beneficiara el análisis puesto que una parte del cuerpo estará contenido en

13. la termografía, en cambio al tomar un termograma a distancias lejanas todo
el cuerpo en cuestión puede caber en un pequeño porcentajes de pixeles
dificultando así el análisis.
- Realizando un termograma a una distancia menor el pixelaje de la cámara
beneficiara el análisis puesto que una parte del cuerpo estará contenido en
la termografía, en cambio al tomar un termograma a distancias lejanas todo
el cuerpo en cuestión puede caber en un pequeño porcentajes de pixeles
dificultando así el análisis.
Los transformadores son equipos que trabajan a regímenes casi extremos de
trabajo, debido a la exposición de todos los factores antes mencionados, la
aplicación de la termografía en estos beneficiaría excesivamente a una compañía
puesto que se pueda detectar a tiempo los modos de fallo más comunes en este,
evitando así que se transformen en fallos funcionales, entre los más variados
tenemos, falta de refrigeración del aceite dieléctrico, bajo aislamiento en los
bushings que salen del transformador en las líneas cercanas a estas,
sobrecalentamiento en los arrollamientos.
El transformador ubicado en las cercanías a la Escuela de Ingeniería de
Mantenimiento, usado como objeto de estudio se encuentra aún en condiciones de
normal funcionamiento, noto una elevación de temperatura en el tercer fusible que
puede ser un mal ajuste del conductor al fusible o una falla propia del fusible, se
determina esto debido a que la temperatura de los conductores antes y después
de los fusibles es constante y equitativamente la misma, por tal motivo se descarta
la sobrecarga o la mala elección del calibre del conductor.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. CARRILLO Y ZURITA (2003) “Estudio estadístico de la incidencia del internet
en los colegios particulares urbanos de la provincia del Guayas”
2. JOSE O. VALDERRAMA (2010) “Preparación de un artículo para ser publicado
en la Revista Internacional de Formación Universitaria”
3. CASTRO Y CONSTANZO (2000) “Utilización de la termografía en la detección
de fallas en las redes eléctricas desde el aire”
4. HERNADEZ E. (2015) “Mantenimiento Predictivo; Termografía”