Ultrassom Subestações


Descargas elétricas, tais como formação de arco, trilhamento ou, em tensões mais altas, o corona, têm o potencial de criar falhas levando o sistema a uma interrupção. Em equipamentos fechados, se não forem identificados, essas condições podem se tornar uma fonte de um incidente com arco voltaico, o que pode resultar em ferimentos graves ou morte. O Ultrassom é o “estado da técnica” para a localização precoce de falhas iminentes no sistema elétrico.
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Ultrassom

Inspeção por Ultrassom de Subestações

Ultrassom

Atualmente, a grande preocupação das áreas de manutenção das empresas é manter o fornecimento de energia elétrica de maneira estável e sem interrupções.
Uma falha elétrica no sistema de potência pode ser devastador financeiramente para uma empresa.

Em nossa atual situação econômica, torna-se imperativo reduzir ao máximo os prejuízos decorrentes de falhas elétricas. O ultrassom é uma ferramenta capaz de revelar falhas ocultas em equipamentos, prevenindo as falhas e reduzindo as interrupções e paradas programadas para manutenção.

Os instrumentos baseados na tecnologia de ultrassom oferecem muitas oportunidades, reduzindo o desperdício de energia e melhorando a disponibilidade de ativos em plantas.

Uma vez que estes instrumentos detectam de fricção, ionização e turbulência, suas capacidades de inspeção incluem localizar falta de lubrificação, vazamentos de ar comprimido,  arcos elétricos e emissões de corona, tanto em equipamentos elétricos abertos quanto fechados.

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Inspeção de CCM fechado com Ultrassom


No ambiente de hoje, a geração de receitas para qualquer setor é importante. Margens de lucro estão encolhendo e muitas vezes a diferença entre o lucro e o prejuízo pode ser tão simples como prevenir perdas e melhorar a eficiência. A localização de fontes de desperdício de energia, a identificação de condições de falha em sistemas elétricos e mecânicos contribuem para melhorar as margens de lucro. Em alguns casos, pode ser uma melhoria dramática.

Os instrumentos de ultrassom recebem emissões de alta frequência produzidas por equipamentos operacionais, emissões elétricas e por vazamentos. Estas frequências variam tipicamente de 20 kHz a 100 kHz e estão além do alcance da audição humana. Os instrumentos traduzem eletronicamente frequências de ultrassom, através de um processo chamado heterodinagem, para baixo, na faixa audível, onde eles são ouvidos através de fones de ouvido e observado como níveis de intensidade e ou dB em um painel de exibição. Os instrumentos digitais mais recentes utilizam software de gerenciamento de dados, onde as informações são registradas no instrumento e baixadas para um computador para análise. Pode-se ainda coletar amostras de som para análise espectral.

O que torna o ultrassom tão eficaz? Equipamentos mecânicos em operação, emissões elétricas (arco, rastreamento, corona) e a maioria dos problemas de vazamento produzem uma ampla gama de sons. Os componentes ultra-sônicos de alta frequência desses sons são ondas extremamente curtas. Um sinal de onda curto tende a ser bastante direcional e localizado. Por consequência, é fácil separar estes sinais dos ruídos de fundo das fábricas e detectar a sua localização exata. Além disso, à medida que mudanças sutis começam a ocorrer em equipamentos elétricos, a natureza sutil e direcional do ultrassom permite que esses potenciais sinais de alerta sejam detectados cedo, antes da falha real.

A maioria dos sons detectados pelos seres humanos varia entre 20 Hertz e 20 kilohertz (20 ciclos por segundo a 20.000 ciclos por segundo). O limiar humano médio de alta frequência é na realidade de 16,5 kHz. As frequências baixas tendem a ser relativamente grandes quando comparadas com as ondas sonoras detectadas por tradutores ultra-sónicos. Os comprimentos de ondas sonoras de baixa freqüência na faixa audível são de aproximadamente 1,9 cm até 17 m (56 ‘), onde, como os comprimentos de onda de ultrassom detectados por transdutores ultra-sônicos são apenas 0,3 cm (1/8 “). Uma vez que os comprimentos de onda do ultrassom são menores, o “ambiente ultra-sônico” é muito mais propício para localizar e isolar a fonte de problemas em ambientes ruidosos.


As vantagens básicas dos instrumentos de ultrassom são:

1. As emissões de ultrassom são direcionais;
2. O ultrassom tende a ser altamente localizado;
3. Ultrassom fornece aviso prévio de falha elétrica iminente;
4. Os instrumentos podem ser usados em ambientes barulhentos.

Quando usados como parte de um programa de monitoramento de condição, os instrumentos de ultrassom ajudam a melhorar a disponibilidade de ativos e economizar energia.
Uma vez estabelecido, o ultrassom pode ser usado como a “primeira linha de defesa” para:

• Inspecionar equipamento rapidamente;
• Eliminar anomalias;
• Configurar grupos de alarmes para análise detalhada e outras ações.

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TC com trilhamento. Emissão de ultrassom. Retirado de operação antes da falha

Vamos examinar as possibilidades do que pode ser feito para economizar tempo, localizar desvios e economizar energia. Primeiro escute o ultrassom traduzido e observe o nível de decibéis. Observe quaisquer desvios das leituras anteriores à medida que você continuar sua rota. Registre os dados e quaisquer anomalias sonoras. Em seguida, analise os dados e os sons para considerar se uma ação adicional é necessária. Tudo isso pode ser realizado muito rapidamente.

Emissões elétricas

Inspeção de ultrassom funciona em todas as tensões, baixa, média e alta, para detectar arcos, trilhamento e corona, tanto em equipamentos abertos quanto fechados. Arco, trilhamento e corona ionizam as moléculas de ar em torno deles, o que produz ultrassom.

Com a vantagem de gravação de som digital e análise espectral, os inspetores podem analisar amostras de som para determinar o tipo e a gravidade de uma emissão elétrica.

Abaixo estão alguns exemplos de corona, trilhamento e arco. Como você notará, na tela FFT, onde a condição se torna mais grave, há menos harmônicos de 60 ciclos.
A primeira imagem é Corona,  seguida por Trilhamento e,  em seguida, por Arco.

Descargas corona - ultrassom

Corona Ultrassom

Trilhamento - Ultrassom

Trilhamento Ultrassom

Tracking 2

Trilhamento Ultrassom

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Arco Ultrassom

Arco

Arco Ultrassom

A eficácia do Ultrassom, quando utilizado em conjunto com a Termografia, é enorme. A AW Strom, que utiliza tecnologias de ultrassom e infravermelho, inspecionou uma Subestação que não poderia ser desligada para manutenção preventiva. As tampas, em primeiro momento, não deveriam ser removidas, por conta do risco elétrico.

Não havia janelas de inspeção de infravermelho e, portanto, este painel de média tensão não podia ser testado com câmera infravermelha. Ao escanear as costuras das portas e as aberturas de ventilação com o instrumento de Ultrassom, o inspetor da AW Strom ouviu um som de arco muito distintivo. O som foi gravado e, depois que as tampas foram removidas, foi possível confirmar o diagnóstico através de Termografia.

A imagem infravermelha mostra uma fuga de energia através da bucha de passagem classe 17,5 kV. Esta condição de falha poderia ter resultado em flashover a qualquer momento produzindo um evento catastrófico.

Estudo de caso

Bucha de Passagem com Falha. Primeiramente detectado através de ultrassom e confirmado o diagnóstico através de termografia


O teste de ultrassom em equipamentos elétricos já amadureceu no mercado como uma ferramenta fantástica  para diagnósticos precoces. A inspeção por ultrassom melhora a economia de energia e reduz as taxas de falha.

Entre em contato conosco e entenda como a Manutenção Preditiva, aliando Ultrassom e Termografia, pode trazer benefícios e evitar eventos catastróficos.

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Inspeção por ultrassom