Principios de la Termografía

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Todos los materiales que estén una temperatura por encima del cero absoluto ( 0 K, -273ºC) emiten energía infrarroja. La energía emitida en la banda infrarroja se convierte en una señal eléctrica por el detector (microbolómetro), esta señal se convierte en una imagen en blanco y negro o color. El principio básico se describe a continuación.

Radiación infrarroja

La radiación infrarroja es una forma de radiación electromagnética como las ondas de radio, las microondas, rayos ultravioleta, rayos gamma, la luz visible, etc… Todas estas formas de radiación en conjunto dan lugar al espectro electromagnético. Tiene en común que todas ellas emiten energía en forma de ondas electromagnéticas y se propagan a la velocidad de la luz.

La radiación infrarroja se define como aquella que tiene una longitud de onda entre 0,78 µm y 1000 µm (micras). Los rayos infrarrojos se subdividen en función de la proximidad de longitud de onda a la luz visible como cercanos, medios o lejanos.

esquema ondas cámaras termográficas
[Longitud de onda en micras]

Las cámaras termográficas que se emplean en la industria funcionan todas en la banda de infrarrojos medios (son las que detectan los llamados microbolómetros no refrigerados).

Las cámaras termográficas detectan la radiación infrarroja invisible que emiten los objetos y lo transforma en una imagen dentro del espectro visible en la que la escala de colores (o grises) refleja las distintas intensidades.

La intensidad de la radiación infrarroja es función de la temperatura pero no sólo de ella, influyen también las características superficiales del objeto, el color y el tipo de material.

En un principio las cámaras termográficas dan un valor de temperatura para cada punto, sin tener en cuenta que, para la misma temperatura, dos materiales pueden irradiar energía infrarroja con intensidades muy diferentes.

Vemos aquí un ejemplo muy gráfico, una taza metálica con un celo que están a la misma temperatura, sin embargo el celo y el metal de la taza emiten energía infrarroja con intensidades muy diferentes.

objeto preparado para visión con cámaras termográficasobjeto visto con cámaras termográficas
[Taza metálica con cinta adhesiva][Vista con cámara termográfica]

Esto se debe a la diferente emisividad entre el metal y la cinta adhesiva.


Emisividad

La emisividad de un objeto se define a partir del concepto de cuerpo negro. Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación infrarroja que recibe, no refleja ni transmite por lo tanto nada. La radiación emitida por un cuerpo negro es función únicamente de la temperatura.

La emisividad de un objeto para una temperatura se define como el cociente entre la energía infrarroja emitida por el objeto y la emitida por un cuerpo negro.

Las cámaras termográficas adoptan como genera una emisividad de 0,95 a 0,97. Todas las cámaras de AMPERIS adoptan por defecto una emisividad de 0,95, y también todas permiten variar ese valor entre 0,1 y 1. De esta forma los diferentes valores de emisividad no se traducen en lecturas diferentes de temperatura.


Funcionamiento de una cámara termográfica

esquema cámaras termográficas

Básicamente una cámara termográfica básica consta de:

  • Lentes
  • Filtro
  • Detector o microbolómetro
  • Circuito de procesado de la imagen
  • Interfaz de usuario (pantalla, salida de vídeo, memoria, etc…)

A día de hoy menos de 15 compañías en el mundo son capaces de fabricar este tipo de cámaras.

Un concepto muy importante a tener en cuenta a la hora de valorar una cámara de infrarrojos es la resolución espacial pues este concepto define hasta qué distancia se podrán ver los objetos.

Resolución espacial

La resolución espacial es el campo de visión de los microsensores que forman parte del detector o microbolómetro.

gráfico resolución espacial de las cámaras termográficas

La resolución espacial se define como la relación entre el tamaño del sensor y la distancia entre las lentes y el sensor. Cuanto más baja sea la resolución espacial a más distancia se podrá utilizar la cámara (o, para la misma distancia, se podrán visualizar objetos más pequeños).

En el siguiente gráfico se aprecia la relación entre el tamaño de los objetos y la distancia a la cámara:

camaras termográficas relación tamaño lente objeto camara termográfica

Aplicaciones de las cámaras termográficas.

Inspecciones infrarrojas.

La termografía infrarroja permite localizar e identificar problemas invisibles al ojo humano.

Imagen infrarroja termografía de un gato

La termografía se basa en el hecho de que todos los objetos que están a una temperatura superior a 0K (-273ºC) emiten radiación infrarroja, la intensidad de radiación infrarroja está correlacionada con la temperatura superficial.

Las diferencias de temperaturas se muestran en una escala de grises o color, el rango de colores se muestra a la derecha. Las imágenes termográficas tienen aplicaciones en numerosos campos:

  • Inspecciones de eficiencia energética de construcciones
  • Pérdidas de energía
  • Fallos de aislamiento
  • Mantenimiento predictivo y preventivo
  • Inspecciones mecánicas
  • Monitorización de procesos
  • Inspección de azoteas, humedades en paredes
  • Termografía de equinos

Inspecciones de eficiencia energética

Una inspección (o auditoría energética) de un edificio analiza numerosos aspectos relativos a la construcción. Idealmente esta inspección debería hacerse en una construcción recién terminada o al menos en el período de garantía a cargo del promotor. La auditoría energética señala los problemas de índole energética debidos a fallos de diseño, construcción o materiales, entre otras cosas;

  • Localización de fugas térmicas
  • Sobrecarga de circuitos eléctricos
  • Localización de aislamientos térmicos mal instalados, dañados o húmedos.

Inspecciones de cubiertas de edificios

Problemas de humedades o fallos en el aislamiento se detectan con rapidez y precisión. Esto permite ceñir los trabajos de reparación al área afectada con lo cual se reducen costes.

Monitorización de procesos

Las cámaras termográficas detectan problemas en equipos y procesos.

  • Compresores
  • Bombas
  • Seguimiento de la temperatura de procesos
  • Sistemas frigoríficos
  • Hornos y procesos de calentamiento
  • Obturación y fugas en conducciones
  • Niveles de tanques
  • Perfiles térmicos

Inspecciones mecánicas

Detección de problemas de fluidos, aislamiento, maquinaria rotativa y transmisión de potencia

  • Fallos de alineamiento o acoplamiento
  • Minimización de tiempo fuera de servicio
  • Detección de conexiones eléctricas defectuosas, sobrecargadas o desequilibradas

Inspecciones eléctricas

Detección de malas conexiones, sobrecargas, cortocircuitos y desequilibrios

  • Localización de problemas sin interrupción del servicio
  • Minimización del tiempo necesario para las reparaciones puesto que los problemas se diagnostican de forma concisa
  • Reducción de fallos de suministro imprevistos
  • Termografía de subestaciones
  • Revisión de cientos de conexiones de forma muy rápida

Mantenimiento preventivo y predictivo

Una gran cantidad de problemas en equipos industriales se manifiestan por medio de una huella térmica fuera de lo normal antes de que se manifieste el fallo. La localización de estos puntos calientes mediante una cámara termográfica permite anticiparse al fallo.

Ejemplo - Inspección termográfica de un cuadro de fusibles
visión normalvisión con cámara termográfica infrarrojaimagen termográfica del instrumento reparado
[Inspección visual][Inspección termográfica][Después de sustituir el fusible central]

termografía equina
Termografía equina

La imagen térmica es una herramienta no invasiva que mide diferencias de temperatura en objetos. Las cámaras termográficas ayudan a los veterinarios a diagnosticar y localizar problemas. Se detectan heridas e inflamaciones. Las imágenes infrarrojas permiten evaluar programas de entrenamiento.

Ver videoteca de termografía, efecto corona y ultravioleta: - Videos termografía, efecto corona y ultravioleta: Vea todo lo que puede hacer con teledetección termográfica predictiva

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