Tecniche di ispezione e classificazione dei guasti
negli impianti industriali
mediante termografia
[]
Autor
SOMMARIO
PROGRAMMAZIONE DELL’ISPEZIONE
• QUALIFICA DEL PERSONALE
• Normativa UNI EN ISO 9712
• Normativa CEI 11-27 (2014-01)
• Normativa CEI 99-2
• Risoluzione spaziale termocamera
• Angoli di ripresa
VERIFICA DELLE CONDIZIONI DI ESERCIZIO
•
Struttura della rete, generatori e carichi, quadri di distribuzione BT, Fusibili, trasformatori, cavi e interruttori
VALUTAZIONE DELLO STATO DI ESERCIZIO E INDIVIDUAZIONE DEL DIFETTO
CLASSIFICAZIONE DEL DIFETTO E PROGRAMMAZIONE DELL’INTERVENTO
Testo ,
2/2
CENTRO ESAME AUTONOMO
Definizione di centro esame
Il Centro d'Esame è struttura approvata dall'Organismo di Certificazione,
dove viene svolta la formazione, l'addestramento e gli esami di qualifica
del personale addetto alle Prove non Distruttive (PnD).
CMME è Centro d'Esame Autonomo “n.2013-002-CMME” per la
"Certificazione per personale tecnico addetto alle Prove non Distruttive”
Settore Industriale: prove pre e in servizio di attrezzature, impianti,
strutture.
Testo ,
3/2
NORMA UNI EN ISO 9712
Livelli di qualificazione
LIVELLO 1
Ha dimostrato la competenza ad eseguire prove non distruttive secondo istruzioni scritte e sotto
la supervisione di personale di livello 2 o 3.
Non deve scegliere il metodo o tecnica da usare, né l’interpretazione dei risultati di prova
LIVELLO 2
Ha dimostrato la competenza necessaria ad eseguire PND secondo le procedure PND. Nell’
ambito della qualificazione definita nel certificato.
Può redigere rapporti di prova, tradurre norme, specifiche, procedure di prova
LIVELLO 3
Ha dimostrato la competenza necessaria ad eseguire e dirigere attività PND per la quale
è certificata.
Può assumere la responsabilità di un laboratorio di prova o un c’entro di esame e del
relativo personale
Testo ,
4/2
NORMA CEI 11-27 (2014-01)
LAVORI SU IMPIANTI ELETTRICI
CAMPO DI APPLICAZIONE:
•
La presente Norma CEI 11-27 costituisce la IV edizione della stessa.
•
Si applica alle operazioni ed attività di lavoro sugli impianti elettrici ( destinati alla
produzione, alla trasmissione, alla trasformazione, alla distribuzione e all’utilizzazione
dell’energia elettrica), ad essi connesse e vicino ad essi siano questi fissi, mobili,
permanenti o provvisori di qualsiasi tensione.
•
Sono esclusi lavori sotto tensione a tensioni superiori a 1000 Vac o 1500 Vdc regolamentati
dal DM 4 febbraio 2011, CEI 11-15, CEI EN 50110-1.
•
SI applica anche ai lavori non elettrici svolti in presenza di rischio elettrico ossia anche
quelli svolti a distanza minore di quelle indicate in Tab. 1 allegato IX D.Lgs. 81/08 di parti
attive non protette o non sufficientemente protette.
Testo ,
5/2
NORMA CEI 11-27 (2014-01)
FIGURE PROFESSIONALI:
Unità responsabile di un impianto elettrico (URI) unità designata alla responsabilità complessiva
per garantire l’esercizio in sicurezza di un impianto elettrico mediante regole ed organizzazione
della struttura aziendale durante il normale esercizio dell’impianto.
Persona designata alla conduzione dell’impianto elettrico (RI) persona responsabile, durante
l’attività di lavoro, della sicurezza dell’impianto.
Persona preposta alla realizzazione del lavoro (URL) unità o persona cui è demandato l’incarico
di eseguire il lavoro.
Persona preposta alla conduzione del lavoro (PL) persona designata alla responsabilità della
conduzione operativa del lavoro sul posto di lavoro
Persona Esperta (PES) persona con istruzione, conoscenza ed esperienza tali da
analizzare i rischi e pericoli che l’elettricità può creare.
Persona Avvertita (PAV) persona adeguatamente avvisata da PES in grado di evitare i pericoli
che l’elettricità può creare.
Persona Comune (PEC) persona ne esperta ne avvertita
Testo ,
6/2
NORMA CEI 11-27 (2014-01)
ZONA DI LAVORO:
• DL: distanza che definisce il limite della zona di lavoro
sotto tensione
• DV: distanza che definisce il limite della zona di lavoro
in prossimità
• DA9: distanza che definisce il limite della zona dei
lavori non elettrici
Tensione nominale del
sistema (kV)
Distanza minima in aria
DL dalle parti attive che
definisce il limite esterno
della zona di lavoro sotto
tensione (mm)
Distanza minima in aria
DV delle parti attive che
definisce il limite esterno
zona prossima (mm)
Distanza minima in aria
DA9 definita dalla
legislazione come limite
per i lavori non elettrici
(mm)
≤1
Nessun contatto
300
3000
132
1100
3000
5000
Testo ,
7/2
NORMA CEI 99-2
CEI 99-2 ha lo scopo di:
• Rendere sicuri il funzionamento e la conduzione degli impianti elettrici in AT
• Fornire prescrizioni comuni per la progettazione e costruzione di impianti elettrici superiori a
1kV fino a 60Hz.
• Deve essere utilizzata per tutti gli aspetti impiantistici ad esclusione dell’impianto di terra.
 La protezione contro i contatti diretti consiste nell’impedire alle persone il contatto con le
parti attive nude o di portarsi ad una distanza tale per cui possa avvenire una scarica.
 Impianto Aperto; NON prevede protezioni
 Impianto Chiuso; PREVEDE protezioni
Testo ,
8/2
Campo visivo istantaneo
(IFOV: Istantaneous Field Of View)
Aree corrispondenti all’IFOV
per varie
distanze
Se il FOV rappresenta il campo visivo totale della
termocamera, l’IFOV rappresenta invece il campo visivo di
un singolo pixel del sensore.
Tutte le temperature comprese nell’area dell’IFOV
finiscono in un solo pixel, che ne dà il valore medio senza
più distinguerle.
Oggetti
lontani
Questo angolo è l’IFOV
(si misura in milliradianti – mrad)
Oggetti
vicini
Dipende dal sensore e dall’ottica della camera
Sensore della termocamera
Testo ,
9/2
Le sorgenti reali sono lambertiane solo
approssimativamente (e neanche tutte)
Le sorgenti reali non sono lambertiane:
•
nei metalli, specie se lucidi, l’emissività
dipende fortemente dall’angolo di vista;
•
i materiali con buona emissività (materie
plastiche, gomma, mattone, calcestruzzo,
plastiche, rame e ferro molto ossidati ...)
sono con buona approssimazione
lambertiani entro 4050°dalla verticale.
L e i m m a g i n i te r m o g ra f i c h e va n n o p re s e
perpendicolarmente alla superficie in esame, o
inclinate al massimo di 4050°
Testo ,
10/2
Campo visivo istantaneo IFOV
Usato correttamente consente di
Risolvere difetti a distanze
importanti
Testo ,
Mantenendo le distanze di
sicurezza
11/2
Campo visivo istantaneo IFOV
Usato correttamente consente di
Risolvere difetti a distanze
ridotte
Testo ,
Mantenendo le distanze di
sicurezza
12/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Struttura Rete Elettrica
Testo ,
13/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Generazione di Energia Elettrica
La produzione dell’energia elettrica, nelle centrali più comuni è prodotta da generatori asincroni trifasi
(detto alternatore), eroga energia ad una tensione variabile tra i 6 kV e i 20 kV con varie potenze.
Oltre questi livelli la tensione non può salire per motivi tecnologici riferite alle macchine, e sarebbe
troppo bassa per la successiva trasmissione a causa delle perdite in linea che sarebbero troppo
elevate.
Per questo motivo, viene collegato al generatore un trasformatore elevatore trifase, con lo scopo di
elevare il livello di tensione proporzionale al tipo di trasmissione (distanza).
Testo ,
14/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Interruttori
Definizione
Un interruttore automatico è un dispositivo meccanico di manovra capace di stabilire,
portare ed interrompere, in condizioni di prova specifiche la corrente di cortocircuito ( Icc).
La sua scelta deve essere fatta principalmente in funzione delle caratteristiche della rete
sulla quale viene istallato.
Interruttori automatici BT
•
Uso domestico: tipo modulare
•
Uso industriale: tipo modulare, scatolato, aperto
 Estinzione dell’arco in: Aria
Interruttori automatici MT-AT
 Estinzione dell’arco in: Aria, Vor, Sottovuoto, Sf6,
Testo ,
15/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Spaccato interruttore BT scatolato
Repulsione elettrodinamica provoca:
•
erosione indesiderata dei contatti a causa dell’energia d’arco
• rischio di saldatura o di microsaldature se i contatti si richiudono
• formazione di “punti caldi” che favoriscono la stagnazione dell’arco
Testo ,
16/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Declassamento in temperatura
dell’interruttore
 In certe condizioni di istallazione, gli interruttori possono funzionare a temperature diverse da
quelle di riferimento.
 Per evitare malfunzionamenti (scatti intempestivi) si declassa l’interruttore in funzione della
temperatura ambiente.
 In caso in cu più interruttori automatici siano installati fianco a fianco in volumi ridotti, è
necessario declassare ulteriormente l’interruttore.
 La temperatura ambiente considerata è di 40°
 Con temperature superiori a 60° è consigliato consultare il costruttore
 I declassamenti sono considerati in fase di progettazione
Testo ,
17/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Esempi pratici
ESEMPI PRATICI
Testo ,
18/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Esempi pratici
Testo ,
19/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Classificazione dei Quadri Elettrici BT:
Tipologie
Power Center:




Adatti alla distribuzione primaria
Istallati subito a valle di trafo e generatori
Più unità di ingresso, congiuntori, più partenze
Equipaggiati con interruttori aperti e scatolati
Motor Control Center:
 Adatti al comando e protezione motori
 Costituiti a cassetti in uscita per singola unità
Quadri distribuzione secondaria:
 adatti alla distribuzione di piccole utenze
 Istallati subito a valle dei Power Center
 Equipaggiati con interruttori scatolati e modulari
Testo ,
20/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Considerazioni sulla sovratemperature all’interno dei quadri
(CEI EN 60439-1 e 2)
Tipi di Dissipazione
Tipi di Materiali
Aumentando
•
•
•
Corrente Nominale
Numero di sbarre in parallelo
Tipo di materiale utilizzato
Influenzano in modo rilevante il
riscaldamento
Testo ,
21/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Sovratemperature all’interno dei quadri
ESEMPI
Testo ,
22/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Esempio di un caso reale
Dati Apparecchiatura





Testo ,
Interruttore BT-4P
Tipo aperto
Sezionabile
Inom: 1600 A
Ieff:
347 A
23/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Esempio di un caso reale
Testo ,
24/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Esempio di un caso reale
Dopo la manutenzione
Dati Apparecchiatura





Testo ,
Interruttore BT- 4P
Tipo aperto
Sezionabile
Inom: 1600 A
Ieff:
320 A
25/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Fusibili
Garantiscono un elevato potere d’ interruzione, particolarmente
adatti per la protezione al cortocircuito.
La loro relativa semplicità consiste nel fatto che un filamento,
debitamente dimensionato, è portato alla sua temperatura di fusione
dalla corrente che lo attraversa.
E’ talvolta dotato di un percussore per segnalare la fusione o
associati ad un interruttore di manovra per garantirne l’aprertura.
Dopo il guasto e la fusione di un fusibile, gli altri fusibili “superstiti”
possono aver sfiorato il loro punto di fusione modificando le loro
caratteristiche; tali fusibili possono allora in futuro fondere
intempestivamente ad una corrente inferiore al loro calibro.
Testo ,
26/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Interruttori AT
Testo ,
27/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Sezionatori AT
Testo ,
28/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Trasformatori di potenza
 Tipologia di isolamento e utilizzo:
•
In olio per impianti AT-MT e MT-BT
 Installati sia all’esterno che all’interno
•
A secco o in resina per impianti MT-BT
 Installati solo all’interno
 Per ridurre il rischio di incendio
 Producono calore a causa di:
•
Perdite nel ferro (Po) dette anche a vuoto
•
Perdite a carico (Pk) variano col quadrato della corrente erogata
•
Il costruttore fornisce tutti i dati del trafo con un certificato di collaudo
 Sono soggetti a norme per la loro istallazione
Testo ,
29/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Trafo
Testo ,
30/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Trafo
Testo ,
31/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Interruttori MT
Testo ,
32/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini Sezionatori MT
Testo ,
33/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Cavi di potenza MT - BT
 Tipologia di isolamento e utilizzo:
•
•
Utilizzati in BT
 Isolante – PVC, EPR, ecc.
 Diversi colori
Norma CEI 20-11 temperature max.
-
- Gomma ordinaria: 60°
- Polivinilcloruro (PVC): 70°
Gomma etilenpropilenica (EPR): 90°
- Gomma siliconica: 180°
Utilizzati in MT
 Conduttore - alluminio o rame
 Isolante – pvc, gomme sintetiche e termoplastiche
 Struttura – complessa per garantire l’isolamento e sforzi
meccanici
 Di colore solo rosso
 Tipologia di posa
•
Fattori di correzione – aria, interrata, temperatura d’utilizzo
 Dimensionamento
•
Testo ,
Influenzato dal tipo di posa
34/2
APPERECCHIATURE ELETTRICHE
Immagini cavi
Testo ,
35/2
Correlazione temperatura e corrente
In due componenti uguali (ad esempio, fasi diverse dello
stesso interruttore) la resistenza R è la stessa, per cui differenze di corrente producono differenze di temperatura
T1 T2
Domande:
I1
una fase è più calda delle altre perché è guasta o solo
perché porta una corrente maggiore?

lo sbilanciamento delle correnti giustifica la differenza di
temperatura o c’è dell’altro?

come estrapolare al carico nominale le temperature e le
loro differenze misurate a carico ridotto?
I2
I1 > I2

T1 > T2
Testo ,

36/2
Esempio numerico 1
Consideriamo un interruttore con corrente nominale IN=400 sul quale vengono
fatte le seguenti misure:
fase 1: corrente I1=350 A, temperatura T1=70°C;
fase 2: corrente I2=250 A, temperatura T2=40°C;
T1 T2
La temperatura ambiente è T0=20°C.
La differenza di temperatura teorica fra le fasi è:
I1
T0
Testo ,
I2
TTEORICO
2
 I  2 


350


1


 T2  T0     1  40  20 
  1  19C
I
250

 2 



La differenza di temperatura reale è di 30°C, superiore a quella
teorica. Pertanto il riscaldamento della fase 1 è eccessivo e va
indagato.
37/2
Esempio numerico 2
Riportiamo le temperature misurate sull’interruttore alla
corrente nominale:
T1 T2
 IN


T1N  T0  T1  T0  
 I1

 400 
  20  70  20  
  85C
 350 

 IN
 T0  T2  T0  
 I2

 400 
  20  40  20  
  71C
 250 

T2 N
I1
I2
2
2
2
2
E’ responsabilità del gestore valutare se queste temperature
sono accettabili o se è richiesto un intervento.
T0
Testo ,
38/2
Esempio numerico 3
Consideriamo ancora l’interruttore dell’esempio precedente, nel quale però ci sia
una corrente più bassa nella fase calda:
fase 1: corrente I1=150 A, temperatura T1=70°C;
T1 T2
fase 2: corrente I2=250 A, temperatura T2=40°C;
La temperatura ambiente è T0=20°C.
La differenza di temperatura teorica fra le fasi sarebbe:
I1
T0
Testo ,
I2
TTEORICO
2
 I  2 


150


1
 T2  T0     1  40  20 
  1  13C
 I 2 

 250 

Il risultato negativo indica che la fase 1 dovrebbe in realtà essere
più fredda della fase 2. Fra i due T ci sono ben 43°C di differenza,
e quindi la fase 1 presenta un difetto importante.
39/2
Esempio numerico 4
Riportiamo le temperature misurate sull’interruttore alla
corrente nominale:
T1 T2
 IN


T1N  T0  T1  T0  
 I1

 400 
  20  70  20  
  375C
 150 

 IN
 T0  T2  T0  
 I2

 400 
  20  40  20  
  71C
 250 

T2 N
I1
T0
Testo ,
I2
2
2
2
2
La temperatura della fase 1 estrapolata alla corrente nominale è
altissima: ciò conferma che la fase presenta un guasto molto
importante.
40/2
Classificazione del difetto
Classe di Difetto riportata al 100% di Inom
t  75°C
Intervento Immediato
35°C  t  75°C
Intervento entro 2 Settimane
3
10°C  t  35°C
Intervento entro 2 Mesi
4
5°C  t  10°C
Da tenere sotto Controllo
1
2
Note
Testo ,
41/2
PROCEDURE e ISTRUZIONI
OPERAIVE
 Istruzzioni operative-procedure
•
•
•
•
•
•
•
Scopo e campo di applicazione
Riferimenti normativi
Personale PND
Tipo di apparecchiatura da utilizzare
Condizioni ambientali
L’ esecuzione dell’ indagine
Criteri di accettabilità
 Dati raccolti modulistica Difetti
•
•
•
•
•
•
•
•
Luogo – Zona – Utenza - Componente
Descrizione difetto
Corrente nominale
Corrente assorbita
Immagine termica
Immagine nel visibile
Dati ambientali
Data e ora di ripresa
 Dati raccolti modulistica Luoghi e Zone
•
Luogo – Zona – Utenza - Componente
Relazone finale
Viene redatta correttamente se vengono seguite le istruzioni operative
Testo ,
42/2
PROCEDURE e ISTRUZIONI
OPERAIVE
Reportistica finale
Testo ,
43/2
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Testo ,
44/2