Termografía en la industria aeroespacial

Termografía en la industria aeroespacial

Existen una gran variedad de aplicaciones para la Termografía. Una de estas aplicaciones son los ensayos no destructivos o NDT (Nondestructive Testing, por sus siglas en inglés).

En la industria aeroespacial se utilizan materiales compuestos que pueden estar construidos con múltiples capas de diferentes tipos materiales que se encuentran unidas. Estos materiales compuestos pueden ser utilizados por ejemplo en la fabricación de variadas piezas de aeronaves.

Con Termografía se puede realizar inspecciones de NDT ya sea en el proceso de fabricación o mantenimiento de dichas piezas de material compuesto. Algunos de los principios fundamentales de este tipo de inspecciones es analizar la transferencia de calor a través de las capas del material y los cambios en la capacitancia térmica. En ambos casos básicamente lo que se busca es detectar los posibles cambios en el patrón térmico superficial en la pieza analizada, los cuales podrían ser causados por variaciones en las capas de material y variación en la capacitancia térmica.

Algunas metodologías para realizar inspecciones de ensayos no destructivos podrían ser:

  • Pasiva, donde se utiliza el calor generado por el normal funcionamiento de los equipos.
  • Activas, donde se busca inyectar o quitar energía térmica a una pieza de material para poder analizar sus cambios en el patrón térmico superficial en función del tiempo.

Por último podría realizarse inspecciones de Pulso Activo, que tiene ciertas similitudes a las inspecciones activas, pero donde la inyección de energía puede ser realizada mucho más rápida a manera de pulsos y donde podría tomarse un gran número de imágenes térmicas en un tiempo más corto.

Se debe recordar que las cámaras termográficas no pueden ver a través de la mayoría de materiales, por lo que únicamente se estaría inspeccionando el patrón térmico superficial de los materiales, por lo que se debe tomar en cuenta la emisividad de la superficie inspeccionada.

Para realizar varias de estas inspecciones de NDT muchas veces se requiere contar con el entrenamiento de Termografía adecuado y también es necesario seguir los estándares o procedimientos de inspección. Recordemos siempre pensar térmicamente al realizar inspecciones de NDT con Termografía.

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Los beneficios de inspeccionar “pequeños” equipos con Termografía infrarroja.

Los beneficios de utilizar Termografía infrarroja como una herramienta de “Mantenimiento Predictivo” (MPd) para aplicaciones eléctricas ya son muy conocidos. Muchos programas de MPd en industrias poseen rutas y períodos para inspeccionar sus equipos eléctricos críticos. Equipo en subestaciones, switchgear principales y centro de control de motores (MCCs) son inspeccionados con frecuencia, tanto como una vez al mes en algunas plantas. Aunque se inspeccionan todos los aparatos grandes con regularidad, muchos paneles de 208Y/120, paneles de control y otros dispositivos “pequeños” no se toman en cuenta.

Este documento explora los beneficios de incluir los equipos y sistemas eléctricos “pequeños” previamente no inspeccionados en las rutas que antes estaban ocupadas únicamente por el switchgear y los MCCs. Muchos procesos a gran escala están controlados o son monitoreados por maquinaria de interfaz humana (HMI) o por sistemas de control alimentados por 120 VAC y bajas fuentes de poder. Paneles pequeños en oficinas o cuartos de control por lo regular alimentan servidores o computadoras que controlan procesos o monitorean parámetros críticos. 

El nivel de amperaje de un dispositivo no siempre es correlativo con el grado crítico o de importancia del mismo, por lo que es tiempo que profesionales que realizan MPd empiecen a ponerle atención a los pequeños dispositivos.


El camino de la Termografía infrarroja (IR) ha sufrido varios cambios durante los últimos años y las innovaciones en las cámaras han dominado dichos cambios. Comparado con la actualidad, en el pasado realizar inspecciones termográficas era un proceso tedioso e incomodo.

Gracias a la tecnología, las cámaras de hoy son pequeñas, más económicas y han incrementado su portabilidad comparada con las que se tenía que cargar en “los viejos tiempos”. Casi todas las cámaras en el mercado actual cuentan con una memoria interna o externa, lo cual es mejor que el anterior sistema Polaroid que se tenía que cargar con la cámara y es aún mucho mejor que el antiguo sistema de grabación de video que también se debía cargar con la cámara. Estos avances tecnológicos se traducen en que podemos realizar más inspecciones en un menor tiempo, reduciendo costos. ¿Pero estamos sacando el mayor provecho de estas mejoras?. Como un proveedor de servicios, mi experiencia personal ha sido que a medida que los costos de inspección han bajado, los ahorros no se han traducido en un incremento de la frecuencia con que se realizan inspecciones. Algunas veces es al contrario, debido a la poca frecuencia con que se realizan inspecciones, los equipos “pequeños” no se revisan, dejando lugar en la lista de inspección únicamente al interruptores de maniobra y equipos grandes de distribución.


Por supuesto que los interruptores y aparamentalia de la planta son críticos, pues es el corazón del sistema de distribución de los equipos eléctricos. Es obvio que el equipo industrial requiere del voltaje de operación que estos proveen para su funcionamiento y es por ello que se inspeccionan los equipos de distribución eléctrico, pero ¿Por qué dejar fuera de la inspección los circuitos que alimentan los sistemas de control o los HMI como lo son pantallas táctiles y paneles de control?. Si por ejemplo el  de la línea de entrada de su switchgear nunca se dispara, pero su Controlador Lógico Programable (PLC, que se muestra en la figura 2) falla catastróficamente debido al sobrecalentamiento en sus líneas de distribución, ¿Qué se ha salvado?​

Asi cualquiera con conocimiento en Termografía como aplicación de inspección en dispositivos eléctricos sabe como encontrar anomalías. Altas resistencias de contactos en una conexión eléctrica causan calentamiento que se incrementa a la segunda potencia de la corriente aplicada. Por esta razón, la norma NFPA-70B (practica recomendada para el mantenimiento de equipo eléctrico) sugiere una carga mínima del 40% en un circuito al momento de realizar una inspección con IR para optimizar los resultados. Un error común es pensar que la resistencia de contacto debe incrementarse en gran manera para causar recalentamiento, lo cual no es cierto.

Además los dispositivos eléctricos están categorizados según la capacidad de flujo de corriente que pueden soportar, por ello dispositivos categorizados con baja corriente también pueden tener problemas con sobrecalentamiento que producen fallas. Observe el siguiente ejemplo en la Figura 3.

Estamos viendo lo que aparenta ser un cable de control calibre 14 AWG, el cual está categorizado para soportar corrientes entre 25 y 35 amps, dependiendo el tipo particular de cable con que se fabrica.

En la imagen que se muestra , se puede ver que el conductor presenta un comportamiento térmico anormal en el punto de conexión y no así en todo el conductor. Esto aparenta indicar que el conductor no tiene una sobrecarga y que el calentamiento es causado únicamente por la corriente que fluye a través del punto de alta resistencia. Al comparar la aparente temperatura anormal note que un dispositivo con una corriente aproximada de 30 amps está produciendo una temperatura mayor a 149°C (300°F). Algo importante a observar es que el anterior circuito de control pertenece a una caldera industrial y si llegara a fallar la caldera podría apagarse interrumpiendo los procesos de dicha planta. Otro ejemplo se muestra en la figura 4, en la parte de abajo.

Para las personas no familiarizadas, la cinta eléctrica blanca en el conductor del centro de la imagen visual, indica que éste es el cable neutral por lo que es de esperar que este conductor presente algún flujo de corriente. Si funciona correctamente, la cantidad de corriente debería ser una fracción de lo que fluye por los conductores de las otras fases.

Vea la escala de temperatura en la imagen térmica, el punto de saturación se encuentra en el forro del cable (que tiene una mayor emisividad por lo que es una medición más precisa), muestra una temperatura mayor a 93°C (200°F). El cable THHN está categorizado para 90°C (194°F) por lo que puede producirse una falla térmica potencial.

También puede comparar el color asociado con la temperatura de los cables con el que está presente en los breakers en la imagen térmica. Éste es un panel de 208 VAC y normalmente es verificado en el proceso de inspección. Puede verificar que los componentes del panel están completamente expuestos. Se puede decir que la inspección de superficie de un panel con la protección metálica colocada sobre los breakers es un buen método del proceso de pre-inspección, pero no muestra por completo lo que sucede dentro del panel. Si este panel no se hubiera abierto completamente, no se habría observado la falla hasta que la misma fuera catastrófica. Asuma por un momento que este panel alimenta un espacio de oficina en una planta de manufacturación y que dentro de esta oficina se encuentra una computadora que monitorea procesos críticos. ¿Qué pasaría si sucede una falla en este panel? Por lo anterior, asignar el grado de importancia de un dispositivo basado únicamente en su voltaje o corriente, puede llevar a que el panel en este ejemplo nunca fuera inspeccionado.

¿Qué hay acerca de niveles de voltaje? Un criterio común utilizado para determinar la importancia de un aparato eléctrico para ser inspeccionado es la categorización del voltaje con que éste funciona. Nuevamente decimos que el sobrecalentamiento anormal es producto de la corriente y no del voltaje. El nivel de voltaje no tiene relación directa con el nivel potencial de falla por sobrecalentamiento. Ver figura 5.

Figura 5

Estas imágenes pertenecen a una fuente de poder de 24 V. La escala de temperatura al lado de la imagen muestra una temperatura máxima aparente de 40.9°C (105.6°F) se observa un punto de conexión de 37° (98°F). Si este dispositivo no se hubiera categorizado como importante o critico sin tomar en cuenta otras variables, únicamente el nivel de voltaje, puede ser que no se hubiera encontrado esta falla hasta que se produjera un daño.

Los paneles de control ofrecen una excelente oportunidad para maximizar los beneficios de la Termografía como una tecnología predictiva, pero lastimosamente por lo regular no se toman en cuenta. Dentro de un típico panel de control se encuentran transformadores, bloques de fusibles, breakers y otros dispositivos pequeños dentro de grandes cubiertas. Los transformadores de control dentro de un panel de control operan exactamente como los grandes transformadores que también se inspeccionan. Sólo porque son pequeñas versiones de lo que normalmente consideramos equipos críticos, no significa que ellos se deben inspeccionar con una frecuencia menor. En la figura 6 se puede notar que aún los componentes más “pequeños”, como los que se montan en un riel DIN pueden tener suficiente I2R en sus puntos de conexión para experimentar fallas relacionadas a la temperatura.

Figura 6

Figura 7

Los breakers de 20 Amps dentro de un panel de control, tienen el mismo potencial para fallar que los de 400 amps en un panel eléctrico de distribución. ¿Los breakers de 20 amps tienen un costo menor para reemplazarlos? Por supuesto que sí, pero ¿Cuál es el impacto general en la planta debido a el proceso que realizan? ¿Podríamos esperar razonablemente que un breaker dentro de un panel de 120 VAC no experimentará el mismo grado de anormalidad de la temperatura que uno en un panel de distribución de 480 VAC? Vea la figura 7, se observa lo que aparenta ser un breaker de 20 amp en un panel de 208Y/120 VAC. Observe la temperatura aparente de la anormalidad, ¿Qué pasaría si este breaker alimenta la terminal computarizada de producción desde una oficina? ¿Ya está empezando a poner atención a las cosas “pequeñas”?

Figura 8

Switches principales de servicio son rutinariamente inspeccionados, pero ¿Qué hay acerca de los fusibles de desconexión de un panel de control? (como los que se muestran en la figura 8).

Tiempo fuera de producción es tiempo perdido, no importando cual es la causa. Debemos inspeccionar los dispositivos dentro de un panel de control.

La anormalidad que se observa en la parte izquierda de la imagen, se encontró dentro de un panel de control en una planta de textiles en Alabama. La persona que me eacompaña paso de largo este panel de control mientras ibamos a inspeccionar otro dispositivo eléctrico.

Le pregunte si íbamos a inspeccionarlo, la respuesta que recibí fue: “Solo si tenemos tiempo luego de inspeccionar las cosas importantes”. Luego de que realizamos este descubrimiento, él decidió que tomáramos tiempo para inspeccionar otros 19 paneles idénticos a éste, los cuales controlaban los procesos finales de su planta. Si este panel hubiera fallado, la mitad de los procesos finales de producción se hubieran detenido. Luego de la inspección de estos paneles se realizó otros dos descubrimientos adicionales de fallas potenciales. ¡Ahora ellos ponen atención a las cosas “pequeñas”!

Como profesionales dedicados a la fiabilidad en nuestras plantas, nuestras decisiones acerca de las rutas y frecuencias de inspección de los dispositivos es crucial para lograr un cambio. La evaluación de importancia o grado crítico de cualquier dispositivo en una ruta particular de inspección debe ser considerada por el impacto que tendría si se produjera una falla, aún cuando anteriormente se considerara sin importancia debido a la categorización de voltaje o corriente.

Por lo general es una batalla muy difícil lograr cambios, esto lo sabemos propiamente por la historia de la Termografía infrarroja, pero puede cambiarse si a usted también empiezan a importarle las cosas “pequeñas”.

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Lo que debemos conocer acerca de las indicaciones del “Factor Servicio” descrito en las características de un motor.

factor servicio en motores

El ‘factor de servicio’ de un motor eléctrico es probablemente uno de las especificaciones menos comprendidas en la placa del motor. Para muchos podría parecer muy simple, pues si por ejemplo se tiene un valor de 1.0 el motor puede funcionar al 100% de la carga, pero si se tiene un valor de 1.15 entonces el motor podría funcionar hasta con una carga del 115% del diseño original. ¿Simple verdad? Lo anterior es erróneo, no es tan simple.

Primero echemos un vistazo a la ‘National Electrical Manufacturers Association’ (NEMA) y lo que tiene que decir acerca del factor de servicio en el estándar: (NEMA MG-1)

Para obtener un funcionamiento óptimo y la total longevidad del motor, es importante entender el factor de servicio.

1.42 Factor de Servicio—Motores AC
El factor de servicio de un motor AC es un multiplicador que cuando es aplicado a los caballos de fuerza, indica la carga permisible de caballos de fuerza que pueden ser soportados bajo ciertas condiciones para el factor de servicio (ver 14.37).

14.37.1 General
Un motor de propósitos generales de corriente alterna o cualquier motor de corriente alternante, que tiene un factor de servicio en concordancia con 12.52 es apto para la continua operación de la carga especificada, bajo las condiciones usuales de servicio dadas en 14.2. Cuando el voltaje y la frecuencia se mantienen dentro del valor especificado en la placa del motor, el mismo podría ser sobrecargado hasta el máximo de caballos de fuerza obtenidos al multiplicar los caballos de fuerza especificados por el factor de servicio en la placa del motor.

Cuando un motor es operado a cualquier factor de servicio mayor a 1.0, puede que se tenga una eficiencia, factor de potencia y velocidad diferentes a los de la carga especificada originalmente, pero el torque de arranque y el torque máximo continuarán sin cambios.

Un motor operando continuamente a cualquier factor de servicio mayor a 1.0 podría reducir su tiempo de vida o funcionamiento, al ser comparado con un motor que opera según las especificaciones de caballos de fuerza de la placa. La vida del aislamiento interno y el rodamiento podrían reducirse debido a la carga del factor de servicio.

Por lo tanto, ahora lo relacionado al factor de servicio debería estar muy claro, ¿verdad? La respuesta puede ser que no, pues si ahondamos más en NEMA MG-1, podríamos encontrar algunas estipulaciones o condiciones para exceder el factor de servicio de 1.0:

1. Para acomodar la inexactitud al tratar de predecir la demanda de caballos de fuerza en sistemas intermitentes.

2. Para aumentar la vida del aislamiento reduciendo la temperatura del embobinado a la carga especificada.

3. Para manejar sobrecargas intermitentes u ocasionales.

4. Para temperatura ambientes ocasionales mayores a 40°C.

5. Para compensar voltajes desbalanceados o bajos voltajes de la fuente.

La referencia que NEMA hace acerca del término ‘intermitente’ puede ser otro punto de confusión. Pues, ¿Cómo definiríamos intermitente? Un buen consejo podría ser monitorear la temperatura de motores que están funcionando con sobrecarga dentro del factor de servicio. Si la temperatura del aislamiento se acerca o excede a las especificaciones a las que fue diseñada, la carga debería ser reducida.

NEMA agrega algunas precauciones al hablar acerca del factor de servicio:

1. Operar con cargas dentro del factor de servicio por extendidos períodos de tiempo podría reducir la velocidad, vida y eficiencia del motor.

2. Los motores podrían no proveer torques ‘Pull-up’ adecuados y podría cometerse errores al calcular el starter y la sobrecarga. Lo anterior podría reducir el tiempo de vida del motor.

3. No se debe confiar en la capacidad del factor de servicio para aplicar la carga de manera continua.

4. El factor de servicio se establece para la operación bajo ciertas condiciones de voltaje, frecuencia, ambiente y altura sobre el nivel del mar.

Para obtener un funcionamiento óptimo y la total longevidad del motor, es importante entender el factor de servicio.

factor servicio en motores

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Termografía médica.

Muchas enfermedades e inflamaciones comienzan con un aumento de la temperatura debido a un aumento del flujo sanguíneo o lo contrario, poca circulación sanguínea, por lo tanto, hace demasiado frío para que el escáner detecte la actividad. Por lo tanto, la termografía médica es una exploración que realmente puede detectar problemas que están desarrollándose.

Los primeros experimentos técnicos de termografía tuvieron lugar en 1957, pero la termografía en medicina nunca recibió el mismo reconocimiento en la ciencia médica que la radiografía. Se puede discutir el por qué, pero los últimos años las exploraciones con termografía se han vuelto cada vez más populares, sobre todo porque las personas han descubierto que son, de hecho, opuestas a las modalidades de exploración más conocidas como las radiografías, CT y MRI y otros métodos invasivos de medida.

Las exploraciones termográficas no son invasivas, sin dolor y sin rayos, también son muy sensibles y observan cambios fisiológicos en el cuerpo, lo que los distingue más si cabe, de los sistemas de exploración tradicionales. Así que uno puede prevenir la enfermedad, pues una exploración de imágenes térmicas a menudo descubre el problema o desequilibrio, incluso antes de que se convierta en un problema grave. También aparecerán lesiones e inflamaciones “invisibles” en la imagen térmica. P.ej. Daño a los nervios de los brazos y de las piernas y la inflamación de los senos, dientes e intestinos.

La termografía médica también se puede utilizar para identificar enfermedades que incluyen dolor, hernias, lesiones deportivas, tensión muscular, artritis incipiente o existente, trastornos autoinmunes, intestinos irritados e inflamados, acumulaciones en el sistema linfático y calcificación de las arterias.

Temografía médica

Los dentistas pueden usar la técnica para revelar enfermedades bucales tales como periodontitis y dolor crónico de los dientes. Muchas mujeres optan por la termografía médica anual de los senos para mantener un seguimiento en los cambios subyacentes de los tejidos, como los nódulos o la posibilidad de un cáncer emergente. La combinación de termografía médica y ultrasonido son métodos de medición no invasivos confiables y seguros
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Campo de visión (FOV)- Campo de visión instantáneo (IFOV)

El campo de visión (FOV) es una característica que define el tamaño de lo que se ve en la imagen térmica. La lente es el componente de mayor influencia en la conformación del campo de visión, independientemente del tamaño de la matriz. Sin embargo, cuanto más grandes sean las matrices mayor será la resolución, independientemente de la lente utilizada, en comparación con matrices más estrechas. En algunas aplicaciones, como en subestaciones al aire libre o dentro de un edificio, resultará útil un campo de visión grande. Aunque se pueden obtener los detalles suficientes con matrices más pequeñas en el caso de un edificio, se necesitará más cantidad de detalles para el trabajo en subestaciones.

El campo de visión (FOV) es una característica que define la superficie que se ve en la imagen térmica cuando se utiliza una lente específica.

El campo de visión instantáneo (IFOV) es la característica utilizada para describir la capacidad de una cámara termográfica para resolver detalles espaciales (resolución espacial). Normalmente el campo de visión instantáneo viene especificado como un ángulo en miliradianes (mRad).

Cuando se proyecta desde un detector a través de una lente, el campo de visión instantáneo da el tamaño de un objeto que puede verse a una cierta distancia.

El campo de visión instantáneo de medida IFOVm es la resolución de la medida de una cámara termográfica que describe el tamaño mínimo que debe tener un objeto para que pueda medirse a una distancia concreta. El IFOm se expresa también como un ángulo (en mRad) aunque generalmente es tres veces mayor que el Campo de Visión Instantáneo o IFOV, esto se debe a que una cámara necesita más información sobre la radiación del blanco para medirlo que para detectarlo.

Es muy importante entender y trabajar dentro de la resolución espacial y de medida de cada sistema particular. De no hacerlo así, se puede incurrir en datos poco precisos o pasar por alto aspectos relevantes.​

El Campo de Visión Instantáneo de medida o IFOVm es la resolución de la medida de una cámara termográfica que determina el tamaño mínimo que debe tener un objeto para que pueda medirse su temperatura con precisión a una distancia concreta. El Campo de Visión Instantáneo (IFOV) es parecido a ver una señal en la distancia mientras que el Campo de Visión Instantáneo de medida (IFOVm) es parecido a leer una señal, bien porque está más cerca o porque es más grande.

Campo de visión (FOV)- Campo de visión instantáneo (IFOV)

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Concepto de conservación de la energía. Reflexión, transmisión, absorción y emisión

Emisividad

La luz visible y la radiación infrarroja se comportan de forma similar cuando interaccionan con otros materiales. La radiación infrarroja se refleja en algunos tipos de superficie. Con las cámaras infrarrojas se pueden ver los reflejos tanto de los objetos calientes como de los fríos en algunas superficies, por ejemplo, la de los metales brillantes, conocidos como “espejos térmicos”. En unos pocos casos, la radiación infrarroja se puede transmitir a través de una superficie, como en el caso de las lentes de una cámara termográfica. La radiación infrarroja también puede ser absorbida por una superficie. En este caso, un cambio de temperatura implica que la superficie emita más energía.

La transmisión es el paso de energía radiante a través de un material o estructura. La radiación infrarroja también puede ser absorbida en una superficie, provocando un cambio de temperatura y el aumento de la emisión de energía desde la superficie del objeto. La absorción es la interceptación de energía radiante. La emisión se refiere a la descarga de energía radiante. Aunque un sistema de termografía por infrarrojos puede hacer una lectura de la radiación reflejada, transmitida, absorbida y emitida, solo la energía absorbida y emitida afecta a la temperatura de la superficie.

Por otro lado, la cantidad de calor irradiado por una superficie queda determinada por la eficiencia con la que la superficie emite energía. La mayoría de los materiales no metálicos, como superficies pintadas o la piel humana, emiten energía eficientemente. Esto significa que conforme la temperatura aumenta, irradian mucha más energía.

Otros materiales, como el caso de metales sin pintar o que no están fuertemente oxidados, son menos eficientes a la hora de irradiar energía. Cuando se calienta una superficie metálica desnuda, el aumento de la transferencia de calor radiante es pequeño comparativamente, por lo que resulta difícil de distinguir entre una superficie metálica fría y una caliente tanto para nuestros ojos como para un sistema de termografía. Los metales desnudos suelen tener una baja emisividad (eficiencia de emisión baja). La emisividad se describe con un valor que varía entre 0,0 y 1,0. Una superficie con una valor de 0,10, el usual para el cobre brillante, emite poca energía en comparación con la piel humana, con una emisividad del 0,98.

No se trata solo de que las superficies con baja emisividad, como el caso de los metales, emitan energía ineficientemente, sino que también reflejan su entorno térmico. La lectura de una superficie obtenida con un sistema de termografía muestra en la imagen una combinación de la radiación infrarroja emitida y de la reflejada. Para comprender la imagen mostrada, el técnico debe entender cuál es la energía emitida y cuál es la reflejada.

Existen otros factores que también pueden afectar a la emisividad de un material. Además del tipo de material, la emisividad también puede variar con el estado de la superficie, la temperatura y la longitud de onda. La emisividad efectiva de un objeto también puede variar con el ángulo de visión.

La emisividad puede verse afectada por el tipo de material, el estado de la superficie, la temperatura o la longitud de onda.

valores de emisividad para muchos materiales habituales

No es difícil caracterizar la emisividad de la mayoría de los materiales que no son metales brillantes. Existen muchos materiales que han sido caracterizados, y sus valores de emisividad se pueden consultar en tablas de emisividad. Estos valores de emisividad deberían utilizarse únicamente de forma orientativa. Puesto que la emisividad exacta de un material puede variar respecto a estos valores, un técnico cualificado también necesita entender cómo medir el valor real.

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¿Qué es la termografía infrarroja?

La mayoría de los fallos en los equipos - eléctricos, mecánicos, de proceso o electrónicos- son delatados por un aumento significativo en la temperatura mucho antes de que ocurra la avería.

La termografía infrarroja puede detectar patrones de calor en el espectro de longitud de onda infrarroja que no son visibles a simple vista. Estos patrones de calor pueden ayudar a identificar los componentes deteriorados antes de que fallen.

La termografía por infrarrojos es la ciencia de la detección de la energía infrarroja emitida por un objeto, convirtiéndola en temperatura aparente y mostrando el resultado como una imagen infrarroja. Literalmente, la termografía infrarroja significa "más allá del rojo" (infrarrojo) "imagen de temperatura" (termografía).

Con una cámara de infrarrojos puede capturar imágenes térmicas sin tener contacto directo con el equipo. Esto significa que puede capturar la información térmica de los equipos operativos a una distancia segura y tener una mejor oportunidad de ver anomalías de temperatura en condiciones normales de operación. Las cámaras infrarrojas captan imágenes térmicas radiométricas que contienen mediciones de temperatura aparentes para cada píxel dentro de la imagen. Con esa capacidad, se puede identificar una anomalía y luego profundizar para calcular las temperaturas aparentes de los puntos en cuestión.

La naturaleza sin contacto de la termografía infrarroja lo hace ideal para una amplia gama de aplicaciones en las que los componentes se mueven, son muy calientes, peligrosos de contactar, son difíciles de alcanzar, son imposibles de apagar o pueden estar contaminados o dañados por contacto. Las cámaras infrarrojas son también muy útiles en la detección de problemas relacionados con la energía o la humedad en un sobre del edificio.

La tecnología ha evolucionado para producir cámaras compactas y ergonómicas fáciles y rápidas de usar, con Imágenes de alta resolución. Con la cámara y la lente infrarrojas adecuadas, puede escanear los detalles desde blancos tan pequeños como 25 micras hasta blancos de varios cientos de pies de altura. La velocidad y la comodidad de las cámaras de infrarrojos de hoy en día le permiten realizar inspecciones más rápido y encontrar problemas en áreas que podría haber pasado por alto.

¿Qué es la termografía infrarroja?

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Cómo se relaciona la transferencia de calor con la imagen térmica

La energía térmica puede ser transferida de tres maneras básicas: conducción, convección y radiación.

La energía térmica puede ser transferida de tres maneras básicas:

conducción,

convección y

radiación.

Las cámaras térmicas, o cámaras infrarrojas, sólo pueden detectar la energía de calor radiada, por lo que es importante entender la distinción para conocer las limitaciones de su dispositivo de imágenes térmicas.

La conducción es la transferencia de energía térmica de un objeto a otro a través del contacto directo. La transferencia de calor por conducción ocurre principalmente en los sólidos, y en cierta medida en los fluidos, ya que las moléculas más cálidas transferir su energía directamente a los más fríos, adyacentes. Por ejemplo, usted experimenta la conducción al tocar una taza caliente de café o un refresco frío puede.

La convección es la transferencia de calor que ocurre cuando las moléculas se mueven y / o las corrientes circulan entre las regiones cálidas y frías de aire, gas o fluido. La convección ocurre tanto en líquidos como en gases, e implica el movimiento masivo de moléculas a diferentes temperaturas. Por ejemplo, una nube de tormenta es la convección que ocurre a gran escala porque como las masas de aire caliente suben, el aire frío se hunde.

La radiación es la transferencia de energía térmica que se produce por las ondas electromagnéticas, que es similar a la transmisión de luz. Un ejemplo de radiación es sentir el calor del sol.

Todos los objetos irradian energía electromagnética a la velocidad de la luz. La energía electromagnética se irradia en ondas con propiedades eléctricas y magnéticas. Puede tomar varias formas incluyendo luz, ondas de radio y radiación infrarroja.

La diferencia principal entre todos los tipos de onda es su longitud de onda. La vista normal detecta las longitudes de onda de la luz visible, mientras que las cámaras infrarrojas detectan las longitudes de onda radiadas (o radiación infrarroja).

Cada longitud de onda se sitúa en una zona diferente del espectro electromagnético.

La ecuación de Stefan-Boltzmann describe las relaciones que permiten que el calor se transmita en forma de radiación. Todos los objetos irradian calor. Como en el caso de la conducción y la convección, la cantidad neta de energía radiada depende de la superficie y de las diferencias de temperatura. Cuando más caliente está un objeto, más energía irradia.

Aunque existe radiación electromagnética visible al ojo humano (luz visible), el calor irradiado solo es visible a través de sistemas termográficos. El espectro electromagnético es el rango de todos los tipos de radiación electromagnética clasificados por longitud de onda

Las cámaras termográficas sólo pueden detectar la energía de calor radiada,

. El espectro electromagnético es el rango de todos los tipos de radiación electromagnética clasificados por longitud de onda

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Cómo trabajan las cámaras termográficas

Explicamos de forma sencilla cómo funcionan las cámaras termográficas, para entender conceptos posteriores

Cámara termográfica FLUKE, serie TIS.

Todos los objetos emiten energía infrarroja, conocida como firma de calor. Una cámara infrarroja detecta y mide la energía infrarroja de los objetos. La cámara convierte los datos infrarrojos en una imagen electrónica que muestra la temperatura superficial aparente del objeto que se está midiendo.

Una cámara infrarroja contiene un sistema óptico que enfoca la energía infrarroja sobre un chip detector especial (matriz de sensores) que contiene miles de píxeles detectores dispuestos en una cuadrícula.

Cada píxel de la matriz de sensores reacciona a la energía infrarroja enfocada en ella y produce una señal electrónica. El procesador de la cámara toma la señal de cada píxel y le aplica un cálculo matemático para crear un mapa de color de la temperatura aparente del objeto.

A cada valor de temperatura se le asigna un color diferente. La matriz de colores resultante se envía a la memoria ya la pantalla de la cámara como una imagen de temperatura (imagen térmica) de ese objeto.

Muchas cámaras de infrarrojos también incluyen una cámara de luz visible que captura automáticamente una imagen digital estándar con cada tirón del gatillo. Al mezclar estas imágenes, es más fácil correlacionar las áreas problemáticas de su imagen infrarroja con el equipo o el área real que está inspeccionando.

La tecnología IR-Fusion® (exclusiva de Fluke) combina una imagen de luz visible con una imagen térmica infrarroja con una alineación de píxel a píxel. Puede variar la intensidad de la imagen de luz visible y la de infrarrojos para ver más claramente el problema en la imagen infrarroja o ubicarla dentro de la imagen de luz visible.

Además de las capacidades básicas de imagen térmica, puede encontrar cámaras de infrarrojos con una amplia gama de funciones adicionales que automatizan funciones, permiten anotaciones de voz, mejoran la resolución, graban y transmiten video de las imágenes y soportan análisis e informes.

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