Inspección de calderas y hogares: ver todo el hogar antes de levantar el andamio

El protagonista del deterioro de una caldera es el tubo. Del lado del fuego: erosión por cenizas, corrosión a alta temperatura y adelgazamiento donde el vapor del soplador de hollín golpea sin cesar. Del lado del agua y el vapor: acumulación de incrustaciones y el sobrecalentamiento que provoca. Los tubos del sobrecalentador y el recalentador que funcionan calientes durante años se hinchan lentamente por fluencia. Las roturas de tubos son una causa importante de paradas no planificadas.

Lo mismo se aplica más allá de las centrales eléctricas: las incineradoras de residuos, los hornos de refinería y las calderas industriales centran su inspección en los tubos y el refractario dentro del hogar. Un combustible distinto significa cenizas distintas y corrosión distinta.

Las calderas se protegen con una combinación de inspección reglamentaria e inspecciones propias del propietario durante las paradas programadas. Los inspectores entran en el hogar, iluminan los tubos y toman lecturas ultrasónicas de espesor en puntos fijos. Para llegar a las zonas altas montan andamios dentro del hogar, cuelgan plataformas suspendidas del techo o usan acceso por cuerda.

Hay tres dolores: tiempo (esperar el enfriamiento, limpiar cenizas, montar andamios), peligro (altura, caída de objetos, polvo, calor, espacio confinado) y defectos no detectados. Con miles de tubos y unos pocos días, ningún equipo puede mirar de cerca todo, así que la inspección tiende a centrarse en «donde falló antes» y en los puntos de medición fijos.

El trabajo del dron es ver todo el hogar de una vez, antes de levantar cualquier andamio. Eso separa los lugares que necesitan andamio de los que no, y cambia el orden de toda la inspección.

El patrón básico es bandas de arriba abajo, pared por pared. Empezar abajo hace que el flujo descendente levante la ceniza del suelo y la visibilidad desaparezca, así que empiece arriba y baje, dejando que el polvo se asiente. Acuerde antes marcadores de numeración de tubos o un sistema de coordenadas del hogar, para que cada imagen pueda vincularse después a una pared y un tubo concretos.

El interior de una caldera reúne casi todas las debilidades de un dron: oscuridad total, ceniza en suspensión y una caja de acero que bloquea el GNSS. Las paredes de tubos son un patrón repetitivo, así que la localización por cámara tiene pocos rasgos distintivos. Incluso tras el enfriamiento, el calor puede persistir en lo alto y en lo profundo entre los tubos.

• Polvo y humo: empiece alto, muévase despacio, oriente las luces para reducir el reflejo de la ceniza en suspensión y coordine el orden de la limpieza de ceniza y los vuelos. Polvo y humo
• Oscuridad: la iluminación a bordo es la única luz. Fije la exposición y mantenga una distancia constante para que el brillo sea uniforme. Oscuridad
• Sin GNSS: localice con LiDAR y cámaras. Los patrones repetitivos de tubos confunden la localización, por lo que colocar marcadores ayuda. Sin GNSS
• Espacios confinados: los huecos entre bancos de tubos del sobrecalentador suelen ser demasiado estrechos para cualquier aeronave. No fuerce la entrada de un dron enjaulado. Espacios confinados
• Calor: espere a que el hogar esté lo bastante frío para baterías y cámaras, y mida la temperatura antes de entrar. Calor

Lo más difícil de la inspección del hogar es saber qué tubo se está mirando. Miles de tubos idénticos se alinean uno junto a otro, y a menos que cada defecto se vincule a un número de tubo y una elevación, no puede emitirse ninguna orden de reparación. La IA es buena proponiendo defectos y comparando con la vez anterior; decidir si sustituir un tubo o seguir operando sigue siendo decisión del ingeniero.

En Japón, las calderas industriales se someten a inspecciones de rendimiento periódicas según la Industrial Safety and Health Act y su Ordenanza sobre Seguridad de Calderas y Recipientes a Presión, renovando su certificado de inspección (cuya validez puede acortarse o ampliarse según los resultados). Las calderas de centrales eléctricas se rigen por la Electricity Business Act, que exige inspecciones periódicas realizadas por el operador. En cualquier caso, los drones facilitan la inspección; no cambian su contenido ni quién responde de ella.

En cuanto al vuelo en sí, volar dentro de un espacio interior como un hogar queda por lo general fuera de la Civil Aeronautics Act de Japón (la interpretación del MLIT trata como interior un espacio claramente separado del exterior incluso con aberturas; salir por una abertura cuenta como vuelo exterior). En su lugar se aplican las normas sobre deficiencia de oxígeno, polvo y trabajo en espacios confinados, además del sistema de permisos de trabajo del emplazamiento. Los vuelos exteriores alrededor de conductos y chimeneas sí se rigen por la ley de aviación, así que trátelos por separado. Las directrices para drones en plantas publicadas por el METI, la FDMA y el MHLW también son útiles.

En el extranjero, EE. UU. se apoya en el ASME Boiler and Pressure Vessel Code para la construcción y en el National Board Inspection Code (NBIC) para la inspección en servicio; las Pressure Systems Safety Regulations 2000 del Reino Unido exigen un esquema escrito de examen por una persona competente. Compare las reglas de vuelo nacionales en regulaciones del mundo.

• Espesor de pared de tubos: las fotos no pueden decir cuántos milímetros quedan. Se necesitan lecturas ultrasónicas o EMAT por contacto.
• Interior profundo de los bancos de tubos: los huecos entre tubos de sobrecalentador y recalentador son demasiado estrechos para entrar; a menudo solo se ven las filas exteriores.
• Creep y daños del lado del agua: la degradación microestructural y los daños internos del tubo son invisibles desde fuera. Se requiere muestreo de tubos u otros ensayos.
• Interior de calderines y colectores: las aberturas pequeñas exigen boroscopios y herramientas específicas en lugar de drones.
• Un hogar en operación: nada vuela a través de la llama. En servicio, las cámaras de hogar y la monitorización de temperatura toman el relevo.
• Decisiones y responsabilidad: la sustitución de tubos, la evaluación de vida remanente y la aprobación o rechazo reglamentarios siguen siendo tareas de personas.

La mañana después de que la caldera salga de servicio, una vez enfriada, un dron entra primero. Vuela la misma ruta que la vez anterior, capta cada pared y, junto a la nube de puntos 3D, marca el hinchamiento de tubos y el avance de la erosión. A mediodía, un plan que dice «andamio necesario en estos tres lugares» está listo y los materiales ya están pedidos.

Las personas ya no pasan días buscando entre la ceniza. Miden los tubos que hay que medir y sustituyen los que hay que sustituir. La inspección pasa de entrar en el hogar a diseñar la vida restante de la caldera. Esa es nuestra visión editorial, y esperamos que la medición de espesor por contacto siga siendo necesaria entonces.