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

Definizione di centro esame 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.

Livelli di qualificazione 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

LAVORI SU IMPIANTI ELETTRICI CAMPO DI APPLICAZIONE: 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.

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

Tensione nominale del sistema (kV) 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 5000

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

Campo visivo istantaneo (IFOV: Istantaneous Field Of View) Aree corrispon- denti 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) Dipende dal sensore e dall’ottica della camera Oggetti vicini Sensore della termocamera

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. Le immagini termografiche vanno prese perpendicolarmente alla superficie in esame, o inclinate al massimo di 4050°

Campo visivo istantaneo IFOV Usato correttamente consente di Risolvere difetti a distanze importanti Mantenendo le distanze di sicurezza

Campo visivo istantaneo IFOV Usato correttamente consente di Risolvere difetti a distanze ridotte Mantenendo le distanze di sicurezza

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Struttura Rete Elettrica

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).

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,

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

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

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Esempi pratici ESEMPI PRATICI

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Esempi pratici

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

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

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Sovratemperature all’interno dei quadri ESEMPI

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Esempio di un caso reale Dati Apparecchiatura Interruttore BT-4P Tipo aperto Sezionabile Inom: 1600 A Ieff: 347 A

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Esempio di un caso reale

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Esempio di un caso reale Dopo la manutenzione Dati Apparecchiatura Interruttore BT- 4P Tipo aperto Sezionabile Inom: 1600 A Ieff: 320 A

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.

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Interruttori AT

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Sezionatori AT

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

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Trafo

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Trafo

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Interruttori MT

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini Sezionatori MT

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Cavi di potenza MT - BT Tipologia di isolamento e utilizzo: Utilizzati in BT Isolante – PVC, EPR, ecc. Diversi colori 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 Influenzato dal tipo di posa Norma CEI 20-11 temperature max. Gomma ordinaria: 60° Polivinilcloruro (PVC): 70° Gomma etilenpropilenica (EPR): 90° Gomma siliconica: 180°

APPERECCHIATURE ELETTRICHE Immagini cavi

Correlazione temperatura e corrente In due componenti uguali (ad esempio, fasi diverse dello stesso interruttore) la resistenza R è la stessa, per cui dif-ferenze di corrente producono differenze di temperatura T1 T2 Domande: 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? I1 I2 I1 > I2  T1 > T2

T1 T2 I1 I2 T0 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; La temperatura ambiente è T0=20°C. La differenza di temperatura teorica fra le fasi è: T1 T2 I1 I2 T0 La differenza di temperatura reale è di 30°C, superiore a quella teorica. Pertanto il riscaldamento della fase 1 è eccessivo e va indagato.

T1 T2 I1 I2 T0 Esempio numerico 2 Riportiamo le temperature misurate sull’interruttore alla corrente nominale: T1 T2 I1 I2 E’ responsabilità del gestore valutare se queste temperature sono accettabili o se è richiesto un intervento. T0

T1 T2 I1 I2 T0 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; 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: T1 T2 I1 I2 T0 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.

T1 T2 I1 I2 T0 Esempio numerico 4 Riportiamo le temperature misurate sull’interruttore alla corrente nominale: T1 T2 I1 I2 La temperatura della fase 1 estrapolata alla corrente nominale è altissima: ciò conferma che la fase presenta un guasto molto importante. T0

Classificazione del difetto Classe di Difetto riportata al 100% di Inom 1 t  75°C Intervento Immediato 2 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 Note

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

PROCEDURE e ISTRUZIONI OPERAIVE Reportistica finale

GRAZIE PER L’ATTENZIONE