Nuovi approcci alla manutenzione

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1 Pubblicato il: 14/03/2005 Aggiornato al: 14/03/2005 di Gianfranco Ceresini La termografia ad infrarossi offre grandi opportunità nella manutenzione degli impianti elettrici. Il CEI è intervenuto in merito con la Guida 0-10, "Guida alla manutenzione degli impianti elettrici". 1. Generalità Solo ultimamente, con la pubblicazione della Guida 0-10 Guida alla manutenzione degli impianti elettrici, il CEI è intervenuto, con un documento normativo, nello spinoso problema della manutenzione degli impianti. In proposito vengono per così dire suggerite tre filosofie manutentive, da seguire in base alle proprie esigenze di impianto ed in seguito ad una attenta analisi costi-benefici. 1

2 2. Manutenzioni Manutenzione preventiva La manutenzione preventiva avviene quando si mettono in atto delle azioni per cercare di prevenire eventuali problemi che si potrebbero presentare in futuro. Viene effettuata preferibilmente con scadenze programmate (se è possibile e purtroppo spesso non lo è) o con scadenze un po random (della serie lo faccio quando ho un attimo di respiro ). Le azioni possono essere di tipo elettrico, quali la sostituzione di componenti che sono a fine vita, o anche di tipo non elettrico, ma che vanno a preservare l impianto (si pensi ad esempio al taglio dei rami di alberi in prossimità di linee elettriche, al fine di prevenire cortocircuiti o scariche a terra). Manutenzione correttiva La manutenzione correttiva è quell operazione inevitabile se si vuole continuare l attività. Si interviene solo quando non se ne può fare a meno, quindi in presenza di un guasto, o di una avaria che obblighi alla sostituzione del componente o dell apparecchiatura. È sicuramente il tipo di manutenzione che va per la maggiore, anche se non si può certo affermare che sia la migliore. Facciamo infatti presente che molte volte i guasti non comportano solo il fermo dell impianto o della macchina, ma determinano guai più seri come incendi o addirittura esplosioni; Manutenzione predittiva La manutenzione predittiva sembra un tipo di manutenzione di tipo divinatorio, basata sulla chiromanzia o la lettura dei fondi del caffè; in realtà si tratta di un salto di qualità nel campo della manutenzione preventiva, in quanto permette attraverso diverse tecniche, di individuare sintomi e segnali dell impianto non di facile interpretazione e, di conseguenza, di mirare con maggior precisione gli interventi manutentivi. Si tratta quindi di una manutenzione preventiva (programmata) mirata. La termografia ad infrarossi è una delle tecniche utilizzate per mirare questi interventi; nel settore elettrico è sicuramente una delle più efficaci, insieme ovviamente alle attività di monitoraggio continuo delle grandezze fisiche in gioco (in particolare corrente, tensione, e temperatura); 2

3 3. Cos è la termografia ad infrarossi? Partiamo dalla definizione della norma UNI Prove non distruttive - Termografia all infrarosso - Termini e definizioni: Metodo che permette di ottenere per mezzo di un apparecchiatura termografica la distribuzione spaziale e l evoluzione temporale della radiazione infrarossa proveniente dalla scena osservata, nell intervallo di sensibilità della termocamera. Bellissima e completa definizione, ma che può lasciare giustamente perplessi ad una prima lettura; vediamo allora di farne una traduzione simultanea dal normativo all italiano: la termografia è una tecnica che consente di individuare e misurare a distanza il calore prodotto da un qualsiasi corpo caldo (il quale, lo ricordiamo ai più distratti, emette radiazioni nella lunghezza d onda dell infrarosso che sfortunatamente è fuori dall intervallo d onda visibile all occhio umano). Lo strumento utilizzato è una telecamera termica (termocamera) che è in grado di riprodurre in immagini le differenze termiche fra i vari oggetti e all interno di uno stesso oggetto, permettendoci in questo modo di farci vedere ciò che non sarebbe possibile altrimenti. In pratica la termografia ad infrarossi ci dà la possibilità di conoscere la temperatura presente in tutti i punti di un impianto senza bisogno di un contatto con l impianto stesso. Infatti questa misura fa parte delle cosiddette prove non distruttive, cioè quelle prove che non provocano alterazioni in seguito alla verifica. È facilmente intuibile da chi si occupa di impianti la indubbia utilità di uno strumento del genere. Facciamo un elenco di quelli che sono i vantaggi di tale tecnica: Le rilevazioni vengono effettuate a impianto o macchina in funzione, cioè sotto carico in quanto è necessario che i componenti siano attraversati da corrente per generare calore. Questo permette di non fermare o ridurre l operatività dell impianto durante la verifica; È possibile analizzare il funzionamento dell impianto a regime termico raggiunto (e normalmente è questa l analisi richiesta), ma è possibile volendo, anche esaminarne il comportamento durante il transitorio, cioè durante le fasi di avvio e fermata; Nonostante i costi sembrino elevati (una termocamera può costare all incirca euro ed il noleggio con un tecnico circa 1000 euro al giorno), una attenta analisi costi-benefici può indicare un ritorno economico estremamente conveniente, soprattutto su alcuni tipi di impianti; Il controllo che si effettua è estremamente veloce e per nulla invasivo; È possibile effettuare misure anche a distanze di parecchie decine di metri; La frequenza delle rilevazioni può essere contenuta nel tempo (annuali o semestrali); Alcune compagnie assicurative applicano una riduzione dell ammontare del premio della polizza sull impianto, se viene dimostrata l applicazione programmata di una tecnica di salvaguardia come la termografia ad infrarossi. 3

4 4. Casi pratici Qui di seguito è riportato un lungo elenco, ma non certo completo, corredato di immagini esplicative, delle possibili applicazioni della termografia agli impianti elettrici, premettendo che attualmente è maggiormente utilizzata nel settore della alta e media tensione, soprattutto per una questione di costi. Verifica contatti e connessioni: accade spesso che in seguito a vibrazioni, a dilatazioni termiche o alla semplice usura temporale, i punti di contatto si allentino provocando una diminuzione della sezione (e quindi un aumento della resistenza elettrica), a parità di passaggio di corrente, con conseguente aumento della potenza dissipata per effetto Joule (P = R x I 2 ) L'allentamento di un morsetto ha provocato il surriscaldamento di un cavo (Manutenzione - Tecnica e management) Resistenza di contatto superiore alla norma sulle connessioni passanti di un interruttore BT e le barre di alimentazione. Inoltre si nota la fase centrale sovraccaricata a causa di un carico notevolmente squilibrato Verifica dei cavi: come si sa un sovraccarico su un cavo provoca un riscaldamento anomalo dello stesso con conseguenti seri problemi, anche di possibile innesco incendi Individuazione, in un fascio, dei cavi maggiormente caricati Conduttori surriscaldati da un carico eccessivo Verifica dell'equilibrio del carico sulle fasi: una equa distribuzione dei carichi sulle tre fasi è una condizione indispensabile per una corretta gestione degli impianti di trasmissione AT e distribuzione MT e BT Anomalie riscontrate all'ingresso dei fusibili. La differenza di temperatura rilevata fra le tre fasi, può essere riconducibile ad uno squilibrio del carico elettrico applicato alle fasi suddette 4

5 Verifica linee e cablaggi: vale quanto già detto per i cavi Sovraccarico sulla linea (Thermal Wawe) Sovratemperatura, rilevata sulla connessione tra due elementi di un impianto di distribuzione di energia elettrica Verifica dei trasformatori In questo caso l'immagine termografica, evidenzia una equilibrata ripartizione del calore sulla superficie del trasformatore Sui morsetti di bassa tensione di questo trasformatore si nota uno squilibrio dei carichi tra le fasi e una eccessiva resistenza di contatto Verifica delle giunzioni Serraggio difettoso di giunzioni (Thermal Wawe) Condotti sbarre: serraggio difettoso delle barre di giunzione (Thermal Wawe) Verifica dei fusibili Gruppo fusibili: il fusibile in alto a destra è in situazione critica (Thermal Wawe) Evidente anomalia del punto di contatto di uno dei tre fusibili 5

6 Verifica degli isolatori Effetto dell'ossidazione su un isolatore (Thermal Wawe) Esempio di anomalia riscontrata su di un morsetto di giunzione posto su di un conduttore elettrico di alta tensione, riconducibile alla resistenza di contatto prodotta dall'ossidazione dei materiali o dall'insufficiente serraggio della giunzione stessa (essediemme) Verifica delle morsettiere Anomalia in una morsettiera (Thermal Wawe) Situazione anomala riscontrata sul morsetto di giunzione di un passante AT di un trasformatore di potenza (essediemme) Verifica dei quadri elettrici: all'interno dei quali vi possono essere moltissimi elementi e punti a rischio, dai contattori, alle morsettiere, agli interruttori Contatti caldi tra conduttori e contattore (Manutenzione - Tecnica e management) Su due delle tre fasi uscenti da un interruttore BT è evidente un sovraccarico Verifica dei motori elettrici: nei quali spazzole, cuscinetti, avvolgimenti, morsettiera costituiscono parti a rischio di sovratemperature Il cuscinetto anteriore del motore collegato ad una pompa raggiunge la temperatura di 81 C Surriscaldamento del corpo motore riconducibile ad evidenti problemi meccanici degli elementi che lo costituiscono, per usura degli stessi o per problemi di lubrificazione 6

7 Verifica su dispositivi di manovra e protezione Sovratemperatura riscontrata su una sola fase di un sezionatore elettrico Un interruttore di bassa tensione surriscaldato a causa di una insufficiente pressione di serraggio dei morsetti, o di un sottodimensionamento di interruttori e sezioni dei cavi 7