Escudo de la República de Colombia

Ciencia & Tecnología

Turbinas de generación eléctrica serían monitoreadas a bajo costo

Con un sistema que permite obtener señales acústicas en máquinas rotativas presentes en estas turbinas, se pretende mejorar el proceso de detección de fallas, aunque la señal se encuentre contaminada con altos niveles de ruido externos.

Manizales, 03 de junio de 2020Agencia de Noticias UN-

Juan Diego Mejía Henao, magíster en Automatización Industrial de la UNAL Sede Manizales. Fotos: Juan Diego Mejía - UNAL Sede Manizales.

Algunas fuentes acústicas en una máquina rotativa son los ventiladores, motores eléctricos, rodamientos y engranajes.

Transductores de ultrasonido de bajo costo desarrollados para la investigación.

Soportes diseñados para inclinar los transductores de ultrasonido a un ángulo de 45o.

Banco de pruebas de generación hidroeléctrica con sistema de transductores de ultrasonido y sistema de medición de caudal.

Este sistema de monitoreo no invasivo, desarrollado por Juan Diego Mejía Henao, magíster en Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, permite detectar cualquier falla que presenten las turbomáquinas, sin necesidad de desarmarlas.

Los sistemas de adquisición de señales acústicas se emplean en la producción de energía hidroeléctrica para regular la frecuencia de la onda eléctrica generada, la cual debe ser constante, de 60 Hz.

Al respecto, el magíster explica que “cuando la turbina tiende a detenerse por el incremento de la potencia requerida por los usuarios, se debe usar un mayor caudal de energía para mantener el valor de frecuencia. Este proceso de control requiere de una medida continua para mejorar la caracterización del sistema de generación”.

Por lo general, estos dispositivos de medición son costosos (alrededor de 5.500 dólares) y no se pueden usar de forma permanente, por lo que estas mediciones solo se realizan en casos de urgencia, ante el mal rendimiento de generación.

Esta investigación presenta un nuevo sistema por ultrasonido basado en transductores (dispositivo que tiene la misión de recibir energía) de bajo costo, que reduce el valor de adquisición final de los aparatos. “El sistema se probó en tres tuberías con tres valores de caudal distintos, en los cuales se demostró la efectividad”.

Pulsos de ultrasonido

Para el desarrollo del artefacto se utilizaron transductores de ultrasonido, que son cristales piezoeléctricos encargados de medir presión, aceleración, tensión o fuerza, de bajo costo y con frecuencia de 1 MHz. Estos cristales pueden transmitir pulsos de ultrasonido a partir de una señal eléctrica, o generar pulsos eléctricos a partir de cambios de presión ultrasónica.

Los transductores son planos y se instalan de forma perpendicular a la tubería. Como el ultrasonido se amortigua bastante en el aire, estos se deben acoplar de tal forma que no quede aire entre ellos y el tubo donde se van a poner. La manera más común de acoplar los transductores es empleando materiales líquidos o viscosos como grasa, glicerina y gel de ultrasonido, explica el investigador.

El ángulo de incidencia de estos sensores es de 90° respecto a la superficie de la tubería. Este ángulo no es el adecuado para la medición, por lo que se diseñó un soporte para cada sensor que diera el grado de inclinación correcto para la aplicación.

El ángulo de incidencia de los transductores al usar estos soportes es de 45°, el espacio libre entre los transductores y la tubería se llenó con gel de ultrasonido, el cual permite el paso de las señales acústicas con facilidad y atenúa mucho menos que el aluminio con el que están hechos los soportes.

Este diseño presenta diferentes ventajas, ya que su fabricación es de bajo costo y se produce en la región; además permite reemplazar fácilmente el transductor –en caso de algún daño– o el soporte por otro diseñado para tuberías de diferente diámetro; también evita la fuga del material acoplante al ajustarse finamente al tubo de medida.

El sistema desarrollado por el magíster presenta dos componentes de amplificación y filtrado: el “amplificador de bajo ruido” y el de “ganancia programable”. También está equipado con micrófonos de medición pequeños, encargados de adquirir, en especial, el sonido que se encuentra al frente del sensor.

Los micrófonos son dispositivos que generan un voltaje análogo a los cambios de presión a los que son sometidos, y según su fabricación tienen diferente respuesta en frecuencia, sensibilidad y directividad.

El micrófono utilizado es direccional, tiene una sensibilidad de 50 mV/Pa (milivoltio por pascal), un rango espectral desde los 20 Hz hasta los 20 kHz, soporta temperaturas de -10 hasta los 50 oC, un nivel máximo de presión sonora cercano a los 130 y una potencia de ruido de 35 dB.

Por su movimiento, las máquinas rotativas forman vibraciones que a su vez generan cambios de presión que se traducen en sonido o ruido. “Todo el sonido de la máquina, en general, se puede adquirir y procesar para extraer la información sobre el estado en que se encuentran los componentes y así realizar tareas de monitoreo de condición en forma no destructiva ni invasiva”, explica el magíster.

(Por: fin/LGH/MLA/LOF
)
N.° 526

Otras noticias

Uno de los grandes problemas de la implementación del Acuerdo de Paz es la restitución de tierras a las víctimas del conflicto. Foto: Unimedios.

Política & Sociedad

julio 30 de 2021

Extractivismo, una política que riñe con el Acuerdo de Paz

Pese a que Colombia vive la etapa de posacuerdo –en la que es prioritario...

En el yoga, la relación maestro-discípulo juega un rol primordial, ya que se mantiene la tradición filosófica y la práctica. Foto: archivo - Unimedios.

Artes & Culturas

julio 30 de 2021

Yoga, un ritual entre maestros y practicantes

“El salón de yoga es un espacio que conlleva una ritualidad, se constituye como...

Los recursos y el apoyo económico para estos deportistas no son constantes ni continuos. Foto: LUIS ROBAYO / AFP

Ciudad & Territorio

julio 29 de 2021

Discapacidad y deporte: inclusión más allá de la competencia

Aunque en el país se cuenta con iniciativas públicas y privadas para garantizar...

La educación ayuda a fortalecer los proyectos de vida de niños, jóvenes y adultos. Fotos: Unimedios

Educación

julio 29 de 2021

Educación, motor de transformación social

“Los que estamos acá somos el resultado de la educación que transforma a la...

Portada de la guía<i>Murciélagos del Parque El Virrey, Bogotá</i>. Foto: Editorial UN

Medioambiente

julio 29 de 2021

Murciélagos, visitantes nocturnos del Parque El Virrey

Longirostro, vespertino negro, frutero de Bogotá, cola de ratón y migratorio...

La alternativa farmacológica lograría disminuir muchos problemas reportados en los tratamientos contra el cáncer. Foto: Mohammed ABED / AFP

Salud

julio 29 de 2021

Unión de moléculas producirían fármacos más efectivos contra el cáncer

Moléculas de una proteína proveniente de la leche, saliva o lágrimas de los...

“Recorrer la ciudad nos sirvió para comprobar que es posible plantear otros modelos de vivienda acordes a nuestra realidad”, afirma el docente Cortés. Foto: Facultad de Artes UNAL Sede Bogotá.

Ciudad & Territorio

julio 29 de 2021

Inquilinato, un modelo invisible para los arquitectos

La recuperación de formas de proyectar y conformar la vivienda diferentes a las...

La cirugía oncológica representa un gran impacto en la salud sexual de las mujeres con cáncer de mama. Foto: Luis ROBAYO / AFP

Salud

julio 29 de 2021

Consultas sobre sexualidad, necesarias en mujeres con cáncer de mama

Respuesta sexual fisiológica, adaptación psicológica a sus sentimientos,...

Esta forma de movilidad permite que personas de zonas rurales o alejadas puedan acceder a los servicios del Estado. Foto: Idartes

Ciencia & Tecnología

julio 28 de 2021

Hiperlugares móviles, nuevos escenarios en América Latina

Este concepto de nueva movilidad se observa en Bogotá, por ejemplo, cuando las...

Cultivos hidropónicos desarrollados en el invernadero de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNAL. Fotos: Hansell Benavides.

Ciudad & Territorio

julio 28 de 2021

Cultivos hidropónicos garantizarían seguridad alimentaria

Con este sistema de cultivo en agua las plantas se producen en menos tiempo y...