ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Profesor: Edwin Cumpa Barrios

Curso: Física II

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA. RESUMEN Las radiaciones electromagnéticas consisten en campos oscilantes, eléctricos y magnéticos que se propagan en el espacio. Del espectro electromagnético, se aprovecha determinado ancho de bandas en las aplicaciones industriales. Entre los objetivos de propuestos, de investigación consisten en, estudiar el espectro electromagnético; analizar las ondas electromagnéticas utilizadas en la industria; determinar las ondas electromagnéticas específicas para el control de los insectos en la industria de los alimentos. El presente trabajo, se ha desarrollado en base a la información de las bibliotecas y de la Internet, que sistematizada y organizada, constituye la presente investigación. Se ha encontrado que se utilizan las radiaciones infrarrojas con longitudes de onda en el rango de ,78 a 1 000 µm para el control de los insectos que dañan a los alimentos como el trigo, frejol, el maíz entre otros. Mediante los sensores de infrarrojos, también se puede medir, la humedad, la grasa, las proteínas, los hidratos de carbono, azúcares, la cafeína de los alimentos y entre otras prestaciones permite el diagnóstico, detección de fallas en materiales como textiles telas, papel, madera.

PALABRAS CLAVES Ondas electromagnéticas, espectro electromagnético, Infrarrojos, rayos infrarrojos, cámaras termográficas.

ABSTRACT

Electromagnetic radiation fields consist of oscillating electric and magnetic fields that propagate in space. The electromagnetic spectrum is used in certain bandwidth industrial applications.  Among the objectives of proposed research are to, study the electromagnetic spectrum, analyzing the electromagnetic waves used in industry to determine specific electromagnetic waves to control the insects in the food industry. This work has been developed based on information from libraries and the Internet, that systematic and organized, is the current investigation. Have been found using infrared radiation with wavelengths in the range, 78 to 1 000 microns for control of insects that damage food such as wheat, beans, corn and others. Using infrared sensors, can also be measured, moisture, fat, protein, carbohydrates, sugars, caffeine and food among other features allows the diagnosis, detection of faults in textile materials like fabrics, paper, wood. KEY WORDS. Electromagnetic waves, electromagnetic spectrum, infrared, infrared, thermal imaging cameras.

INTRODUCCIÓN Los alimentos como el trigo, maíz, frejol, arroz, entre otros son susceptibles del ataque de la plaga de los insectos. Como consecuencia, el problema de investigación consiste en, ¿Cómo controlar  los insectos que invaden a los alimentos utilizando ondas electromagnéticas? La tecnología de sensores infrarrojos está siendo aplicada en la Industria alimenticia para medir la humedad, el aceite, la grasa, los hidratos de carbono, las proteínas, los azúcares y la cafeína de los alimentos.  A partir del estudio de las ondas electromagnéticas, se pretende encontrar una alternativa de solución orientado al control de insectos que afectan en la industria de los alimentos.

CAPITULO I: EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO. 1.1. Introducción a Ondas 1.1.1. ¿Qué es una onda? En la referencia [8] explican, que cuando una persona sujeta una soga y mueve su mano en forma continua hacia arriba y hacia debajo de la posición inicial, se obtiene una serie de pulsos que se propagan a lo largo de la cuerda, como muestra la figura 2.

Fig.2. Propagación del pulso a lo largo de una cuerda (Fuente: Maximo y Alvarenga, 2002) Una serie de pulsos constituyen, una onda que se propaga en la cuerda. Los puntos más altos de los pulsos hacia arriba se llaman crestas de la onda, y los puntos más bajos de los pulsos hacia abajo son los valles de la onda. Ver figura 3  para conocer los componentes de una onda.

Fig.3. Componentes de una onda. (Fuente propia)

1.1.2. Descripción de una onda [9] indica que el movimiento vibratorio de ir y venir, se llama movimiento oscilatorio, de modo de un péndulo que describe un arco pequeño, se llama movimiento armónico simple. Las ondas mecánicas según [5] requieren: a) Alguna fuente de perturbación. b) Un medio que puede perturbarse. c) Cierta conexión física por medio de la cual partes adyacentes del medio puedan afectarse entre sí. Tres características físicas son importantes en la descripción de las ondas: -

Longitud de onda La frecuencia La velocidad de la onda

Una longitud de de onda (λ), en la referencia [3] nos dice: es el “ periodo espacial ” de la curva sobre la onda, es decir la curva se repite cada longitud λ, como muestra la figura 4 y 5.

Fig.4 y 5. Maneras diferentes de dibujar la longitud de onda (Fuente propia) La mayor parte de las ondas son periódicas, y la frecuencia de dichas ondas periódicas es la tasa en el tiempo a la cual la perturbación se repite a si misma. El tiempo que tarda en realizar la oscilación se llama período (T) y a frecuencia (n) es el número de oscilaciones ( vibraciones completas) que efectúa cualquier  partícula, del medio perturbado por donde se propaga la onda, en determinado tiempo. Las ondas viajan con una velocidad específica, la cual depende de las propiedades del medio perturbado. Por ejemplo, las ondas sonoras viajan por el aire a 20ºC con una velocidad aproximada de 344 m/s (781 mi/h), en tanto que la velocidad del sonido en casi todos los sólidos es mayor que 344m/s. las ondas electromagnéticas viajan muy rápidamente a través del vacío, con una velocidad cercana a 3.00x10 8 m/s (186 000 mi/h). En la figura.4. Vemos ejemplo de una onda provocada por un ruido.

Fig.6. Onda de un ruido (Fuente: Amarendía y Sanmartín, 2005) [5] nos dice: La amplitud de onda, según, es el distancia, máxima o mínima respecto del eje y contando desde cero. 1.1.3. La ecuación de la Onda [10], explica que las ondas en movimiento satisfacen a una ecuación diferencial llamada “ecuación de onda”. En el caso de las ondas mecánicas, la ecuación de

onda es el resultado del medio a través del cual se propaga la onda. Podemos obtener la forma de esta ecuación tomando las derivadas parciales de la función de onda para una onda armónica viajera. Y= y0 sen( kx – wt + Φ) Respecto a t y respecto a x:   

= - k2 y0 sen (kx – wt + Φ)

 = - w2 y0 sen (kx – wt + Φ)   





 





Donde v = w/k es la velocidad de la onda. Esta ecuación onda se satisface por cualquier onda en movimiento de la forma Y = f(x +- vt). La ecuación anterior es una ecuación diferencial lineal ya que sus derivadas únicamente están elevados a la primera potencia; es decir, no hay términos tales como ( ⁄)2. Esto significa que si y, y y 2 son dos soluciones separadas entonces toda combinación lineal tal como ay 1 + by2, donde a y b sean constantes, también es una solución. Donde la ecuación:

  





 





Se satisface con el principio de superposición

1.1.4. Tipos de onda Existen 2 tipos de onda según [5], son: la onda transversal y la onda longitudinal, que son ondas viajeras creadas por una perturbación que viaja con una velocidad definida Según [3], la onda transversal (figura 8) es una onda viajera que causa que las partículas del medio perturbado, sea una cuerda, se muevan perpendicularmente al movimiento de la onda.

Fig.7. onda transversal (Fuente: Nathaniel Page, 2003) En [4], manifiestan que una onda viajera que ocasiona, que las partículas de un medio se muevan paralelas a la dirección del movimiento ondulatorio, se conoce como onda longitudinal.

Fig.7. onda longitudinal (Fuente: Nathaniel Page, 2003) 1.2. Ondas electromagnéticas [1] explica, que las ondas luminosas forman parte de una gama mucho más amplia de ondas conocida como espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas provienen de toda una variedad de fuentes. Difieren en gran medida entre sí en cuanto a sus longitudes de onda. Pero poseen ciertas propiedades fundamentales en común. Propiedades de las ondas electromagnéticas. 

[2] comenta, que estas viajan a través del espacio vació en línea recta a una velocidad aproximada de 300 000 km/s. Espacio vació significa que en él no existen materiales cercanos que influyan en el comportamiento de las ondas. En el espacio vació, todas las ondas electromagnéticas viajan a una velocidad comúnmente conocida como la velocidad de la luz: (3x108 m/s).



[1] resalta que, son de naturaleza eléctrica, magnética y transversal. El efecto del movimiento ondulatorio es producido por la oscilación de los campos eléctricos y magnéticos. Estos campos oscilan en forma perpendicular  a la dirección del recorrido y son perpendiculares entre sí.



También nos dice que, en el vació, las ondas emitidas por una fuente puntual obedecen la ley del inverso del cuadrado. La intensidad de una onda electromagnética es una medida de la energía ondulatoria que pasa por  segundo a través de una superficie de un metro cuadrado, perpendicular a su trayectoria. Una onda tiene una intensidad de 1watt por metro cuadrado (1w/m2), si 1 joule de energía ondulatoria pasa por un metro cuadrado cada segundo.

 A medida de que una onda se aleja de una fuente puntual, su intensidad disminuye porque la energía ondulatoria se extiende sobre una superficie cada vez más grande, a veces la distancia de la fuente, la intensidad es de solamente una cuarta parte de su valor previo; a tres veces esa distancia, se reduce hasta una novena parte, y así sucesivamente. Expresando en forma matemática: Iάx

 

En donde I es la intensidad; y r, la distancia desde la fuente. A esto se le conoce como la ley del inverso del cuadrado. 

 Agrega [1] que, las ondas obedecen a la ecuación c = f x λ, en donde c es la velocidad de la luz (3x10 8 m/s), f  es la frecuencia de la onda y λ es la longitud de onda. Como c es una constante, se deduce que cuanto mayor sea la frecuencia de una onda, más pequeña será su longitud de onda. Este hecho también se observa al correlacionar las escalas de frecuencia y la longitud de onda.

Procedencia de las ondas electromagnéticas. En [2], afirma que, toda materia, orgánica e inorgánica, está formada por  moléculas, cada una de las cuales contienen átomo o más. Los átomos a su vez constan de un núcleo central, alrededor del cual orbitan partículas diminutas llamadas electrones. Todos los electrones y los núcleos llevan una pequeña carga eléctrica. Las ondas electromagnéticas se emiten cuando las partículas eléctricamente cargadas cambian su energía de alguna manera. Esto ocurre, por ejemplo, cuando un electrón se mueve hacia una órbita más baja alrededor de un núcleo. También ocurre cuando los electrones y los núcleos oscilan, de modo que la energía cinética va cambiando continuamente. Mientras mayor sea el cambio de energía, o más rápida sea una oscilación, mayor  será la frecuencia y más pequeña la longitud de onda, de las ondas producidas. Los cambios de energía que producen rayos X, por ejemplo, son mucho mayores que aquellos que originan las ondas de radio.

Fig.9. Espectro electromagnético (Fuente: Pople, 1997) II. Analizar las ondas infrarrojas utilizadas en la industria de los alimentos. 2.1- Infrarrojos 2.1.1. Historia: Isaac Newton realizó las primeras observaciones de los infrarrojos, pero el descubrimiento se le debe a William Herschel, quien en el año de 1800, colocó un termómetro de mercurio, en el espectro obtenido por un prisma de cristal, con el fin de medir el calor emitido por cada color. Halló que del lado rojo, la temperatura era más alta, a pesar de que no había luz. Esta es la primera experiencia que muestra que el calor puede transmitirse por una forma invisible de luz. [13] Los primeros detectores de radiación infrarroja eran los bolómetros, unos instrumentos que captaban la radiación por el aumento de temperatura, producido en un detector  absorbente.

 Actualmente estos rayos son utilizados en una gran cantidad de objetos, tales como: equipos de visión nocturna, en la comunicación a corta distancia que puede ser entre computadoras y periféricos, así como la luz utilizada en las fibras ópticas.

2.2. Descripción. 2.2.1. La radiación infrarroja. El infrarrojo es un tipo de luz que no se ve directamente. Los ojos pueden solamente ver la luz visible. La radiación infrarroja brinda información especial que no se puede obtener de la luz visible. Las figuras muestran cuánto calor se libera y brinda información sobre la temperatura de un objeto. [14] Todas las cosas transmiten algo de calor e irradian luz infrarroja. Incluso las cosas que nosotros pensamos que son muy frías, como un cubo de hielo, irradian algo de calor. Los objetos fríos irradian menos calor que los objetos calientes. Entre más caliente esté un cuerpo, más es el calor irradiado. Los objetos calientes brillan más luminosamente en el infrarrojo porque irradian más calor y más radiación infrarroja. Los objetos fríos irradian menos calor, apareciendo, menos brillantes en el infrarrojo. Cualquier cosa que tenga temperatura irradia calor o radiación infrarroja.

Ejm1: Las tortugas son reptiles de sangre fría. Pasan mucho tiempo de su vida en el agua y se exponen al sol en días cálidos. Cuando el clima es frío, frecuentemente se entierran en la tierra hasta que el clima caliente regresa.

(Fig. -01- ) Fuente de: Zoológico Infrarrojo

Estas tortugas han salido de la alberca de agua fría. Observe qué frías aún se encuentran. Ejm2: Observe qué caliente luce esta tortuga después de exponerse al sol

(Fig.-04-05- ) Fuente de: Zoológico Infrarrojo

2.3. Importancia. Los rayos infrarrojos poseen frecuencia más baja que la luz visible en consecuencia tiene longitud de onda mayor que esta. Mediante los rayos infrarrojos, se puede detectar cualquier objeto sin importar que este se encuentre en un cuarto sin luz debido a que todo cuerpo emite calor, mientras más caliente se encuentre el cuerpo mas radiación infrarroja emitirá (la mayoría de las personas irradian más intensamente el infrarrojo con una longitud de onda de 10 micrones. [14] La luz infrarroja permite obtener medidas precisas y sacar conclusiones con seguridad, sin necesidad de tocar los objetos analizados. En la industria, la espectroscopia de infrarrojos, es una parte cada vez más importante de la investigación de metales y aleaciones, y la fotografía infrarroja se emplea para regular la calidad de los productos.

Ejm3: Una fotografía a la luz visible (izquierda) y una fotografía infrarroja (derecha) de dos vasos. Un vaso contiene agua fría mientras que el otro contiene agua caliente.

(Fig.-06-07- ) Fuente: Grupo de Educación y Difusión Pública en el Centro Científico Spitzer 

2.4. Utilidad.  Los infrarrojos se pueden captar con equipos de visión nocturna cuando la cantidad de luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se recibe y después se refleja en una pantalla. Los objetos más calientes se convierten en los más luminosos. Un uso muy común es el que hacen los comandos a distancia (telecomandos) que generalmente utilizan los infrarrojos en vez de ondas de radio ya que no interfieren con otras señales electromagnéticas como las señales de televisión. 

Los infrarrojos también se utilizan para comunicar a corta distancia los ordenadores con sus periféricos. Los aparatos que utilizan este tipo de comunicación cumplen generalmente un estándar publicado por  Infrared Data Association.



Las cámaras infrarrojas son también un buen camino para estudiar a los animales de sangre caliente en la noche, y son usadas para estudiar a los animales con pelaje, plumas entre otros. Otra de las muchas aplicaciones de la radiación infrarroja es la del uso de equipos emisores de infrarrojo en el sector industrial.

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En este sector las aplicaciones ocupan una extensa lista pero se puede destacar su uso en aplicaciones como el secado de pinturas o barnices, secado de papel, termo fijación de plásticos, precalentamiento de soldaduras, curvatura, templado y laminado del vidrio, entre otras.



La irradiación sobre el material en cuestión puede ser prolongada o momentánea teniendo en cuenta aspectos como la distancia de los emisores al material, la velocidad de paso del material (en el caso de cadenas de producción) y la temperatura que se desee conseguir.



Generalmente, cuando se habla de equipos emisores de infrarrojo, se distinguen cuatro tipos en función de la longitud de onda que utilicen: 1- Emisores de infrarrojo de onda corta 2- Emisores de infrarrojo de onda media rápida 3- Emisores de infrarrojo de onda media 4- Emisores de infrarrojo de onda larga

La aplicación de una u otra longitud de onda de radiación infrarroja, se debe básicamente al espesor del material que se vaya a irradiar. Si se trata de un material con un espesor de pocos milímetros, lo más aconsejable es utilizar  emisores de infrarrojo de onda corta, mientras que si el material presenta un espesor mayor la mejor opción es pasar a los emisores de infrarrojo de onda media o incluso larga. Otro aspecto que se tiene en cuenta a la hora de usar emisores de infrarrojo es la inercia térmica. Los emisores de onda corta prácticamente no tienen inercia térmica, es decir, en el momento en que se conectan a la corriente eléctrica ya están en sus condiciones óptimas de trabajo. Por otro lado, los emisores de onda media y sobre todo los de onda larga tienen mucha inercia térmica y pueden llegar  a tardar hasta 4 minutos para poder ser usados de forma eficaz.

Ejm4: Las imágenes infrarrojas de un perro de sangre caliente (izquierda) y de un humano de sangre caliente sosteniendo una oruga de sangre fría (derecha). En la fotografía infrarroja puedes observar cómo el pelaje del perro mantiene algo de calor. Mientras que los insectos son animales llamados de sangre fría. Y en su lugar, absorben calor de sus alrededores. La oruga de sangre fría aparece muy oscura, comparada con el humano de sangre caliente que la sostiene.

(Fig.-08-09- ) Fuente: Grupo de Educación y Difusión Pública en el Centro Científico Spitzer 

2.5. Infrarrojos- Sector Industrial. La utilización de sensores infrarrojos en el campo de inspección industrial se ve favorecida por la diversidad de información que se puede extraer de una imagen de infrarrojos. Junto a la aplicación más conocida de obtención de distribuciones bidimensionales de temperatura, de este tipo de imágenes se puede extraer información tridimensional de estructuras y de composición de materiales. El análisis de una imagen de infrarrojos permite el examen de zonas bajo la superficie del objeto inspeccionado, donde la profundidad de penetración depende de la longitud de onda incidente en el sensor de imagen. Este principio ha sido utilizado en algunos sistemas para el análisis de circuitos integrados mediante la construcción de modelos tridimensionales de los mismos. Volviendo a la inspección industrial, la inspección visual de superficies es de suma importancia para el diagnóstico y la detección de fallas en diferentes aplicaciones como el caso de de textiles, telas, papel y madera. Los infrarrojos se utilizan no sólo para mejorar el rendimiento de la producción u optimizar el control de calidad, también juega un papel crítico en la detección precoz de incendios, para ver a través del humo o en aplicaciones de seguridad y monitoreo. Las cámaras de IR son capaces de detectar incendios en sus comienzos, activar  una alarma y hacer posible que el incendio pueda extinguirse antes de que ocurran daños importantes.

Industria Alimentária. La tecnología de sensores infrarrojos está siendo aplicada en la industria alimenticia para medir la humedad, el aceite, la grasa, los hidratos de carbono, las proteínas, los azúcares y la cafeína de los alimentos. [15] 

Las medidas infrarrojas, que se pueden llevar a cabo de forma muy rápida, no necesitan entrar en contacto directo con el producto. La luz del cercano infrarrojo es utilizada para revelar zonas ocultas, infestadas de insectos. Las pruebas infrarrojas son también realizadas en equipos dedicados al tratamiento y embase de alimentos. Estas pruebas han ahorrado millones de dólares, ayudando a prevenir que los alimentos se echen a perder.

Ejm5: Imagen infrarroja de un pavo cuando está siendo metido en el horno (arriba o izquierda) y después de haber sido cocinado (abajo o derecha).

(Fig.-10-11- ) Fuente: Grupo de Educación y Difusión Pública en el Centro Científico Spitzer 

III. ONDAS INFRARROJAS ESPECÍFICAS PARA EL CONTROL DE LOS INSECTOS. 3.1. Uso termografía como herramienta de detección de plagas “Artículo de Ian Donovan, Director de prevención predictiva” [16]. Hace unos

años, un colega que trabaja en la industria de control de plagas le preguntó a un vendedor de cámaras de infrarrojos si podría encontrar termitas con la cámara. Iniciaron numerosos ensayos con diversas cámaras y se dieron cuenta de que cuando visualizaban el interior de edificios plagados, se encontraba una refrigeración anómala. Existe una correlación entre la presencia de humedad y la posible presencia de plagas de insectos. También se descubrió que cuando observaban anomalías en las paredes o estructuras de madera, los defectos mostrados tenían una alta correlación con el daño que se había producido o se estaba produciendo, de nuevo, por las termitas. En ambos casos, las anomalías no eran visibles a simple vista. Con resultados muy positivos, la utilización de cámaras termográficas y de infrarrojos se convirtió en una herramienta clave en el tratamiento de infestaciones de termitas. Hoy en día, una cámara de imágenes térmicas infrarroja es una herramienta casi imprescindible cuando estamos ante una plaga.

Fig. 10 Conductos con termitas vistos con infrarrojos (Fuente: Donovan, 2007)

Fig. 11 Termitas en el techo vistas con cámaras termográfica (Fuente: Donovan, 2007) El uso de cámaras de infrarrojos como herramienta de control de infestaciones de plagas en la industria difiere de su uso para la inspección de circuitos eléctricos, inspección de materiales refractarios o de la inspección de máquinas o equipos. En la mayoría de estos casos, las emisiones térmicas de alta temperatura y de las imágenes de infrarrojos son fácilmente evidentes. Por otra parte, las inspecciones que utilizan imágenes infrarrojas en control de plagas consisten casi en su totalidad en emisiones bajas o muy cercanas a la temperatura ambiente con cambios a veces muy sutiles. No sólo se necesita el ojo experto en termógrafos, sino también una comprensión, análisis e interpretación apropiados de las imágenes Infrarrojas. Entender los principales factores que están asociados con los problemas de plagas de insectos es requisito absoluto. Conocer y entender otros factores que se asocian con otras plagas, problemas tales como matices estacionales y regionales también conducen a la correcta interpretación y el análisis de las imágenes. Cualquier termógrafo que se utilice en la lucha contra las plagas, admite un margen de error ya que las anomalías muy pequeñas y pueden fácilmente ser  pasadas por alto.

Localizar una infestación de termitas en su primera etapa, podría ahorrar miles e incluso decenas de miles de euros en daños.

3.2. Usos adicionales de la termografía en el control de plagas “Artículo de Ian Donovan, Director de prevención predictiva” [16]. La

termografía es de gran ayuda para localizar roedores y nidos de pequeñosanimales dentro de las paredes o estructuras, dado que esas criaturas son de sangre caliente. El proceso de detección de plagas incluye el examen de elementos tales como paneles eléctricos, cañerías, y no es extraño encontrar  problemas eléctricos como cables y circuitos defectuosos, conexiones sueltas o escapes. Mientras se realice la inspección, pueden aparecer defectos en el aislamiento, filtraciones de aire del exterior, conductos agrietados, pérdidas de frío y calor. Como el uso de imágenes térmicas permite ver el interior de las estructuras, el uso de estos aparatos es una herramienta esencial para localizar los lugares apropiados para los tratamientos químicos que acabarán con la plaga. Si se deja sin tratar una zona, puede convertirse en el lugar donde la plaga pueda sobrevivir. Como parte del programa de tratamiento de plagas, son necesarios dos factores para un tratamiento de éxito: Primero, si hay un factor, como puede ser la humedad, que proporciona condiciones favorables, ese factor debe ser eliminado. El uso de imágenes térmicas confirmará que el problema de la humedad ha sido resuelto. Segundo, una vez que se ha efectuado el tratamiento, hay que confirmar la efectividad del tratamiento. La imagen térmica juega un papel muy importante en el proceso de confirmación.

3.3. Comprobación de datos. En el proceso de inspección de plagas es importante entender que el proceso de detección también incluye la verificación de los datos y hallazgos. Las imágenes digitales e infrarrojas deben ser grabadas. El uso de equipo adicional para cerciorarse de la presencia o no de la supuesta plaga es un deber fundamental. 3.3.1 Desafíos especiales. “Artículo de Ian Donovan, Director de prevención predictiva” [16]. El

exterminador de plagas se encuentra con desafíos inusuales, algunos de los cuáles deberían ser tratados en profundidad en otro momento, sin embargo, ciertos retos deben ser mencionados: El control de plagas por termografía debería ser considerado como una especialidad. Es más fácil utilizar la termografía si se tiene experiencia en el campo de la exterminación. Pueden existir problemas estructurales. En las zonas donde existe actividad de termitas, puede haber fallos estructurales, el inspector debe tener conocimiento de esos problemas o fallos. 3.3 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 qu 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. Los rayos infrarrojos se subdividen en función de la proximidad de longitud de onda a la luz visible como cercanos, medios o lejanos.

Fig. 12 Longitud de Onda (Fuente: Amperis, 2007) Las cámaras termográficas que se emplean en la industria funcionan todas en la banda de infrarrojos medios (y su núcleo es el llamado microbolómetro no refrigerado). 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.

Fig. 12 Taza metálica con cinta adhesiva Fig. 13 Vista con cámara termográfica (Respectivamente) (Fuente: Amperis, 2007) 3.4 Cámaras Termográficas T2E Cámara termográfica Económica, con imágenes de gran calidad. Detector de 160*120 y frecuencia de refresco de 50 Hz con lo cual las imágenes en movimiento se ven a la perfección.

T2S Cámara Termográfica de las máximas prestaciones para el uso industrial. Rango de temperaturas hasta 500ºC y mil imágenes de memoria T2P Cámara termográfica profesional con avanzadas prestaciones. Imagen de gran calidad (microbolómetro de 160*120 y frecuencia de refresco de 50 Hz). Memoria de hasta 1000 imágenes y anotaciones vocales hasta 40 segundos.

DL700 Cámara Termográfica de altísimas prestaciones. Detector de 320*240 lo cual le confiere una gran definición de imagen. Frecuencia de refresco de imagen 50 Hz. Memoria de hasta 3000 imágenes con anotaciones vocales. (Fuente: Amperis, 2007)

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.

3.4.1 Funcionamiento de una cámara termográfica

Fig. 15 Camara termografica. (Fuente: Amperis, 2007) 3.4.2 Resolución espacial 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.  Al 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.

3.4.2 Resolución espacial La resolución espacial es el campo de visión de los microsensores que forman parte del detector o microbolómetro.

Fig. 16 Distancia entre el lente y el sensor  (Fuente: Amperis, 2007) 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).

DISCUSIÓN Las radiaciones infrarrojas utilizadas para el control de plagas en la industria de los alimentos esta comprendidas en el rango de de longitudes de onda de 0,78 a 1 000 µm , esto significa que dichos rayos están en función a la proximidad a la banda de las ondas de luz visible. Mediante las cámaras termográficas se pueden detectar las radiaciones infrarrojas que emiten los cuerpos. Estas cámaras tienen como componente principal, el microbolómetro no refrigerado, que es un instrumento para la detección de las radiaciones infrarrojas. Éstas cámaras traducen, las correspondientes radiaciones infrarrojas, a imágenes visibles con un a escala de colores o de grises) con las distintas intensidades. La intensidad de la radiación infrarroja está en función a la temperatura y además dependen de las características superficiales del objeto, el color y el tipo de material.

CONCLUSIONES 1. Del espectro electromagnético, se utilizan las radiaciones infrarrojas para el control de insectos que invaden a los alimentos como el arroz, trigo, maíz, entre otros alimentos. 2. La tecnología de los sensores de infrarrojos o solo se utiliza para el control de plagas, si que permite medir la humedad, la grasa, las proteínas, los hidratos de carbono, azúcares, la cafeína de los alimentos en otras prestaciones. 3. Otras de las aplicaciones de los termógrafos es en la industria del diagnóstico, detección de fallas en materiales como textiles telas, papel, madera.

BIBLIOGRAFÍA 1. POPLE, S. “Física razonada” Traducción de José Hurtado. México, Editorial TRILLAS, 1997. 2. TIPLER, P.“Física para la ciencias y tecnología ingeniería”  Volumen I 4ta EdiciónTraducción de Dr. J. Aguilar y D. J. de la Rubia Pacheco España, Editorial REVERTÉ S.A. 2001. 3. ALONSO, M., FINN, E. “Física” , 1era Edición (Traduc ción de Homero  Flores Samaniego)  . México, Addison Wesley Iberoamericana, 2000. 4. SEARS, F., ZEMANSKY, M., YOUNG H., y FREEDMAN, R. “Física Universitaria” . 9na Edición; Traducción de Alejandro Mendoza Álvarez. México; Prentice Hall Hispanoamericana.1999. 5. SERWAY, R. “Física”. 4ta Edición; Traducción del Físico Gabriel Nagore Cázares. España, McGraw Hill. 1999. 6. RESNICK, R., HALLIDAY D., y KRAVE K. “Física”.5ta Edición, Traducción del Lic. Miguel Efrén Alatorre. México, Grupo Patria Cultural.2002. 7. BENNETT C. “Física sin matemáticas” . Vigésima Re-impresión; Tradu cc ión Ing . Quím. Mar io J. Velasc o. México. Editorial Continental.1995. 8. MÁXIMO A., y ALVARENGA B. “Física General”. 4ta Edición. México. Oxford University Press S.A. 1998. 9. HEWITT P. “Física Conceptual”.9na Edición, Traducción Enrique Quintanar Duarte.México. Person Education. 2004. 10. BENSON H. “Física Universitaria”  Volumen I; Traducc ión de Jo rge  An drade Herrera. México. Grupo Patria Cultural. 2000. 11. FISHBANE P.,GASIOROWICZ S., THORNTON S. “Física para ciencias e ingeniería”  Volumen I;Trad uc ci ón Ing . Quím . Virg ilio Go nzáles P ozo . México. Prentice Hall Hispanoamericana.2001.

12. FERNANDEZ-RAÑAD, A. “Física Básica 2”. España. Alianza Editorial. 1997. 13. William H. Año 1999 (26 de noviembre del 2009). 14. Jet Propulsión Laboratory. Año http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/index.shtml> (26/11/09).

2000.

15. Linda HermansKillam. (26/11/09). 16. Donovan I., Director de prevención predictiva de Amperis.com. Octubre de 2007. (27/11/09). 17. Vandal Online. 2006. http://blogs.vandal.net/30024/vm/9011815102006 (28/11/09)