Curso de termografía

Transmisión del calor

Por contacto Por radiación Por convección

Medición por contacto y convección

Termopar Termómetro de mercurio

Termistor Termorresistencia

- Los elementos de medida necesitan estar en contacto con los cuerpos a medir o con el medio físico que resulte alterado, debido a su cambio de temperatura.

- La radiación no puede ser medida.

- La proximidad es una condición determinante para la realización de la medida.

Medición por radiación

Elementos que emiten calor (sólidos y líquidos)

Seres vivos Elementos que generan o consumen energía

eléctrica

Resto elementos líquidos y sólidos salvo excepciones

Elementos que emiten calor (sólidos y líquidos)

Reflejo

Absorción

Emisión

Características de un medidor

- El principio fundamental se basa en la emisión de energía de los cuerpos.

- Ideal para zonas clasificadas o de difícil acceso.

- Ventaja de disponer del mapa térmico de un solo golpe de vista.

Rangos de medida

- Valor máximo o mínimo a visualizar por el instrumento.

- Se establecen o recomiendan los siguientes valores en función de la aplicación:

- Edificación: 100° - Mecánicas: 150° - Eléctricas: 200°

Precisión de la medida

- Varía según la escala de la máquina.

- En términos generales y dependiendo de la máquina, para 100° se establece en +/- 2°

- Para temperaturas superiores se establece en +/- 2° sobre el fondo de escala.

- En términos generales puede considerarse la misma precisión que aporta un termopar tipo J o K.

Sensibilidad térmica

- Se considera el parámetro que determina el menor diferencial térmico a medir o visualizar por el equipo.

- Para aplicaciones industriales se recomienda 0.2° o mejor.

- Para aplicaciones de edificación se considera 0.1° o mejor.

- Las cámaras avanzadas pueden disponer de un parámetro de sensibilidad de 0.05° o mejor.

Frecuencia de muestreo

- El ojo humano percibe movimientos a partir de 25 fotogramas por segundo (25 Hz)

- Las cámaras convencionales permiten una frecuencia de muestreo inferior a ese dato, porque su cometido no es grabar vídeo.

- Puede adquirir cámaras con frecuencia superior, pero para ello Fluke está obligada a otorgar una licencia que adjudica el gobierno de EEUU. El objetivo es garantizar el uso no militar del equipo por parte del comprador, ni su préstamo a terceros que se ubiquen en países vetados por dicho gobierno (como Irán o Cuba)

Resolución

- Se establece como el número de pixeles que incluye una imagen térmica.

- Es similar a la resolución de una imagen fotográfica, mejora proporcionalmente conforme aumenta el número de pixeles.

- Se considera una resolución óptima una imagen de 160x120 pixeles.

- Puede ser necesario aumentar la resolución en función de tres consideraciones: 1) Simplemente por mejorar la imagen. 2) Para poder visualizar, o medir, objetos más pequeños a la misma distancia. 3) Para poder visualizar, o medir, objetos más grandes a mayor distancia.

IFOV o resolución espacial

La resolución espacial es aproximadamente de 85:1

Lentes

- Por impedimento de la distancia, en ocasiones puede ser necesario el uso de una lente.

- No todos los equipos permiten el intercambio de lentes.

Tipos de lente

20 mm

Gran angular

Teleobjetivo

Puntos calientes en sistemas de alta tensión

- Son críticos al tratarse del principal sistema de suministro energético de la planta. - Las disipaciones térmicas en averías graves son altas y no pasan desapercibidas.

- Existe una atenuación térmica desde el punto del fallo hacia el resto de la instalación.


Conexión aflojada con el paso del tiempo.


Fallo en conexión línea principal.


Aparente fallo de conexión en el transformador.

Problemas de calidad eléctrica

- Son fundamentalmente inherentes a baja tensión. - Son importantes desde el punto de vista de la producción, ya que pueden paralizar una línea,

repercutiendo negativamente en el beneficio de la empresa.

- La cámara puede advertir de un sobrecalentamiento de conectores, problemas derivados por sobrecargas

de líneas, desequilibrios de fases o armónicos.


Punto caliente en cuadro de baja tensión.


Problema típico de calidad eléctrica.


Neutro a revisar.


Funcionamiento de batería de condensadores.

Aislamiento en motores

- La termografía ayuda al mantenimiento predictivo de motores y accionamientos.

- No es una tecnología definitiva, pero permite revisar fácilmente el estado general de este tipo de elementos industriales.

Disipación térmica en cuerpo de motor.

Fricciones, rozamientos y poleas

- Una fricción excesiva conlleva necesariamente un aumento de la temperatura.

- Cualquier elemento mecánico sufre un desgaste con el paso del tiempo.

- La disipación térmica generada, no tiene que ser necesariamente superficial para ser observada, como por ejemplo en el caso de los rodamientos.


Rodamiento correcto.


Rodamiento incorrecto.

Elementos de protección y control en cuadros de baja tensión

Disyuntor a sustituir.

Otras aplicaciones de la termografía

Edificación.


Canalizaciones.


Control de nivel.


Paneles fotovoltaicos.


Estrés hídrico: Riego correcto


Estrés hídrico: Riego incorrecto

Usos de una cámara termográfica

- Trata de comparar temperaturas, pasando la medida a un segundo plano.

- La metodología se simplifica: Solo es necesario enfocar y encuadrar.

- Se selecciona la paleta de colores más óptima en cada caso.

Mantenimiento cualitativo

Paleta de Grises

Se trata de una paleta muy intuitiva, ya que el blanco es traducido por el ojo humano como luz. En dicha paleta el color blanco es el elemento más caliente.

Paleta Incandescente

El calor se manifiesta a través de colores que antropológicamente nos transmiten sensación de calor.

Paleta Rojo - Azulado

El color central es el verde, la degradación hacia azul indica frio y por el contrario hacia rojo indica calor. Contrastan los objetos ambivalentes.

Paleta Acero

Permite realizar un enfoque sencillo a través de los colores que el hierro va adquiriendo en su proceso de fundido.

Paleta Alto Contraste

Permite establecer saltos térmicos con gran precisión debido a su amplitud de colores.

Resumen Mantenimiento Cualitativo

• Seleccionar la paleta más apropiada

• Enfocar y encuadrar correctamente

Valores Electromecánicos

- Los valores electromecánicos se establecen entre los 14° – 15° como motivo de alerta.

- Para aplicaciones unívocas se establece como valor patrón de comparación la temperatura del aire (<40°)

- En aplicaciones fotovoltaicas se toman valores superiores o inferiores a 15°.

- En aplicaciones de construcción y riego se toman valores muy inferiores a 15°.

Valores Críticos de Comparación

Punteros Automáticos

- En función del modelo de cámara tendremos mayor o menor número de funciones.

- El puntero más caliente indica la temperatura más elevada dentro de la matriz.

- El puntero más frio indica la temperatura más baja dentro de la matriz.

- El valor promedio indica el valor medio de una zona que la cámara pueda identificar como diferente al resto de los pixeles contenidos en la matriz.


- La temperatura debe medirse con la máxima precisión según que casos: • Informes técnicos.

• Controles predictivos exhaustivos.

• Seguimientos de indicaciones de fabricantes, etc.

Mantenimiento cuantitativo

- La lente dispone de una zona idónea para ello: El centro, al ser la parte menos imperfecta. - Para minimizar el error, no se toma un pixel como valor de medida válido, sino varios, para obtener un

promedio más adecuado.


- Factor de emisividad • Los cuerpos absorben y emiten energía, pero no en la misma proporción.

• Los metales absorben mucha energía pero emiten poca, en función de un mayor o menor pulido,

dependiendo de cada metal.

• Los no metálicos absorben una cantidad menor, pero emiten una mayor cantidad de energía.

• La velocidad de disipación depende del diferencial térmico con respecto a la temperatura ambiente.


• El estado físico del elemento puede hacer variar el factor de emisividad.

• No es igual el factor de emisividad del cobre pulido que el del cobre oxidado siendo ambos cobre.

• Hay que informar a la cámara o al sistema antes o después de ese factor de corrección, ya que el

equipo de medida no reconoce el material del elemento enfocado.

Factores de Emisividad

Cuerpo negro mate 1.00 Ladrillo, áspero rojo 0.9

Parson negro óptico 0.95 Ladrillo, arcilla refractaria 0.75

Pintura negra de silicona 0.93 Cadmio 0.02

Pintura de epoxi negra 0.89 Carbón, no oxidado 0.81

Pintura negra de esmalte 0.80 Filamento del carbón 0.77

Placa embotada de cobre amarillo 0.22 Carbón prensado 0.98

Superficie natural de placa latón 0.06

Hierro fundido, dado vuelta nuevamente

0.44

Latón pulido 0.03

Hierro fundido, dado vuelta y calentado

0.60–0.70

El latón oxidado 600°C 0.6 Cromo pulido 0.08–0.36


- Temperatura Reflejada • Ha de ser muy tenida en cuenta en cuerpos muy brillantes, debido al error que puede darse por el

reflejo de un cuerpo adyacente.

• Las mediaciones en cuerpos sometidos a radiaciones térmicas producidas, por ejemplo por un motor eléctrico también han de ser tenidas en cuenta.

• En condiciones normales se toma el valor de la temperatura del aire que envuelve al componente o sistema a verificar.


Resumen Mantenimiento Cuantitativo

• Medir con el centro de la lente.

• Corregir la temperatura de segundo plano.

• Seleccionar la emisividad adecuada.

• Enfocar y encuadrar correctamente.

Tecnología IR-Fusion

A veces es difícil saber que se está termografiando. La emisión de energía no tiene nada que ver con el mundo de la luz visible.


Una cámara que observe el mundo exterior puede ayudar a identificar al elemento, pero no siempre es así.


La tecnología IR-Fusion permite mezclar ambas informaciones.


Incluso podemos despreciar la información técnica que no nos interesa, obteniendo mayor calidad de imagen o información.

Ventanas térmicas

- A veces es necesario medir una zona a la que no podemos acceder físicamente por seguridad, por ejemplo una celda de alta tensión.

- Debe existir una barrera física entre el elemento y el instrumentista.

- Lo ideal es que dicha barrera sea transparente para poder visualizar el elemento. El material más idóneo no es el cristal, ya que por su composición de silicio, evita termografiar cualquier elemento que se encuentre tras él.

- El elemento utilizado por una ventana térmica es el silicio que nos permite ver a través de él, como el germanio que permite pasar la energía del cuerpo que se encuentra tras él.

- El silicio de las ventanas térmicas conlleva una perdida de temperatura, debiendo ser este dato facilitado por el fabricante y compensado a través del ajuste del parámetro de la transmisión o transmitancia en la cámara, si esta dispone de ajusto de dicho factor.

Ventanas térmicas

Tecnología de enfoque

- Manual: Enfoque preciso, pierde enfoque al mover el aparato.

- Enfoque fijo: Enfoque en un rango de distancia, resto desenfocado.

- Enfoque automático: Enfoque por profundidad de campo, enfoca en primer plano.

- Lasersharp: Enfoque por medición láser, enfoca lo que deseemos (incluso en segundo plano)

Muchas gracias

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