Termografia

Termografía Teoría de la termografía Cualquier objeto cuya temperatura sea superior al cero absoluto (0 Kelvin = -273.15 °C) emite radiación infrarroja, invisible al ojo humano. Tal y como demostró el físico Max Planck allá por el año 1900, existe una correlación entre la temperatura de un cuerpo y la intensidad de la radiación infrarroja que emite.

Termografía

Una cámara termo gráfica mide la onda larga de la radiación infrarroja recibida en el campo de visión, a partir de la cual calcula la temperatura del objeto a medir. El cálculo tiene en cuenta la emisividad (ε) de la superficie del objeto medido así como la compensación de la temperatura reflejada (RTC); estas dos variables se pueden ajustar manualmente en la cámara termográfica.

La cámara Termo grafica

Funcionamiento de una cámara termo gráfica

Básicamente una cámara termo gráfica básica consta de:     

Lentes Filtro Detector o micro bolómetro Circuito de procesado de la imagen Interfaz de usuario (pantalla, salida de vídeo, memoria, etc…)

Ventajas de las cámaras termo graficas ¿Por qué elegir una cámara termo grafica? Hay otras tecnologías disponibles.

Termómetros de infrarrojos y cámaras termo graficas

Termómetros de infrarrojos y cámaras termo graficas

Termografía Termografía La termografía es una técnica que utiliza la fotografía de rayos infrarrojos para detectar zonas calientes en dispositivos electromecánicos. Mediante la termografía se crean imágenes térmicas cartográficas que pueden ayudar a localizar fuentes de calor anómalas. Es un método de medición pasivo, sin contacto y muestra la distribución de temperatura en la superficie de un objeto.

Termografía / Ultravioleta / Luz Visible / Infra Roja Luz Emitida por Sol

Lo que mide Termografía

Ley de Planck: Energía Emite = f ( T, λ ) A mayor Temperatura emperat ura -------- Mayor Energía Emitida Ley de Wien:

dw/dλ ; derivada Ley de Planck con respecto

longitud de onda. λmáx.

= 2,898/T ; λmáx.= energía emitida máxima.

Termografía Emisión, reflexión, transmisión

La radiación registrada por la cámara termográfica consiste en la radiación de onda larga emitida, reflejada y transmitida que surge de los objetos presentes en el campo de visión de la cámara.

Termografía

Termografía Emisividad (ε) La emisividad (ε) es la medida de la capacidad de un material de emitir (propagar) radiación infrarroja. La ε varia según las propiedades de la superficie, el material, y, (para algunos materiales) según la temperatura del objeto medido.

Emisividad

Si observa la termografía, es posible que piense que la pintura dorada es más  fría  que la superficie de la taza. En realidad, tienen exactamente la misma  temperatura, temperatura, la  diferencia en la intensidad de la radiación infrarroja está provocada por una  diferencia  en la emisividad.

Termografía Emisividad máxima: ε = 1 ( 100%) cuerpo negro, ε = 1, en realidad, nunca se da. Cuerpos reales: ε < 1, porque los cuerpos reales también reflejan y algunos incluso transmiten radiación. Muchos materiales no metálicos (p.ej. PVC, hormigón, sustancias orgánicas) tienen una elevada emisividad en el rango infrarrojo de onda larga que no depende de la temperatura ( ε ≈ 0.8 a 0.95).

Termografía Los metales, sobre todo aquellos con una superficie brillante, tienen una baja emisividad que fluctúa con la temperatura. La ε se puede configurar manualmente en la cámara.

Termografía

Termografía

La figura 5 muestra porque los objetos no son emisores perfectos de energía infrarroja. La energía se mueve hacia la superficie pero cierta cantidad se refleja hacia el interior y nunca sale.

Termografía

En este ejemplo se observa que sólo se emite el 60% de la energía disponible. La emisividad de un objeto es el cociente entre la energía emitida respecto de la emitida si fuera un Cuerpo Negro.

Termografía

Termografía Valores de Emisividad Los valores de emisividad varían de un material a otro. Los metales con una superficie áspera u oxidada tienen una mayor emisividad que una superficie pulida. A continuación se detallan algunos ejemplos

Termografía

Termografía Así mismo un material altamente reflectante es un pobre emisor de energía infrarroja y por lo tanto tiene un valor de emisividad bajo.

Emisividad

La termografía de la izquierda tiene la configuración de emisividad correcta  para la piel humana (0,97) y la lectura de temperatura muestra la temperatura  correcta (36,7  C). C). En la termografía de la derecha se ha especificado una  ° 

emisividad incorrecta (0,15), lo que genera una lectura de temperatura falsa  (98,3  C). C). ° 

Termografía Reflexión (ρ) La reflexión (ρ) es la medida de la capacidad de un objeto de reflejar la radiación infrarroja. La ρ depende de las propiedades de la superficie, la temperatura y el tipo de material. Por lo general, las superficies lisas y pulidas reflejan mucho más que las irregulares y sin pulir del mismo material.

Termografía La temperatura de la radiación reflejada se puede configurar manualmente en la cámara termográfica (RTC). En muchas aplicaciones, la RTC se corresponde con la temperatura ambiente, medible con el termómetro. La RTC se puede determinar con un radiador Lambert .

Termografía El ángulo de reflexión de la radiación infrarroja reflejada es siempre el mismo que el ángulo de incidencia.

Transmisión (τ) La transmisión (τ) es la medida de la capacidad de un material de transmitir (permitir el paso) de la radiación infrarroja.

Termografía La τ depende del tipo y grosor del material. Muchos materiales son no transmisivos, es decir, impermeables a la radiación infrarroja de onda larga. Ley de radiación de Kirchhoff’s La radiación infrarroja registrada por la cámara termográfica consiste en:

Termografía La radiación emitida por el objeto medido. La reflexión de la radiación ambiente. La transmisión de radiación del objeto medido. El resultado de la suma de estos factores es siempre 1 ( 100%): ε + ρ + τ = 1

Termografía Dado que en la práctica la transmisión juega un papel inapreciable, la variable τ se omite en la fórmula: ε+ρ+τ=1

que se simplifica a ε+ρ=1

Termografía A menor emisividad Mayor proporción reflejada.

de

radiación

infrarroja

Mayor dificultad en la toma de mediciones precisas de temperatura. Mayor importancia adquiere la configuración correcta de la compensación de la temperatura reflejada (RTC).

Termografía

Correlación entre emisión y reflexión 1. La med medic ició ión n de obj objet etos os con con emi emisi sivi vida dad d elevada (ε ≥ 0.8): presenta un nivel de reflexión bajo (ρ): ρ = 1 - ε. Se puede medir su temperatura fácilmente con la cámara termográfica.

muy

Termografía

2. La medición de objetos con emisividad media (0.6 < ε < 0.8): presenta un nivel de reflexión medio (ρ): ρ = 1 - ε. Se puede medir su temperatura fácilmente con la cámara termográfica.

Termografía 3. La medición de objetos con emisividad baja (ε ≤ 0.6) presenta un nivel de reflexión alto (ρ): ρ = 1 - ε. Se puede medir su temperatura con la cámara termográfica, pero los resultados se deben valorar muy cuidadosamente. Es primordial ajustar la compensación de la temperatura reflejada (RTC) de forma correcta, puesto que es un factor de vital importancia para el cálculo de la temperatura.

Termografía Tenga en cuenta: Cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura del objeto medido y la temperatura ambiente, y menor es la emisividad, mayor es el nº de errores en la medición. Estos se incrementan si el ajuste de emisividad es incorrecto.

Termografía

Efectos de la Emisividad Si un material de alta emisividad y otro de baja emisividad se colocaran juntos en el interior de un horno y se calentaran exactamente a la misma temperatura, el material de baja emisividad aparecería al ojo mucho más tenue.

Termografía Esto es debido a la diferencia de emisividades de los materiales, provocando radiaciones a distintos niveles, haciendo que el material de baja emisividad parezca más frío que el de alta emisividad, aunque ambos estén a la misma temperatura. La cámara de termografía lo vería igual que el ojo humano y produce un error en la medida de temperatura.

Termografía

La temperatura de un objeto no puede determinarse midiendo la energía infrarroja que emite, también debe conocerse el valor de emisividad del objeto.

Termografía

Cuerpo Pulido Refleja = 1, No se puede medir por la cámara termografica. Cuerpo negro ---- E = 1. Aluminio a 100 °C ------ E = 0,09 No se detecta nada por la Cámara.

Termografía Si E = 0,95 Se parece mas a un cuerpo negro, se puede medir eficientemente. Si E = 0,95 ---------- Equipo compensa 0,05% Si E = 0,87 ---------- Equipo compensa 0,13% Para medir se toma un punto de referencia y otro punto y se hace un Barrido. Barrido 1

2

Termografía Aumento de ∆T °C al valor de refencia

 ∆T

°C

Observación

0a5

Tolerable

5 a 15

Ligeramente Severo

15 a 25

Severo

25 a 35

Critico

>35

Peligroso

Termografía

Así se usa para el control de líneas eléctricas (detección de puntos calientes por efecto Joule), de cuadros eléctricos, motores, máquinas y equipos de proceso en los que se detectan zonas calientes anómalas bien por defectos del propio material o por defecto de aislamiento o calorifugación.

 Alcance de las principales principales tecnologías aplicadas al monitoreo de la condición de equipos industriales. Vibraciones Maquinas Rotativas

***

Equipos eléctricos

Equipos estáticos : Tanques, tuberías. Equipos térmicos:

x

* x

Hornos, calderas, intercambiadores.

*** **

Buena aplicación.

*

Usado en algunas aplicaciones.

Excelente, ampliamente usado.

Termografía

Tribología

* *** ** ***

*** x x x

Ultrasonido Ultrasonid o

* * *** *

Aplicaciones Sistemas eléctricos: Instalaciones de alta tensión • Oxidación de interruptores de alta tensión • Conexiones recalentadas • Conexiones mal aseguradas • Defectos de aislamiento

Una visión amplia de una subestación puede mostrar rápidamente las zonas en las que existen conexiones de alta resistencia no deseadas. Ninguna otra tecnología de mantenimiento predictivo es tan eficaz para las ins pecciones

 Aplicaciones

 Aplicaciones

 Aplicaciones Instalaciones de Baja tensión: • Conexiones de alta resistencia • Conexiones corroídas • Daños internos en los fusibles • Fallos internos en los disyuntores • Malas conexiones y daños internos

 Aplicaciones Instalaciones Mecánicas:

 Aplicaciones Ejemplos de averías mecánicas que se pueden detectar con la termografía: • Problemas de lubricación • Errores de alineación • Motores recalentados • Rodillos sospechosos • Bombas sobrecargadas • Ejes de motor recalentados • Rodamientos calientes

 Aplicaciones

 Aplicaciones Tuberías: Ejemplos de averías en tuberías que se pueden detectar con la termografía: • Fugas en bombas, tuberías y válvulas • Averías del aislamiento • Obstrucciones en tuberías

 Aplicaciones Instalaciones refractarias refractarias y petroquímicas

Otras aplicaciones

Detección de nivel de depósitos

Informe de inspección

Informe de inspección

Informe de inspección

Beneficios