Termografía

Naturalmente, cualquier cuerpo en movimiento produce calor. Así, podemos definir el calor como la energía manifestada por el aumento de temperatura y procede de la transformación de otras energías. De igual forma, decimos que es originada por los movimientos vibratorios de los átomos y las moléculas que forman los cuerpos. Entonces, cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor de 0 grados Kelvin (-273.15ºC) emite energía infrarroja. La termografía se encarga de medir esta radiación emitida de los cuerpos.

La termografía se utiliza desde hace más de 30 años. No obstante, sigue siendo una modalidad de diagnóstico en desarrollo. La tecnología ha mejorado considerablemente desde entonces, y las unidades de termografía ahora son más avanzadas y eficaces.

Radiación infrarroja

El espectro electromagnético comprende todos los tipos de radiación electromagnética, entre las cuales encontramos junto con su longitud de onda:

  • ondas de radio: 103 m – 1 m
  • microondas: 1 m – 10-3
  • infrarrojo: 10-3 m – 10-5 m
  • luz visible: 10-5 m – 10-7 m
  • luz ultravioleta: 10-7 m – 10-9 m
  • rayos x: 10-9 m – 10-11 m
  • rayos gamma: 10-11 m – 10-13 m

En nuestro caso, nos conviene estudiar y medir la radiación infrarroja. Esta se encuentra en el rango de longitud de onda entre los 10-3 m y 10-5 m. Los rayos infrarrojos se subdividen en función de la proximidad de longitud de onda a la luz visible como cercanos, medios o lejanos.

Asimismo, la radiación infrarroja puede clasificarse según su longitud de onda de la siguiente forma:

  • Infrarrojo cercano: su longitud de onda varía entre los 0.7 μm a 1 μm.
  • Infrarrojo de onda corta: 1.0 μm a 3 μm.
  • Radiación infrarroja media: 3 μm a 5 μm.
  • Radiación infrarroja de onda larga: de 8 μm a 12 μm, o de 7 μm a 14 μm
  • Infrarrojo de onda muy: de 12 μm a 30 μm.
  • Infrarrojo lejano: de 50 μm a 1,000 μm.

Entonces, el infrarrojo cercano es la región de ese espectro más cercano a la luz visible, detectable por el ojo humano.

Radiación infrarroja en el espectro de ondas y uso en la termografía.
Figura 1. Espectro electromagnético y la ubicación de la radiación infrarroja.

Cámaras térmicas: el corazón de la termografía

Las cámaras térmicas son dispositivos que forman imágenes visibles para el ojo humano a partir del procesamiento de señales infrarrojas. Estas trabajan con longitudes de onda en un rango entre los 3 μm a 14 μm. Entonces, una cámara infrarroja permite ver la irradiación de calor de una persona u objeto.

Asimismo, entre los tipos de cámaras térmicas encontramos:

  • No refrigerados

Funcionan a temperatura ambiente. Normalmente, se caracterizan por ser equipos baratos, sacrificando el uso de materiales de mayor calidad y resistencia.

  • Refrigerados

Este tipo de cámaras usan semiconductores que se encuentran al vacío y refrigerados. Así, se incremente su sensibilidad. Los materiales más comunes para la construcción de cámaras infrarrojas refrigeradas son el teluro de cadmio y mercurio y el antimoniuro de indio. Por tal motivo, suelen tener costos más elevados.

Aplicaciones de la termografía

Como dijimos, cualquier cuerpo por encima del cero absoluto (-273.15ºC) emite radiación. Así, la termografía o análisis de calor nos puede proporcionar información útil de muchos cuerpos, equipos y procesos. Con un estándar de temperatura, podemos decir cuándo un objeto está sobre calentándose o con una temperatura inferior a la adecuada. De esta forma, podemos aplicar la termografía en:

  • observación del espacio
  • detección de patologías
  • detección de gases
  • estudios de pérdidas energéticas en edificaciones
  • mantenimiento predictivo de maquinaria industrial
  • en medicina puede detectar la hipertermia (aumento de la temperatura corporal por encima de lo normal)
  • meteorología
  • en la industria militar.
Termografía Infrarroja.
Figura 2. Medición de temperatura de un motor.

Beneficios de la termografía

Los beneficios más importantes de implementar un programa de inspección con termografía infrarroja, como parte de una estrategia de mantenimiento, son:

  • Localiza problemas potenciales en subestaciones, tableros eléctricos y motores, para evitar gastos de reparaciones mayores por fallas
  • Alarga la vida útil del equipo eléctrico e instalaciones
  • Permite realizar un programa de prioridades de mantenimiento
  • Reduce el tiempo de reparación por la localización precisa de la falla
  • Permite verificar las reparaciones realizadas por el personal de mantenimiento
  • Minimiza pérdidas por paros no programados
  • Aumenta la eficiencia de los programas de mantenimiento predictivo
  • Ahorro mediante el análisis sin interrumpir la operación de los equipos
  • Reduce el riesgo de accidente para el operario, ya que no requier tener contacto físico con el equipo
  • Facilita informes específicos al personal de mantenimiento

Termografía y el análisis de sus datos

El análisis termográfico es el estudio e interpretación de las imágenes termográficas. Para ello, la captación de estas debió realizarse en condiciones conocidas y útiles para el propósito. Así, podremos conocer la radiación de las superficies estudiadas. De esta forma, estimar las temperaturas; sean estas de una tubería, pieza, máquina, envolventes, etc.

Entonces, con los estudios termográficos completos se podemos realizar una comprobación tanto en envolventes, como en maquinarias y sistemas de distribución. Así, podremos obtener:

  • un mayor conocimiento de la instalación realizada en cuanto a su estado térmico,
  • conocimiento de las fugas y posibles puntos de actuación,
  • ahorro debido a una mayor eficiencia energética de los sistemas evaluados.

De igual forma, al estudiar la envolvente en las estructuras podremos conocer y estimar muchos de los problemas de edificaciones:

  • pérdidas de energía,
  • falta de estanqueidad,
  • condensaciones,
  • humedades,
  • problemas de adhesión de morteros y plaquetas,
  • soleamiento y temperatura sol-aire, etc.

Así, la termografía nos permite conocer el estado de los edificios y advertir del potencial de mejora de los estos.

Asimismo, la interpretación de las temperaturas superficiales puede indicarnos muchos datos sobre el estado de los elementos medidos. Por ejemplo: fusibles quemados, sobrecalentamientos en bornes, malas conexiones, falta de aislamientos en edificación, humedades, fugas de agua, pérdidas de estanqueidad, intrusos, etc.

Resumen

Como vimos, la termografía es un método de análisis de objetos, superficies y procesos no invasiva que proporciona información útil del estado del objeto de interés. Así, con unos estándares básicos de funcionamiento, podemos detectar en base a las condiciones previas cualquier tipo de fallas. En algunos casos, podemos detectar los síntomas de una mal función y atacarla antes de que tome lugar. Asimismo, la termografía es útil tanto para áreas como el mantenimiento industrial como en la medicina. En ambos casos, se busca detectar problemas, resolverlos y así asegurar la mayor productividad de una máquina o ayudar al diagnóstico de enfermedades.

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