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Agenda • • Teoría Básica de Infrarrojos – – Conducción, Convección y Radiación – Espectro electromagnético – Sistema infrarrojo – Energía emitida, transmitida y reflejada ( ε y RTC) – • Cámara termográfica Ti25 – – Especificaciones – Operación 2
Agenda • • Teoría Básica de Infrarrojos – – Conducción, Convección y Radiación – Espectro electromagnético – Sistema infrarrojo – Energía emitida, transmitida y reflejada ( ε y RTC) – • Cámara termográfica Ti25 – – Especificaciones – Operación 2
Agenda • Software SmartView • Aplicaciones – Eléctricas – Motores – Procesos – Construcciones
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¿Quu é es TTerm ¿Q ermoo g r afía? afía? ¿Qué es Emisividad? ¿Qué es Reflexión? ¿Qué es traslucido? ¿Qué es opaco? ¿Qué es Conductividad? 4
¿Qué es Calor? ¿Qué es Temperatura? ¿Qué es Termocapacidad? ¿Qué es longitud de onda? ¿Cuánto mide una micra? ¿Qué es resolución óptica? 5
PRINCIPIOS BÁSICOS
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¿Que es termografía?
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¿Que es termografía? • Utiliza “cámaras” electrónicas para detectar producida por una imagen visual llamada termo rama (o fotografía térmica) • Algunas cámaras deducen la temperatura basadas en la cantidad de radiación detectada • Termografía es una poderosa herramienta para resolver problemas de mantenimiento en maquinaria y en la construcción Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Cámara termográfica Que es una cámara termográfica? Las cámaras termográficas son instrumentos que crean imágenes de calor en vez de luz. Estas miden energía infrarroja (IR) y convierten los datos en imágenes .
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Beneficios de la termografía El uso de dispositivos infrarrojos proveen mediciones r pidas, seguras y con exactitud de los objetos en:
– – Difíciles de alcanzar – – Peligrosos al contacto – dañar, contaminar o cambiar su tem eratura También nos ayuda a localizar muchos problemas en sus primeras etapas por lo regular antes que sean vistos o encontrados por cualquier otro método. Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Calor Vs. Temperatura • El CALOR es solo una forma particular de energía. Cuando un objeto cambia su temperatura energía calorífica es trasferida • La TEMPERATURA es una medición del calentamiento relativo de un material comparado con alguna referencia conocida
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Temperatura • Es la medición que nos permite saber que tan caliente o frío se encuentra un cuerpo con respecto a una referencia conocida • Las escalas Celsius y Kelvin utilizan la misma división, mientras que Fahrenheit y Rankine utilizan una más pequeña
ºC = (ºF – 32) / 1.8 =
.
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Calor • Es una forma en que la energía es presentada • Cuando un ob eto cambia su tem eratura es or ue ener ía calorífica es transferida • Es importante pensar en calor como una cantidad de energía, dada en Calorías o BTUs • Una caloría es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un gramo
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Transferencia de calor • En un sistema cerrado la energía total es constante. Ley de la conservación de la energía. • El calor siempre es transferido de caliente a frío hasta que un equilibrio sea alcanzado • En termografía usualmente se encuentran dos estados – Estado Estable – Estado Cambiante
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Métodos de transferencia de calor • Existen tres métodos para la transferencia de energía calorífica: on ucc n
onvecc n
a ac n
Ts Temperature of heated surface E C A F R U S
*Solidos*
*Solidos y Gases* *Ondas Electromagnéticas* Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Transferencia por conducción • Es la transferencia de calor de una molécula a otra en un sólido y algunas veces a un líquido. Depende de: – La conductividad de material – erenc a e empera ura – Área sobre la cual la energía es transferida ∆ Q = Calor transferido k = Conductividad térmica L = Espesor del material A = Área T = Diferencia de temp.
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Cambios de conductividad
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Capacitancia térmica • Es la habilidad de un material para almacenar energía • La capacitancia térmica puede tanto confundir como ayudar en inspecciones debido a que afecta la velocidad en que cambia la temperatura térmica – La temperatura en las paredes de un tanque pueden diferir si están en contacto con un material de alta capacitancia vs un material de baja capacitancia aire Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Capacitancia térmica Es la habilidad de un material para almacenar calor y describe la capacidad de los materiales para cambiar de temperatura. de su calor específico – Algunos materiales como el a ua se calientan o se enfrían lentamente, mientras que otros como el aire cambian su temperatura rápidamente Termografía Ti30/Ti20
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Diferencia de temperatura T • Cuando ∆T se incrementa también la transferencia se incrementa • Cuando ∆T se decrementa también la transferencia se decrementa • Cuando no existe ∆T no existe transferencia
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Diferencia de Temperaturas
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Transferencia por convección • Se presenta principalmente en fluidos y durante este proceso el calor es transferido por conducción de una molécula a otra después de haberse mezclado.
Q = Calor transferido h = Coeficiente de convectividad A = Área ∆T = Diferencia de temp.
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Coeficiente de convección “ h” • El coeficiente de convección depende de: – – – – –
Velocidad del flujo Orientación de flujo Condición de la superficie Geometría
•
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Tipos de convección • Convección natural. Ocurre debido a los cambios en la densidad del fluido • Convección forzada. Es provocada por una fuerza externa como el viento, una bomba ó un ventilador • La regla de oro de la convección es: – Viento a 10 mph puede reducir la ∆T a la mitad – la ∆T en 2/3
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La Conveccion es poderosa
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Transferencia por radiación • La radiación infrarroja es radiación electromagnética con longitudes de onda mas largas que la luz visible pero más cortas que las microondas – Viaja a la velocidad de la (3 x 10 8 m/s) – Viaja en línea recta en – Todos los objetos arriba del cero absoluto (0ºK) ra an n rarro os
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Propiedades de la IR • Todos los objetos emiten radiación infrarroja • No es dañina • No puede ser vista por el ojo humano pero si puede sentirse en la piel • Cualquier objeto con temperatura arriba del cero absoluto (273ºK) emite radiación infrarroja • Los objetos emiten radiación infrarroja en distintas longitudes de onda • Entre mayor es la temperatura mas corta es la longitud de onda y mayor es la radiación emitida Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Calor y luz visible • Cuando un objeto alcanza aproximadamente 644ºC luz visible es emitida • La luz visible tiene mas corta longitud de onda que la radiación infrarroja
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Espectro electromagnético Onda en mm
TV
VISIBLE amma X-rays Rays 0.1A 1A
UV 100A
Radio EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF
Infrared 100µ 1mm 1cm
1µ
1m
1km
100km
Lon itud de onda
1000 C
VISIBLE
0.4
0.6 0.8 1
1.5
2
3
4
6
8
10
15
20
30
Longitud de onda en µm
eg on e me c n n rarro a
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Radiación térmica infrarroja •La energía infrarroja es emitida desde un objeto como una onda electromagnética. • os componen es e es a on a son: – Amplitud (A) – λ
A
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Radiación de un emisor perfecto 1 10
1 10
R E W O P D E T A I A R E V I T A L E R Y D O B K C A L B
1 10
1 10
1 10
1 10
1 10
max
8
T = 2898 m-K
7
6
5
4
1000C
3
500C
100
200C
10
25C
1 . WAVELENGTH (um)
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Longitudes de onda comunes • Aplicaciones generales 8 a 14 µm • Respuesta de longitudes de onda para aplicaciones únicas – – – –
Plastico delgado 3 µm Plastico grueso 7 µm Vidrio 5 um Alta temperatura 1µm
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Comportamiento IR Emisividad, reflectividad, transmisividad
R = Energía Reflejada = nerg a ransm a E = Energía Emitida
Energía reflejada Energía Transmitida Energía Emitida
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Ecuación Stefan-Boltzmann • La intensidad de la radiación emitida desde un objeto es determinada por la ecuación de Stefan-Boltzmann. • La radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la fuente y a su emisividad.
є
W=
* S * T4
= Emisividad
S = Constante Stefan-Boltzmann T = Temperatura absoluta
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¿Que es la emisividad?
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¿Que es la emisividad? • La emisividad mide la habilidad de los objetos para absorber y emitir energía radiada • Los valores de emisividad real son típicamente obtenidos en tablas o determinados experimentalmente. • Una superficie teniendo una emisividad de “0.0” se considera como un reflector perfecto • Una superficie teniendo una emisividad de “1.0” se considera como un cuerpo negro • una super c e es e co or negro no s gn ca que sea un cuerpo negro (ε = 1.0) Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Emisividad y cuerpos negros “Cuerpo Real”
Ideal I
T
I
R I
Absorbe y emite perfectamente la energía
Alguna energía es reflejada y transmitida Emisividad ( ) < 1
Emisividad ( ) =1 Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza
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Ejemplos de cuerpos grises • Goma negra – R = 0.05; T = 0.00; E = 0.95
• Plástico delgado – R = 0.05; T = 0.80; E = 0.15
• Aluminio – R = 0.88; T = 0.00; E = 0.12
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Tabla de emisividad (No metálicos)
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Tabla de emisividad (Metálicos)
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Métodos de comparación • Existen dos métodos de comparación para determinara la emisividad: – Determine la temperatura del objeto utilizando un RTD o un termopar, mida la tem eratura del ob eto con el sensor IR a uste la emisividad hasta que alcance el valor correcto de temperatura –
, del objeto. La emisividad de la pintura debe ser aproximadamente 0.98. Mida la temperatura de la parte pintada con emisividad ajustada en 0.98. hasta que la temperatura sea la misma
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¿ Son las mismas temperaturas ?
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¡Alta y baja emisividad! *>48.4°C 48.0 46.0 44.0 . 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 *
