Si ha tomado nuestra clase de Nivel 1 – Aplicaciones Termográficas o alguna de nuestras clases de inspecciones de equipos eléctricos, nos ha escuchado mencionar que la práctica recomendada para el mantenimiento de sistemas eléctricos ‘NFPA-70B’, especifica que los aparatos deberían operar con al menos el 40% de la carga al momento de realizar inspecciones eléctricas. Lo que tal vez no ha escuchado es cual es la razón para lo anterior, pues aunque mencionamos el 40% de la carga durante los entrenamientos, no profundizamos en este tema. En el presente documento tendremos la oportunidad de profundizar en el tema.
Combinando las leyes de Ohm y Watt, se puede llegar a la fórmula que es muy conocida por muchas personas que trabajan con equipos eléctricos, la cual algunas veces podría ser referida como ‘el efecto Joule’:
Esta también puede ser referida como ‘calentamiento óhmico’ o ‘calentamiento resistivo’, y básicamente es como muchos sistemas de calefacción eléctrica funcionan, como por ejemplo, estufas eléctricas, tostadores de pan, calefactores de ambiente, etc. La corriente que atraviesa una Resistencia genera calor, donde la cantidad de calor generada aumenta al cuadrado de la Corriente. Es esta relación la que precisamente describe el porqué de una corriente mínima requerida para realizar inspecciones termográficas en sistemas eléctricos.
Abajo podemos observar una tabla que muestra la relación ente el porcentaje de la corriente y el porcentaje de la potencia generada por la falla. Este ejemplo para un circuito de 100 A, con una resistencia de falla de 100 mili-ohms.
Algo importante de mencionar es que muchas de las fallas encontradas en equipos eléctricos en la vida real son de algunos pocos micro-ohms de resistencia. Los mili-ohms del presente ejemplo se utilizan para simplificar la matemática en este documento, por ejemplo: en un circuito de 100 A y 40% de carga, la corriente será de 40 A. Como se puede observar en la tabla anterior, 40 A representa únicamente el 16% del porcentaje de la Potencia total.
Como sucede en relaciones exponenciales, a medida que la corriente aumenta sobre el 40%, el ‘Porcentaje de la Máxima Potencia de la Falla’ aumentará más y más. A decir verdad, en muchos sistemas eléctricos el 40% de carga podría no resultar suficiente para detectar pequeñas anomalías como se puede observar en la siguiente gráfica:
Resistencia, corriente y generación de calor tienen una relación exponencial, lo cual no debe confundirse con la temperatura real del componente. La relación entre corriente y temperatura es menor a exponencial, pero mayor a lineal. Eléctricamente hablando, a medida que el calor incrementa la Resistencia también incrementa. Por lo anterior, al incrementar la carga en los componentes eléctricos la temperatura es afectada por los dos fenómenos anteriores. Por lo que como se observa en la gráfica, luego que la carga en el sistema eléctrico supera el mínimo sugerido de 40%, la pendiente incrementa. Lo óptimo sería realizar inspecciones termográficas cuando la carga sea superior al 80%, pues la posibilidad de detectar modos de falla de pequeños problemas resistivo aumentará.
Al considerar el tiempo de operación, existen diversas opiniones en cuanto al tiempo que deberían funcionar los equipos bajo carga antes de realizar la inspección infrarroja. Una buena sugerencia podría ser media hora con carga mayor a 40%. Obviamente, lo anterior dependerá de muchas variables y se podría tener éxito aun con menores tiempo de funcionamiento. Algunos de los factores que impactarán el tiempo requerido podrían ser: la temperatura ambiental donde el equipo está instalado, el tamaño o masa de los componentes eléctricos y el nivel actual de corriente.
A medida que continuamos nuestro camino realizando inspecciones infrarrojas, debemos recordar la recomendación de al menos el 40% de la carga, y puede que ahora la comprendamos un poco mejor. Trabaje de manera segura y no olvide Pensar Térmicamente.