ES2230874T3 - Inspeccion termografica de cables. - Google Patents

Abstract

Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable, que incluye las etapas de: hacer pasar una corriente a través de dicho hilo o cable; aplicar a dicho hilo o cable un fluido que tiene propiedades electrolíticas y de un tipo que no causa degradación sustancial del aislamiento polímero elastómero alrededor de dichos hilos o cables, y usar un sistema de formación de imágenes térmicas para detectar y presentar la intensidad del calor que emana de dicho hilo o cable.

Description

Inspección termográfica de cables.

Esta invención se refiere al campo de los ensayos no destructivos y, más particularmente, al uso de termografía infrarroja en ensayos no destructivos de hilos y cables.

Para hilos y cables destinados a transportar corriente eléctrica, es generalmente deseable ser consciente de cualquier daño al aislamiento que rodea el hilo o cable, tales como grietas o cortes, antes de que tal daño se pueda propagar más. El daño al aislamiento que rodea los hilos puede dar como resultado, finalmente, que el hilo quede expuesto al entorno, pudiéndose producir, potencialmente, un cortocircuito que puede hacer que el hilo falle o causar un incendio. Estas consecuencias potenciales son evidentemente inaceptables, particularmente en el caso de que el hilo esté transportando corriente a elementos críticos del equipo o en el caso de que pueda ser difícil de detectar y extinguir un incendio, por ejemplo, en un avión.

Es práctica común ensayar cables o hilos, particularmente los que se han instalado nuevamente, suministrándoles energía y verificando que el equipo al que están conectados está funcionando. Esto indica si el hilo o cable es capaz de conducir corriente, pero no proporciona indicación, no obstante, de la extensión de cualquier daño al hilo o aislamiento que puede hacer posteriormente que el hilo falle.

Las verificaciones visuales de hilos y cables son práctica usual en la industria aeronáutica, particularmente en mantenimiento programado o cuando se sospecha de daños al aislamiento de un cable o hilo, por ejemplo, a continuación de la exposición a temperaturas superiores a las usuales. Las verificaciones visuales sólo pueden mostrar daños en las superficies exteriores del aislamiento de un hilo o cable y puede ser difícil conocer, sin retirar el hilo o cable de una instalación, la verdadera extensión del daño. También, en el caso de que varios cables estén hechos un haz unos con otros en un cableado previo, puede ser muy difícil ver daños en el aislamiento de un cable que está rodeado por otros cables.

El documento JP-A-58216968 describe el ensayo de calidad del aislamiento del cable midiendo la diferencia de potencial entre los conductores interior y exterior de un cable coaxial conectado a un electrodo de referencia en un electrolito.

El ensayo de los hilos y cables preinstalados, incluyendo sus terminaciones, usando técnicas de termografía infrarroja no destructivas es conocido hasta cierto punto en diversas industrias. Un método conocido, como se describe en el documento GB-A-2174803, es aplicar una corriente a un hilo o cable preinstalado y usar un detector de infrarrojos para determinar la energía térmica que emana del hilo o cable a lo largo de su longitud. En regiones en las que el aislamiento del hilo está intacto, las emisiones térmicas son menores que para áreas con daños en el aislamiento. La cantidad de calor emitida por el hilo y detectada por el detector es proporcional al grosor del aislador y, así, es posible determinar cómo está de mala manera dañado el aislamiento del hilo en una región respecto a la cantidad de calor emitida desde esa región comparada con la emitida desde el resto del hilo. De este modo, se puede detectar y supervisar, en uso, el aislamiento parcialmente dañado en hilos para ver si el daño se está poniendo peor, y se puede cambiar o reparar el aislamiento antes de que falle el hilo.

Si se señala meramente un detector en el hilo, se puede detectar fácilmente el calor que emana de la parte de la circunferencia a la que se tenía una línea directa de visión, pero cualquier daño en la otra parte de la circunferencia no se detectaría tan fácilmente. En consecuencia, las técnicas conocidas implican, generalmente, situar un aparato de detección de infrarrojos alrededor del hilo que está siendo ensayado y mover el aparato a todo lo largo del hilo. El situar un aparato de detección alrededor de la circunferencia exterior del hilo permite que se detecte la energía térmica que emana de cualquier punto de la circunferencia.

Esta técnica tiene, sin embargo, varias desventajas, por ejemplo, no es siempre posible situar un aparato de detección alrededor de un hilo, por ejemplo, cuando los hilos o cables están fijos y discurren a lo largo de una pared o cuando hay poco espacio para un aparato de detección o su instalación, por ejemplo, en el compartimento aviónico de un avión. Además, puede ser difícil usar el detector para localizar daños a los hilos en el centro de un haz, ya que los hilos circundantes pueden actuar como un blindaje e inhibir las variaciones de temperatura en aquella posición.

La presente invención busca cómo superar estos problemas y proporciona un método más preciso para determinar la extensión del daño al aislamiento de hilos y cables que los conocidos hasta ahora.

Según la presente invención, se ha previsto un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable, que incluye las etapas de:

hacer pasar una corriente a través de dicho hilo o cable;

aplicar a dicho hilo o cable un fluido que tiene propiedades electrolíticas y de un tipo que no causa degradación sustancial del aislamiento polímero elastómero alrededor de dichos hilos o cables, y

usar un sistema de formación de imágenes térmicas para detectar y presentar la intensidad del calor que emana de dicho hilo o cable.

Por ello, son identificadas ventajosamente aquellas regiones del hilo o cable que tienen una intensidad de calor sustancialmente mayor emanando de ellas que regiones adyacentes del hilo o cable.

El sistema de formación de imágenes térmicas comprende ventajosamente un detector de infrarrojos y un monitor de presentación, siendo capaz dicho monitor de presentar imágenes.

El sistema de formación de imágenes térmicas puede incluir, además, medios de grabación para grabar imágenes presentadas.

El detector de infrarrojos es, preferiblemente, una cámara de formación de imágenes térmicas. El detector de infrarrojos puede ser de mano o, alternativamente, puede estar montado en un soporte. El detector de infrarrojos es capaz, preferiblemente, de detectar cambios de temperatura menores que 0,5ºC.

Los medios de grabación pueden estar adaptados para permitir que las imágenes sean almacenadas en discos de ordenador. Alternativamente, los medios de grabación pueden estar adaptados para permitir que las imágenes sean almacenadas en videocinta.

Las imágenes se pueden presentar como imágenes térmicas espaciales calibradas. Preferiblemente, se usa una escala de colores falsa para representar diversas temperaturas.

El fluido aplicado al aislamiento es capaz, preferiblemente, de conducir una corriente de fuga entre lugares en los que hay daños al aislamiento. Se pueden prever, además, medios de medición de corriente de fuga tales como un amperímetro, o un osciloscopio, por ejemplo, para medir esta corriente. Ventajosamente, el calor es disipado en la conducción de la corriente de fuga por el fluido, de manera que en el caso de que un hilo tenga el aislamiento dañado, se detecta una temperatura superior en la región del daño.

Ventajosamente, los lugares con daños dentro de un haz de hilos o una parte sustancialmente inaccesible de un hilo o cable se pueden detectar debido a que la corriente de fuga está siendo conducida por el fluido lejos de un lugar cercano con daños.

El fluido puede ser una solución salina acuosa que contenga, preferiblemente, cloruro de sodio en el intervalo del 1% al 3% en masa. El fluido puede contener, alternativamente, cloruro de amonio en el intervalo del 1% al 3% en masa. Ventajosamente, el fluido contiene el 2% de cloruro de sodio en masa.

El fluido se puede hacer gotear o rociar sobre los hilos, cables o haz de hilos a inspeccionar. El fluido incluye, preferiblemente, un agente de humectación, tal como, por ejemplo, "Triton X100" para reducir la tensión superficial del fluido e impedir por ello que se formen grandes gotas, de manera que el fluido es capaz de dispersarse por la superficie sobre la que se aplica. El agente de humectación permite por ello que el fluido se disperse ventajosamente alrededor de un hilo o cable a inspeccionar y, para haces de cables, el fluido se puede filtrar a través del haz de manera que los materiales aislantes alrededor de los hilos individuales dentro del haz estén húmedos.

El fluido es, preferiblemente, no corrosivo.

Ventajosamente, el sistema de formación de imágenes térmicas se usa, además, para detectar y presentar la intensidad del calor que emana del hilo o cable antes de la aplicación del fluido, para proporcionar valores de referencia de la emisión de calor. Preferiblemente, la cantidad de fluido usado depende entonces de estos valores de referencia y de la distancia entre los lugares que se sospechan con daños. Se puede añadir fluido gradualmente ya que demasiado fluido puede dar como resultado un cortocircuito, lo que puede causar daños al equipo.

Después de la aplicación de fluido al aislamiento de un haz de hilos, tal como un cableado previo dentro de un avión, por ejemplo, la imagen térmica se puede supervisar durante varios minutos. A medida que se seca el fluido, el calor que emana de un lugar dañado puede disminuir sustancialmente a medida que el fluido se hace menos capaz de conducir una corriente de fuga. El fluido conduce, preferiblemente, una corriente de fuga entre los lugares adyacentes con daños, y mejora por ello la intensidad del calor que emana de un hilo que tiene un aislador dañado, permitiendo así que los daños al aislamiento se detecten más fácilmente.

Este método se puede aplicar ventajosamente a la inspección de haces instalados de hilos aislados, conocidos como cableados previos en un avión. Preferiblemente, se pueden detectar áreas con daños al aislamiento antes de una avería crítica, y se pueden supervisar áreas propensas a fallar y evaluar regularmente los resultados para buscar el principio del daño o para supervisar la evolución de daños conocidos.

Un experto en la técnica reconoce que se puede aplicar este método a la detección de daños en el aislamiento de cualquier hilo o cable, y que no está limitado a los que hay en un avión.

A fin de comprender más completamente la presente invención, se describen las siguientes realizaciones sólo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

las figuras 1a y 1b muestran vistas en planta esquemáticas del aparato usado en dos operaciones de un método según la presente invención;

la figura 2 muestra una vista en planta de una corriente conductora de un cableado previo y una presentación correspondiente del calor que emana del hilo tanto con como sin el fluido electrolítico; y

la figura 3 muestra un diagrama de flujo de un método preferido de acuerdo con la presente invención.

La figura 1a muestra un cableado previo 1, que comprende varios cables 2, que forman parte del sistema aviónico de un avión (no mostrado). El cableado previo 1 está conectado para formar parte de un circuito eléctrico 3 a fin de permitir que circule corriente alterna o continua a través de los cables 2. Se muestra un sistema 4 de formación de imágenes térmicas infrarrojas, que comprende una cámara 5 de formación de imágenes térmicas infrarrojas, un monitor de presentación 6 y un grabador 7 de vídeo. La cámara 5 está conectada al monitor de presentación 6 por cables 8. El monitor 6 es para presentar las imágenes térmicas detectadas por la cámara 5, y estas imágenes pueden ser entonces grabadas por el grabador 7 de vídeo, que está conectado al monitor 6 por cables 9.

En funcionamiento, el cableado previo está conectado a un circuito eléctrico que entonces se enciende. Mientras la corriente circula a través del cableado previo 1, el calor es disipado por los cables 2 y esto es detectado por la cámara 5 y presentado en el monitor 6 como una imagen térmica. La cámara 5 es movida lentamente a lo largo del cableado previo 1 a fin de detectar la intensidad del calor que emana de los cables 2 a lo largo del cableado previo 1. El monitor 6 presenta la intensidad del calor que emana del hilo a todo lo largo del mismo como una imagen gráfica, proporcionando valores de referencia.

La siguiente operación del método se describe en la figura 1b, y es ventajosa en detectar áreas de un cableado previo que pueden estar dañadas, pero que están profundas en el cableado previo o están situadas contra una estructura, tal como una pared del fuselaje del avión.

La figura 1b muestra el mismo aparato que el mostrado en la figura 1a, con la adición de un dispensador 10 de rocío, un amperímetro de tenaza 23 de medición de corriente y un osciloscopio 24. El dispensador 10 contiene un fluido electrolítico 11 que comprende el 2% de cloruro de sodio en masa y el agente de humectación conocido como "Triton X100". Este fluido 11 se rocía sobre los cables 2 del cableado previo 1, donde se filtra alrededor de ellos humedeciendo su aislamiento exterior. El amperímetro de tenaza 23 de medición de corriente está en contacto con el cableado previo 1 y el osciloscopio 24. El osciloscopio 24 es para presentar los valores de la corriente de fuga.

Cuando se aplica una corriente eléctrica al cableado previo 1 después de la adición del fluido 11, la corriente de fuga que escapa de cualquier lugar con daños a lo largo del cableado previo 1 será conducida por el fluido 11 alrededor de los cables 2 y del cableado previo 1 hasta un lugar adyacente con daños, de manera que la corriente de fuga puede ser detectada alrededor de la circunferencia del cableado previo por la cámara de formación de imágenes térmicas infrarrojas o por el amperímetro de tenaza 23 de medición de corriente. La corriente de fuga se puede detectar, también, en lugares adyacentes al lugar con daños, como se muestra en la figura 2.

La figura 2 muestra un cableado previo 27, que comprende hilos 12, 26 aislados situados entre un par de conectores 25 y que conducen corriente entre ellos. Parte del aislamiento del hilo 12 está dañada alrededor de su circunferencia 13, causado posiblemente por el hilo 12 que está siendo unido o sujetado firmemente a otros hilos o a una estructura (no mostrada) en ese punto. El hilo 26 tiene una grieta 14 radial en su aislamiento, causada posiblemente por el impacto de una herramienta (no mostrada) durante la instalación del mismo.

Una gráfica 15 de la intensidad del calor frente a la distancia a lo largo del cableado previo 27 antes de la adición de un electrolito se muestra como podría aparecer en el aparato de presentación. En el caso de que el aislamiento del hilo 12 esté sin dañar, la intensidad del calor está en un nivel de referencia 16. En el caso de que el aislamiento de los hilos 12, 26 se haya dañado en 13, 14, se pueden presentar pequeños picos 17, 18 correspondientes al calor que emana de los hilos 12, 26 debido al aislamiento dañado. En el caso de que el daño esté oculto a la vista directa de la cámara, no se pueden producir picos.

Una gráfica 19 de la intensidad del calor frente a la distancia a lo largo del cableado previo 27 que sigue a la adición de un electrolito (como se aprecia en la figura 1) se muestra como podría aparecer en el monitor de presentación. En el caso de que el aislamiento de los hilos 12, 26 esté sin dañar, la intensidad del calor está en un nivel de referencia 16. En el caso de que el aislamiento de los hilos 12, 26 haya sido dañado en 14, se presenta un rápido aumento de temperatura, y se muestra una meseta 21 de temperatura superior entre los lugares 13 y 14 con daños, correspondiente al calor que emana de los hilos 12, 26 debido al aislamiento dañado y a la conducción de la corriente de fuga desde el lugar 13 con daños hasta el lugar 14 adyacente con daños, a través del electrolito. Particularmente, en el caso de que el daño esté situado fuera de la línea de visión del detector, la adición del electrolito permite que la corriente de fuga circule alrededor del hilo aislado entre los lugares con daños y, así, permite que se detecten los lugares con daños ocultos.

La figura 3 muestra la secuencia de operaciones en un método preferido para detectar daños al aislamiento de hilos. La secuencia procede en la dirección de las flechas.

Primero, se conecta un hilo como se muestra en la figura 1 y se hace pasar una corriente a través de él (operaciones 1 y 2). Una cámara capaz de detección de infrarrojos (como se muestra en la figura 1) es movida a todo lo largo del hilo y se presenta en un monitor (operación 3) una gráfica de la intensidad del calor frente a la distancia a lo largo del hilo (como se muestra en la figura 2).

En la operación 4, la presentación se usa para establecer valores de referencia de la emisión de calor desde el hilo y proporciona, también, una indicación de la extensión de cualquier daño. La cantidad de electrolito a rociar sobre el hilo depende de los valores de referencia de la emisión de calor y de la proximidad de los lugares adyacentes con daños, ya que demasiado electrolito podría causar un cortocircuito y demasiado poco podría no permitir que una corriente de fuga circule entre los lugares adyacentes con daños, y así los daños no se podrían detectar en áreas del hilo ocultas a la vista directa.

En la operación 5, el electrolito entonces se rocía sobre el hilo, de manera que el aislamiento está humedecido alrededor de la circunferencia del mismo. La cámara se hace pasar de nuevo por la longitud del hilo o se centra en áreas particulares de interés, según se requiera, y el resultado se presenta en el monitor (operación 6).

La adición del electrolito permite que una corriente de fuga circule entre los lugares adyacentes con daños, y así mejore la detección del calor que emana de los lugares dañados, y puede permitir la detección de los lugares dañados que no se podrían detectar sin el electrolito (operación 7). Aquellos lugares identificados con el aislamiento dañado se pueden señalar entonces para una futura reparación o se pueden supervisar para ver si este daño empeora.

Claims (25)

1. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable, que incluye las etapas de:

hacer pasar una corriente a través de dicho hilo o cable;

aplicar a dicho hilo o cable un fluido que tiene propiedades electrolíticas y de un tipo que no causa degradación sustancial del aislamiento polímero elastómero alrededor de dichos hilos o cables, y

usar un sistema de formación de imágenes térmicas para detectar y presentar la intensidad del calor que emana de dicho hilo o cable.

2. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 1, en el que el sistema de formación de imágenes térmicas comprende un detector de infrarrojos y un monitor de presentación.

3. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que se prevén medios de grabación para grabar imágenes presentadas por el sistema de formación de imágenes térmicas.

4. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 2, en el que el detector de infrarrojos es una cámara de formación de imágenes térmicas.

5. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 2 o la reivindicación 4, en el que el detector de infrarrojos es de mano.

6. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 2 o la reivindicación 4, en el que el detector de infrarrojos está montado en un soporte.

7. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 2 o según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicho detector de infrarrojos es capaz de detectar cambios de temperatura menores que 0,5ºC.

8. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 3, en el que dichos medios de grabación están adaptados para permitir que las imágenes presentadas sean almacenadas en discos de ordenador.

9. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 3, en el que dichos medios de grabación están adaptados para permitir que las imágenes sean almacenadas en videocinta.

10. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 3, en el que dichas imágenes se presentan como imágenes térmicas espaciales calibradas.

11. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 3, en el que se usa una escala de colores falsa para representar diversas temperaturas sobre las imágenes presentadas.

12. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido es capaz de conducir una corriente de fuga.

13. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 12, en el que se prevén medios de medición de corriente de fuga para medir dicha corriente de fuga.

14. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 13, en el que dichos medios de medición de corriente de fuga comprenden un amperímetro.

15. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 13, en el que dichos medios de medición de corriente de fuga comprenden un osciloscopio.

16. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido es una solución salina acuosa.

17. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido comprende cloruro de sodio en el intervalo del 1 al 3% en masa.

18. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido comprende el 2% de cloruro de sodio en masa.

19. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que dicho fluido comprende cloruro de amonio en el intervalo del 1 al 3% en masa.

20. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que se hace gotear dicho fluido sobre el hilo o cable.

21. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que se rocía dicho fluido sobre el hilo o cable.

22. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido incluye un agente de humectación, siendo capaz dicho agente de humectación de reducir la tensión superficial del fluido y de impedir por ello que se formen grandes gotas.

23. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho fluido es no corrosivo.

24. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho sistema de formación de imágenes térmicas se usa para detectar y presentar la intensidad del calor que emana del hilo o cable antes de la aplicación de dicho fluido, para proporcionar valores de referencia de la emisión de calor.

25. Un método para inspeccionar la integridad del aislamiento de un hilo o cable según la reivindicación 24, en el que la cantidad de fluido usado depende de dichos valores de referencia.