Cámaras Termográficas: Equipos para Diagnósticos Precisos
Principios básicos de la termografía
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.
[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.
[Taza metálica con cinta adhesiva]
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.
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:
Aplicaciones de las cámaras termográficas.
Inspecciones infrarrojas.
La termografía infrarroja permite localizar e identificar problemas invisibles al ojo humano.
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
[Inspección visual]
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.
Vea también nuestra videoteca de termografía, efecto corona y ultravioleta: - Videos termografía, efecto corona y ultravioleta: Vea todo lo que puede hacer con teledetección termográfica predictiva
Termografía Infrarroja “A través de los infrarrojos, podemos ver lo que nuestros ojos no nos permiten”
La termografía es un método de análisis y obtención de información térmica de dispositivos sin contacto. Detecta la radiación infrarroja emitida desde el objeto convirtiéndolo en un valor de temperatura y mostrando en la pantalla una distribución de temperaturas en la imagen, lo que significa imágenes infrarrojas. Una cámara de medición se usa para medir la energía térmica emitida por un objeto.
La radiación infrarroja es invisible para el ojo humano porque la longitud de onda es mayor que la visible por el espectro humano. El brillo o el contraste de la luz visible no tienen nada que hacer con la radiación infrarroja. La tecnología infrarroja puede ser utilizada con cualquier objeto que su temperatura absoluta sea cero o superior. Lo cual lleva una característica del calentamiento de un objeto, también es conocido como “onda de calor”. Un tipo de luz (onda electromagnética) tiene el potencial de transmitir a través del vacío. La emisión infrarroja y la temperatura son directamente proporcionales, por lo tanto puede ser usado para medir la temperatura de un objeto.
Hasta los cubitos de hielo emiten radiación infrarroja, por lo tanto las cámaras termográficas capturan su radiación infrarroja y transforman esa radiación infrarroja en un mapa de calor de la imagen capturada. Las cámaras termográficas ayudan a incrementar la eficiencia de los dispositivos, evitando averías y paradas indeseadas. Actualmente ayudan a reducir considerablemente los costes de mantenimiento y pérdidas de producción.
En el campo de la electricidad, las cámaras termográficas son una herramienta extraordinaria, porque ayudan significativamente en la detección de averías y aumentan considerablemente la productividad del mantenimiento. Los equipos de imágenes térmicas pueden ayudarle a aumentar el nivel de productividad de sus equipos y máquinas de producción.
Equipamientos para Termografía Infrarroja
Están surgiendo nuevas aplicaciones para la tecnología infrarroja. Los equipamientos de tecnología infrarroja son una gran ventaja, tanto que estas cámaras pueden ayudar a mejorar la eficiencia en la fabricación, mejorar la seguridad en el trabajo, gestionar la energía, mejorar la calidad del producto y asegurar un mantenimiento productivo. Las cámaras termográficas miden la temperatura de los objetos en tiempo real. Las cámaras termográficas son unas herramientas de diagnóstico estupendas y pueden utilizarse para numerosas aplicaciones. Poseen una gran relación coste-eficacia para sus beneficios.
Los equipamientos de tecnología infrarroja son extremadamente beneficiosos en comparación con los de distribución de la temperatura de superficie. Con los equipos termográficos, la temperatura de los objetos en movimiento o incluso de los objetos peligrosos donde acercarse no estaría permitido, mediante estos equipos puede medirse su temperatura fácilmente. La temperatura de objetos pequeños, alimentos, medicinas o compuestos químicos también se puede medir fácilmente, incluso de objetos con cambios bruscos de temperatura.
Inspección infrarroja y sus beneficios:
La inspección infrarroja es un proceso el cual se usan las cámaras termográficas para medir y ver objetos. Las cámaras termográficas recogen las huellas de las temperaturas de los objetos fuera del rango de la luz visible. Esto se conoce como análisis infrarrojo. Las inspecciones ayudan a detectar problemas de antemano, detectándolos antes de que lleguen a ser serios y el coste resultante sea muy elevado. La inspección infrarroja añade una contribución incalculable y sus actuaciones cumplen con los objetivos de los programas de mantenimiento preventivo.
¿Quién puede beneficiarse de las inspecciones infrarrojas?
- Empresas de ingeniería
- Gestores de propiedades, complejos,...
- Arquitectos
- Constructores
- Gestores de servicios
- Promotores
Evaluación de la Imagen Infrarroja
El análisis de la imagen infrarroja para medición de temperaturas y detección instantáneas de averías puede ayudar para:
- Asegurar la seguridad de los equipamientos eléctricos y sistemas en las plantas
- Incrementar la eficiencia energética
- Incrementar la esperanza de vida de los equipamientos capitales
- Aumentar la seguridad
- Reducir el riesgo de fuego
Interpretación de las imágenes infrarrojas:
No es fácil evaluar las imágenes infrarrojas, ello requiere un entrenamiento extenso y experiencia. También necesitas entrenarte a ti mismo o necesitas a un termógrafo con la habilidad de evaluar las imágenes térmicas que te prepare para obtener el certificado para interpretación de imágenes termográficas.
- Aprende por tí mismo, puedes usar las imágenes del manual y compararlas con las que capturas
- También puedes aprender de los cursos gratuitos colgados en la web
- Puedes comparar un equipo con otro de las mismas características. Verificar que el estado actual es bueno y guardarlo para futuras comparaciones
- Capturar imágenes de equipos en malas condiciones y capturar imágenes después de sustituirlo, esto ayudará a hacer comparaciones en el futuro
Conocer los Hechos:
¿Es cierto que las cámaras infrarrojas emiten algo?
No, no emiten nada. Las cámaras sólo detectan las emisiones infrarrojas de los objetos de manera pasiva.
¿La distribución de temperatura es medida por longitud de onda?
No, la cantidad de energía infrarroja es la que mide la distribución de temperatura.
¿Puedes ver a través de un objeto con la cámara infrarroja?
No, no puedes. La emisión infrarroja es detectada a través de la superficie del objeto. Por lo tanto, no puedes ver a través del mismo.