Ultrasonido para un manejo energético más eficiente de la planta

Informe Técnico
Ultrasonido para un
manejo energético más
eficiente de la planta
Hablar de un manejo energético eficiente de la planta es
un tema que puede sonar extraño a los responsables del
mantenimiento predictivo y pueden pensar que esta es
responsabilidad de producción o servicios.
Gus Velásquez
Gerente de Ventas para Latino América
– SDT North América Inc.
T
odos sabemos que las tecnologías predictivas
en sus diferentes áreas de aplicación juegan
un papel fundamental en la productividad de la
planta y consecuentemente en la disminución
de los costos operacionales, pero cuantificar como
la detección temprana de una condición anormal esta
impactando o va impactar los costos es otra cosa.
Cuantas veces no se encuentra una condición fuera
de especificación y se toma con plena conciencia la
decisión de esperar el próximo resultado de la inspección
a ver qué pasa? Pero cuál sería la decisión si el analista
reporta una condición que cuesta 1,000 $ por minuto
si no se corrige? Seguramente que las acciones se
tomarían de inmediato.
En el universo la energía no se crea ni se destruye,
solamente se transforma y es la responsabilidad de
todos transformar la energía de la manera más eficiente
y optima. Vamos pues ver como una de las tecnologías
más fáciles de aplicar puede jugar un papel muy
importante en ese manejo eficiente de la energía en la
planta.
Porque debemos manejar la energía de la manera más
eficiente?. La respuesta a la pregunta es sencilla, por
razones ambientales y razones económicas.
Desde hace varios años se viene tomado más conciencia
del medio ambiente y cada día es más imperativo
hacerla parte de la ecuación de los costos de producir.
Ya no solamente pensamos en la parte económica,
muy importante por supuesto, pero no la única. Hace
más de 20 años que se empezó a hablar del impacto
en el uso irracional de la energía en el medio ambiente
pero esto parecía que solamente era tema académico,
hoy sabemos que vamos a un abismo si no tomamos
conciencia de nuestro ambiente, sino miremos que está
pasando con el clima en el mundo?.
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mecánica para transformar un lingote en una
varilla o un tornillo.
Esta energía se puedo suplir en diversas formas,
pero las más comunes son el calor y la electricidad.
La electricidad generalmente se compra a las
generadoras públicas o privadas y en algunos
casos algunas grandes industrias la generan
internamente. El calor para los procesos se obtiene
en su gran mayoría del vapor pero también se
utilizan resistencias eléctricas para calentar.
Cualquiera que sea el caso, para generar
electricidad o calor se utiliza en la gran mayoría
de los casos combustibles fósiles.
Hablar del impacto de la civilización moderna
en el ambiente no es un tema nuevo pero si
son nuevos los cambios drásticos que se
están presentando en todo el clima mundial.
Estaciones lluviosas que no duran meses sino
años, sequías en África, huracanes que están
llegando a lugares donde antes no llegaban.
Cada año que pasa es una sorpresa y según
los mas eruditos en los temas ambientales sino
se toma medidas drásticas ahora el cambio
es irreversible y fatal. Por estos dias estudios
hechos por las Naciones Unidas han ratificado
que el impacto de la civilización moderna
continua siendo uno de los mayores causantes
de los cambios climáticos.
Como se menciono anteriormente la energía
no se crea ni se destruye, solamente se
transforma pero en estas transformaciones hay
subproductos.
La energía contenida en los combustibles la
utilizamos en infinidad de procesos pero en
esta transformación se genera el dióxido de
carbono. Solamente para ilustrar el punto,
generar un Kwatt-hora de electricidad a partir
de Carbón produce en promedio 0.915 Kg de
dióxido de carbono que va a la atmosfera.
El proceso de la foto-síntesis en las plantas
transforma el dióxido de carbono en Oxigeno
pero la deforestación afecta de manera
drástica este mecanismo natural que mantiene
un balance entre el CO2 y el Oxigeno.
Aunque mostramos el impacto de los
combustibles fósiles en la producción del
dióxido de carbono este no es el único
subproducto de la combustión, vapor de agua,
óxidos de nitrógeno, metano, ozono son otros
gases que de una u otra manera se producen
no solamente por la combustión sino por otros
procesos y son mejor conocidos como gases
de invernadero.
Sin entrar a profundizar en el tema ambiental
brevemente el efecto invernadero hace que la
energía que nos llega del sol sea retenida por
la tierra más de lo normal incrementando la
temperatura y calentando la tierra con todos sus
efectos sobre el clima.
Ahora bien hablando de la razones económicas las
cuales son bien conocidas y controladas por cada
empresa, y sin profundizar en detalles, podemos
sintetizar y decir que prácticamente ninguna
empresa está sola en su nicho de mercado.
En todos los segmentos industriales existen
múltiples jugadores y todos necesitan para ser
viables llegar a su base de consumidores con
productos que satisfagan sus necesidades a
precios competitivos. Si una empresa no lo logra
ofrecer un producto costo/beneficio mejor que
sus competidores simplemente desaparece. El
siglo 20 está lleno de ejemplos de empresas que
desaparecieron o fueron absorbidas por otras
por no poder ser competitivas, sino pensemos
en el caso más reciente del fabricante de los
teléfonos celulares BlackBerry.
Todos los procesos de transformación requieren
energía para poder efectuarse, si se quiere
transformar mineral de hierro en barras de acero
se debe suministrar energía al proceso como
calor para fundir el mineral y como energía
Lamentablemente no toda la energía que se
utiliza en los procesos industriales se aprovecha al
100%. Existen diversos factores en los procesos
que afectan la eficiencia en el balance energético,
algunas inherentes al proceso que no se pueden
cambiar y otros en los cuales el dueño de proceso
si puede optimizar.
Algunas cifras del Departamento de Energía
de USA muestran por cada sector industrial
cuanta energía demandaron en BTU y cuantos
BTUs realmente se utilizaron en los procesos
de producción. Las cifras aunque son globales
muestran claramente que hay unas pérdidas
energéticas grandes en la mayoría de los sectores.
Desafortunadamente los medidores de
electricidad están a la entrada de las fábricas
y la cuenta hay que pagarla por lo que marcan
así que de una u otra manera estas ineficiencias
energéticas, las que se pueden controlar y las que
no se pueden controlar, afectan las finanzas de
la empresa
La pregunta con la energía y sus precios es donde
van estos a parar? La realidad muestra que los
precios de los combustibles por múltiples razones
siempre van al alza hasta que las economías se
ajustan, sin embargo la competencia también
crece y en la carrera por sobrevivir, sobrevive el
más competitivo en ofrecer soluciones con un
costo beneficio atractivo para sus clientes.
Resumiendo en una sola frase todo lo anterior,
para sobrevivir hay que optimizar entre otros los
costos de producción. Ahora bien cómo puede
una Tecnología como el ultrasonido ayudar en
este esfuerzo?
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Inspección aire
Inspección telar
Inspección sistema vapor
través del aire hasta sus oídos donde el proceso
fisiológico de escuchar se produce. Estas ondas
de sonido que escuchamos vibran a frecuencias
entre 20 ciclos por segundo y 20000 ciclos por
segundo.
La física define el Herz como una vibración por
segundo. Cualquier vibración por encima de los
20,000 Herz ya no es detectada por el oído humano
y se denomina a estas ondas como ultrasónicas.
La física no define un rango superior para el
ultrasonido. De acuerdo al comportamiento físico
de las ondas las que presentan altas frecuencias
son de baja energía así que no viajan lejos de su
origen, rebotan fácilmente en superficies sólidas
y se filtran fácilmente por pequeños agujeros,
características que las hacen muy útiles en el
mundo del mantenimiento.
Air leak
En las siguientes parágrafos vamos a dar una
breve introducción a esta Tecnología, en que se
fundamenta y como la podemos implementar
para ayudarnos a mejorar nuestra eficiencia en el
manejo de la energía.
Ustedes escuchan porque una onda se produce
por la vibración de las cuerdas vocales y viaja a
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Si comparamos las ondas en el rango audible y
en el rango ultrasónico podemos ver que el oído
humano capta vibraciones en un rango muy
grande de vibraciones, algunas más energéticas
que otras haciendo difícil identificar la fuente,
mientras que las ondas ultrasónicas pueden ser
seleccionadas en un rango especifico a través del
diseño de los colectores.
Los colectores se diseñan para captar frecuencias
alrededor de los 40 KHz Esta frecuencia es
producida por los fenómenos que son del interés
del área de mantenimiento. Los colectores
ultrasónicos utilizan el principio de piezoelectricidad
para convertir las ondas de presión de la señal
ultrasónica en señales eléctricas.
A través de un proceso de modulación las señales
ultrasónicas se hacen audibles y medibles en su
intensidad. Un buen colector ultrasónico debe
mantener la calidad de la señal al transformarla
para que se puede identificar lo que está pasando
en la fuente.
En los entornos industriales hay una gran cantidad
de fuentes de señales ultrasónicas. La turbulencia
en el flujo de fluidos bien sean gases, vapores o
líquidos generan señales ultrasónicas, algunas
fuentes son las fugas de aire comprimido, las
trampas de vapor y las válvulas de proceso que
dependiendo de su diseño generan diferentes
niveles de intensidad en la señal.
La fricción es otra de las fuentes de ultrasonido
en las plantas. Engranajes, rodamientos y acoples
son algunos ejemplos. Finalmente y no menos
importante son las descargas de corona y fugas
eléctricas leves o arcos.
Gus Velásquez
Gerente para Latino América de SDT North
América Inc, es un Ingeniero Químico con más de
30 años de experiencia profesional, miembro de
la STLE, SMRP, CMVA, entrenador Corporativo de
SDT. Puede ser contactado a través de su correo
[email protected]