El problema: Falla refractaria en la producción de coque
Las puertas de los hornos de coque operan en algunas de las circunstancias más difíciles de las operaciones metalúrgicas en las acerías. Estas puertas, diseñadas con revestimientos refractarios, se utilizan para sellar la cámara de carbonización y mantener las condiciones necesarias para la conversión del carbón en coque metalúrgico. El problema es simple: los materiales refractarios se degradan con ciclos térmicos continuos y, cuando fallan, el impacto va más allá de la simple pérdida de producto.
Las fallas refractarias ponen en peligro al personal de la planta, generan emisiones fugitivas que alteran el cumplimiento de las normas ambientales y provocan paradas imprevistas, lo que repercutirá en el programa de producción. La pregunta no es si el refractario fallará, sino cuánto antes se puede detectar su falla antes de que se vuelva crítica.
Por qué los métodos de inspección tradicionales fallan
La inspección manual de las puertas de los hornos de coque tiene sus limitaciones. Una inspección visual solo detecta daños superficiales cuando el deterioro es significativo. Para cuando el operador detecta grietas o desconchados visibles, el refractario ya ha fallado, lo que con frecuencia conlleva una reparación de emergencia y tiempo de inactividad.
La medición de temperatura por contacto resulta poco práctica en este entorno; las altas temperaturas superficiales, los tiempos de funcionamiento continuo y las medidas de seguridad dificultan, si no incluso hacen peligroso, el acceso físico. Se requiere un método de monitoreo continuo, que detecte anomalías térmicas de forma temprana y genere datos cuantificables para desarrollar un plan de mantenimiento.
Cómo la termografía detecta la degradación refractaria
A medida que disminuye el espesor del revestimiento refractario o se forman huecos, las características de transferencia de calor cambian considerablemente. A medida que el material aislante se degrada, la temperatura en la carcasa exterior aumenta, generando una clara señal térmica antes de que se produzca un fallo estructural. Dado que los sistemas de imágenes miden la radiación infrarroja generada en la superficie de la puerta en el rango espectral de 8 a 14 μm, podrán detectar estas anomalías térmicas.
El principio de funcionamiento es sencillo: una cámara termográfica con visibilidad directa hacia la puerta del horno proporcionará datos continuos de temperatura de toda la superficie de la puerta/acceso. A medida que disminuye el espesor del revestimiento refractario, aparecen puntos calientes en la capa exterior que pueden alcanzar temperaturas entre 50 y 100 °C superiores a las normales de funcionamiento. De nuevo, esta diferencia es el primer indicio de fallo, que suele aparecer semanas antes de que se observen consecuencias.
Solución de Tempsen: Implementación de la serie ThermCAM
La serie ThermCAM se centra en la monitorización de hornos de coque mediante imágenes térmicas de alta resolución con una precisión de medición de ±2% en °C o °K. El sensor funciona en un rango de temperatura de -20 °C a 1000 °C, con configuraciones comunes de -20 °C a 120 °C/100 °C a 1000 °C (conmutables mediante nuestro software InfraVIEW) según la aplicación.
Algunos aspectos destacados de las especificaciones técnicas son:
- Medición sin contacto y sin preocupaciones de seguridad
- Monitoreo 24/7
- La región de interés (ROI) se puede definir en varias geometrías: configuraciones de punto, línea y área.
- Adquisición de datos de temperatura en tiempo real y registro de datos
- Las alarmas se pueden definir según las tolerancias de calor del usuario.
La cámara se instalará permanentemente en una ubicación fija seleccionada que optimiza el campo de visión. El software InfraVIEW permitirá al operador designar regiones de medición en áreas críticas de la puerta, analizar a lo largo del tiempo las tendencias de temperatura y configurar alertas automáticas cuando las variaciones de temperatura sean extensas.
Software InfraVIEW: Gestión y análisis de datos
InfraVIEW sirve de enlace entre los equipos de cámaras térmicas y los sistemas de monitorización de la planta. Este software basado en Windows permite la adquisición de datos en tiempo real, el procesamiento de imágenes y el análisis de tendencias, necesarios para respaldar las decisiones de mantenimiento.
Las capacidades operativas incluyen:
- Visualización de imágenes térmicas en vivo con nueve paletas de colores para diferentes propósitos de visualización
- Múltiples tipos de ROI con cálculos de temperatura mínima, máxima y promedio
- Generación de histogramas y gráficos de tendencias basados en análisis de patrones
- Lectura de temperatura basada en la posición del cursor para una investigación detallada
- Alarmas configurables para toda la imagen o zonas ROI específicas
- Exporta datos a Excel u otros formatos de texto para generar informes y archivar
- Capacidad de interfaz con sistemas de control de planta con protocolo OPC/UA.
La arquitectura del software permite la conexión con PLC y módulos de E/S, y permite que los datos térmicos se transmitan directamente a los sistemas de monitorización de la planta. Las notificaciones de alarma se pueden enviar por correo electrónico y SMS, de modo que los equipos de mantenimiento reciban información inmediata sobre el desarrollo de problemas.
Conexiones de la cámara térmica:
Resultados del estudio
La monitorización térmica continua permite mejoras cuantificables en las operaciones de los hornos de coque:
- Detección de falla refractaria: generalmente 3 a 4 semanas antes de que ocurra el mantenimiento de emergencia.
- Prolongación de la vida útil del refractario mediante un programa de mantenimiento informado.
- Menos tiempos de inactividad no planificados debido a fallas catastróficas de la puerta.
- Mayor seguridad del personal al eliminar las inspecciones de proximidad.
Por lo tanto, los programas de mantenimiento pueden basarse en datos de condiciones térmicas.
Factores para la implementación
Para que los sistemas de monitoreo térmico sean exitosos, es necesario considerar los parámetros de instalación. La ubicación de las cámaras debe adaptarse a las condiciones ambientales, las interferencias y las reflexiones térmicas de los equipos del área circundante. La verificación de la calibración debe realizarse trimestralmente para mantener la precisión de las mediciones. La integración con las redes de planta existentes requiere considerar los protocolos de comunicación y el ancho de banda de datos.
Para más detalles, visítenos en – Cámara termográfica en línea
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