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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 VelásquezGerente de Ventas para Latino América

– SDT North América Inc.

Informe Técnico

Ultrasonido para un manejo energético más eficiente de la planta

Todos 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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Infrome Técnico

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

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.

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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Informe Técnico

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

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.

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.

Inspección sistema vapor

Air leak

Inspección aire

Inspección telar

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

gus@sdthearmore.com