Termografía Infrarroja Ing. Marco A. Torres Cedillo

Introducción a la Termografía Infrarroja

¿ Por qué es tan importante la temperatura? La temperatura es una variable fundamental virtualmente para cualquier situación y en todos los procesos. ¿ Qué hace la termografía tan útil? Existen 3 razones que hacen de la termografía infrarroja una herramienta de utilidad fundamental. Es sin contacto Es bidimensional Se realiza en tiempo real

IRT La termografía abarca muchas aplicaciones Técnicas de Análisis Manejo de la cámara Ciencia de la Radiación IRT Ciencia Térmica Rutinas de inspección y de informe Aplicaciones

TERMOGRAFÍA INFRARROJA La temperatura y el comportamiento térmico de la maquinaria es un factor crítico en el mantenimiento industrial. La medición de temperatura por NO contacto usando sensores infrarrojos ha llegado a ser una alternativa sobre otros métodos convencionales. La Termografía o imágenes térmicas infrarrojas se utilizan como un método eficaz forma parte importante del mantenimiento predictivo.  

DEFINICION DE TERMOGRAFÍA INFRARROJA La termografía infrarroja es la ciencia de adquisición y análisis de la información térmica obtenida mediante los dispositivos de adquisición de imágenes térmicas a distancia.

Aplicaciones Si tenemos presente la importancia de la temperatura y la gran versatilidad y utilidad de la termografía, no nos sorprenderá la gran diversidad de aplicaciones establecidas en los últimos tiempos. Monitorizado de Procesos Electricidad, Edificación, Hornos y Calderas, Mecanismos/ fricción, Tanques y depósitos, Problemas de Flujo de fluidos. Investigación y Desarrollo Medicina y veterinaria Control de calidad y monitorizado de procesos Ensayo no destructivo.

Introducción a la Cámara Infrarroja

Las “Tres Grandes Reglas” Tres cosas que nunca se pueden modificar después de congelar o almacenar una imagen: Rango de temperatura Enfoque óptico Composición de la imagen

RECOMENDACIONES O CONSEJOS PRACTICOS Mantenga su pantalla limpia Congele antes de analizar Sitúese tan cerca de su objetivo como le sea posible de forma segura, pero manteniendo los elementos mas importantes dentro de la imagen.

NIVEL Y CAMPO El rango de temperaturas es el ajuste básico, es propiamente la temperatura de diseño de la cámara termográfica. “Campo” es la zona que se esta utilizando dentro del rango de temperatura “Nivel” es el punto medio del Campo. Campo y nivel son características de la imagen. Nivel Campo

La función Isoterma Es una herramienta que nos ayuda para visualizar el intervalo de temperatura en otro contraste. La isoterma sustituye un rango de colores de la escala por otro de elevado contraste Tiene cierta anchura y nivel de temperatura Puede subirse o bajarse en la escala

Ciencia Térmica Básica Fundamentos de Transmisión de calor Ciencia Térmica Básica

Calor y Temperatura   Calor y temperatura: Los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: •La temperatura, es una propiedad de los cuerpos (actividad molecular). •El calor, es energía en tránsito, que fluye desde un cuerpo de mayor temperatura hacia otro de menor temperatura

Temperatura vs Calor   + = 100 ºC 100 ºC 100 ºC = + 200 J 100 J 100 J

Comparación de escalas de temperatura

Las leyes de la ciencia térmica   Conservación de la energía.- La energía no se crea ni se destruye solo se transforma. Sentido del flujo del calor.- El calor fluirá de forma espontanea desde las zonas calientes hacia las mas frías, y esta en la forma en que se transfiere calor de un cuerpo a otro.

TRANSMISIÓN DE CALOR   El flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas se llama transmisión de calor, y se produce cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a diferentes temperaturas.

Introducción a la Transmisión de calor

Modos de transmisión de calor Conducción Convección Radiación

El espectro electromagnético

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Nuestros ojos son sensores diseñados para detectar luz visible (o radiación visible). Existen otras formas de luz (o radiación) que no podemos ver. El ojo humano sólo puede ver una pequeña parte del espectro electromagnético. En uno de los extremos del espectro no podemos ver la luz ultravioleta, mientras que en el otro nuestros ojos no pueden ver la infrarroja. La mayoría de las cámaras infrarrojas trabajan de 8 a 14 μm (7.5 a 13 μm) onda larga.

OC OL 2 5 8 12 micrómetros Microonda Visible Rayos Gamma Ultra- Violeta Radio Rayos-X Infrarroja UHF VHF Visible Infrarroja OC OL 2 5 8 12 micrómetros

Las radiaciones infrarrojas se encuentran entre las zonas visibles e invisibles del espectro electromagnético. La principal fuente de radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. Cualquier objeto que tenga una temperatura por encima del cero absoluto (-273.15 ºC ó 0 ºK) emite una radiación en la zona de infrarrojos. Incluso aquellos objetos que pensamos pudieran estar muy fríos como el hielo, emiten radiación. Estamos expuestos a la radiación infrarroja cada día. El calor que sentimos del sol, de un fuego o de un radiador también es infrarrojo. Aunque nuestros ojos no pueden verlo, los nervios de nuestra piel pueden sentirlas como calor. Cuanto más caliente esté el objeto, mayor cantidad de radiación infrarroja emitirá.

Intercambio de energía por radiación

Modos de intercambio de energía por radiación Emisividad ε : Es la radiación producida. Absortividad α : Es la radiación retenida. Reflectividad ρ : Es la radiación reflejada la que se devuelve.  Transmisividad τ: Es la radiación que se deja pasar a través.   

Emisividad: Es la relación entre la radiación emitida por un cuerpo real y la radiación emitida por un cuerpo negro, a la misma temperatura y longitud de onda. La emisividad se encuentra entre 0 y 1. Ε= W CR / W CN CUERPO NEGRO Se define como un objeto ideal que absorbe toda la radiación incidente sobre él, emitiendo la máxima cantidad de radiación, cuya emisividad es igual a la Unidad.

Equipos de medición de temperatura por radiación En un principio, los pirómetros o cámaras termográficas leían la suma de las energías anteriormente descritas y, asumían que ese total de energía medida, era función de la temperatura real del objeto. Debido a lo anterior, es que la tecnología fue desarrollando y preocupándose de mejorar una serie de dispositivos y elementos tendientes a aislar tanto como sea posible la energía emitida por un objeto de la energía reflectada y de la energía transmitida.

nos permite sensar la temperatura sin necesidad de contacto, sino que Cámaras termográficas: La cámara infrarroja es un instrumento que no solo nos permite sensar la temperatura sin necesidad de contacto, sino que también permite obtener un cuadro o escena en el rango infrarrojo del espectro electromagnético a través de una imagen térmica o termográma. Las cámaras infrarrojas son clasificadas según el rango o respuesta espectral en que trabajan y el tipo de detector que utilizan. Básicamente una cámara termográfica básica consta de: Lentes Filtro Detector Circuito de procesado de la imagen Interfaz de usuario (pantalla, salida de vídeo, memoria, etc)

Excepción termográfica: Una excepción termográfica corresponde a un punto, zona o componente en los que se han detectado temperaturas, por “sobre o bajo” las normales de funcionamiento, y por lo tanto representan anormalidad. Factores de Compensación •Emisividad • Temperatura reflejada • Temperatura atmosferica • Humedad relativa % • Distancia

La severidad de una excepción termográfica de un componente eléctrico viene dada por la diferencia de temperatura entre este y un mismo componente expuesto a la misma carga. Una variación de carga producirá una variación en la diferencia de Temperatura por lo tanto provocaría tomar una evaluación errónea de la severidad de la falla.

¿Es el costo de una Inspección Infrarroja justificable ¿Es el costo de una Inspección Infrarroja justificable? Durante una inspección encontramos en promedio de 8 a 20 problemas, de los cuales un tercio de ellos son de severidad crítica, por lo cual acciones correctivas deben ser tomadas en un plazo no mayor a 30 días. Sobrepasado dicho plazo, la severidad de la falla (producto de las dilataciones térmicas excesivas o las pérdidas de eficiencia de los equipos) pueden acarrear problemas mayores a otros componentes. Aun no hemos considerado el gasto extra en energía eléctrica.

Caso similar ocurrirá en la eventualidad de un siniestro (incendio) en que las compañías de seguros pueden no hacer validas las pólizas si el incendio comenzó por un recalentamiento en un equipo que debía contar con los resguardos y protecciones adecuadas. Los costos asociados a las fallas producidas por problemas de aumento de temperatura en maquinaria que ocasionará paros NO programados con la correspondiente baja en la productividad debida a los “tiempos muertos” . Son estas, otras de las razones que hacen que el uso de la termografía sea una herramienta de gran utilidad dentro de las plantas industriales y por lo tanto sea justificable el gasto de la misma.

Con el uso de la Termografía se puede evitar este tipo de accidentes y mucho mas que eso salvar vidas. Se presentaron desajustes en las conexiones del transformador lo cual ocasiono un corto circuito en el transformador y por lo tanto este incendio. Con el uso de la camara termografica se pudo haber prevenido este accidente.