Termografia

 

Termografia y sus Aplicaciones La Te Termografia rmografia infrarroja es una técnica que permite ver la temperatura de una superficie con precisión sin tener que tener ningún contacto con ella. Gracias a la Física podemos convertir las mediciones de la radiación infrarroja en mediciónes de temperatura, esto es posible midiendo la radiación emitida en la porción infrarroja del espectro electromagntico desde la superficie del objeto, con!irtiendo estas mediciones en se"ales elctricas. #l ser $umano no es sensible a la radiación infrarroja emitida por un objeto, pero las c%maras termogr%ficas, o de termovisión, son capaces de medir esta energía con sus sensores infrarrojos, capacitados para &!er& en estas longitudes de onda. #sto nos permite medir la energía radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de una superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto alguno. La radiación infrarroja es la se"al de entrada que la c%mara termogr%fica necesita termogr%fica necesita para generar una imagen de un espectro de colores, en el que cada uno de los colores, según una escala, significa una temperatura distinta, de manera que la temperatura medida m%s ele!ada aparece en color blanco.

'ebido a lo general que resulta la  termografía infrarroja, el campo de aplicación de esta tiene una extensión que va más lejos  de la simple toma de medidas de temperatura, y abarca tanto aplicaciones industriales como de investigación y desarrollo. La locali(ación de defectos en instalaciones elctricas, el an%lisis de delaminaciones de materiales compuestos, el control de procesos de fabricación, la !igilancia en condiciones nocturnas o de

 

!isibilidad reducida, la detección de prdidas energticas en edificación y $ornos, o estudio de dispositi!os mec%nicos... son algunos ejemplos en los que se pueden obtener importantes beneficios mediante el uso de la termografía infrarroja.  Algunas de las aplicaciones de la termografía infrarroja más importantes son: son :

Las cámaras termográficas son una herramienta indispensale en el mantenimiento predictivo y preventivo, al detectar anomalías in!isibles al ojo $umano, con el objeti!o de

pre!enir errores y fallos que puedan suponer grandes prdidas económicas. Las c%maras infrarrojas se infrarrojas se $an con!ertido en sistemas similares a las c%maras de !ídeo, son sencillos de usar y producen im%genes de muy alta resolución en tiempo real. #n todo el mundo son muc$as las industrias que $an descubierto en la termografía infrarroja las !entajas que puede traerles en sus programas de mantenimiento pre!enti!o. #n las p%ginas que siguen, nos centraremos sin embargo en las im%genes por infrarrojos para que puedan obser!ar que las aplicaciones de la termografía en el mantenimiento pre!enti!o no tienen límites.

!ámaras de infrarrojos: o

)on tan f%ciles de usar como una c%mara de !ídeo

o

'an una imagen completa de la situación

o

*eali(an inspecciones con los sistemas funcionando bajo carga

o

+dentifican y locali(an el problema

o

iden temperaturas

o

o

o

o

 Almacenan información 'icen e-actamente las medidas a tomar  #ncuentran el problema antes de que ste se produ(ca  A$orran un tiempo y dinero dinero !aliosísimos

"lta tensión

-ida /one 'efec /one +nspe /one ción -ione tos

-ione cción -ione

 

de los s de conm en alta utado s líneas s mal en tensió res sobre de fijada aislan n de calent alta s tes defec alta adas tensió tuosa tensió n s n

#aja tensión

/one -ión de alta resist encia

'a"o s en fusibl es intern os

ala /one Fallos cone- /orro -ione en ión y sión ruptor s de da"o en cable es s cones intern intern iones suelta os os s

$ecánicas

)obre #je 0omb *odill calent /ojin de otor  as os amien etes motor es sobre sospe to de calien sobre elctri carga c$oso motor  tes calent cos das s es ado

%dificios

 

3enta nas de 1unto panel /alef  s sencil 2ume +nspe acció calien lo Goter  dade cción n tes entre as en s en de bajo por !enta tejad muro bastid el malos nas os s ores piso aislan con tes panel es doble s

tra de las aplicaciones de la termografía infrarroja son las energias renovales, algunos ejemplos4

%nergía %ólica o

/omprobación de $uecos y fallos de pegado en la estructura de la conc$a de la pala.

o

*e!isión de las palas en los parque eólicos comprobando que no $ayan $a yan sufrido da"os bajo

o

condiciones clim%ticas ad!ersas. 3igilancia de Almacenamiento de aterial.

%nergía &olar  o

/ontrolar del proceso de fabricación antes y despus de la laminación de las clulas foto!oltaicas.

o

/omprobar el intercambio de líquidos en las clulas trmicas.

o

antenimiento de los $uertos solares, !erificando que no tienen ninguna clula muerta que disminuya el rendimiento del mismo.

 

Los di!ersos tipos de plantas de energía actuales4 como biomasa, carbón, gas, etc5, e incluso !ertederos, presentan un alto peligro de incendio. $ediante la termografía infrarroja se puede detectar el incendio antes de que genere uno de magnitudes mayores. /on la utili(ación de termografía pulsada y 6Loc7+n8, los defectos ocultos de diferentes materiales pueden ser detectados de forma completamente no destructi!a y sin contacto. Las técnicas de termografía pulsada y termografía 'Loc()n* se asan en el calentamiento de los componentes que queremos estudiar aplicando un calentamiento

e-terno.

'etección de defectos en todo tipo de d e materiales compuestos como4 /*1 9/arbonfibre *einforced 1lastics:, G*1 9Glassfibre *einforced 1lastics:, 2oneycombs, /F*/ 9/arbonfibre *einforced /eramics: GLA*# 9Glassfibre *einforced Aluminum Laminate:. o

+dentificación de grietas.

o

3isuali(ación de delaminaciones.

o

+dentificación de agujeros internos, burbujas y filtraciones de aire.

o

'etección de defectos en soldaduras o en juntas.

o

3isuali(ación de corrosión y o-idación en c$apas de metal.

#l gran a!ance de la tecnología por infrarrojos junto con una reducción de los costes de una forma significati!a $a populari(ado su utili+ación en una gran variedad de sectores de alta seguridad, saltando del uso militar tradicional a un uso ci!il di!erso. #ntidades públicas y pri!adas !an incorporando la termografía como complemento y alternati!a a tcnicas tradicionales para refor(ar los est%ndares de seguridad. Algunas de estas aplicaciones son4

uer+as de &eguridad La capacidad de !isión en inter!enciones de unidades militares y policiales es fundamental en el -ito final de las l as misiones. Las c%maras trmicas ofrecen un potencial adicional de

 

obser!ación en condiciones nocturnas y de baja !isibilidad, a la !e( que ofrecen una menor !ulnerabilidad frente a determinados efectos de camuflaje.

-igilancia de !ostas y ronteras La termograf;ia infrarroja aporta una nue!a dimensión en entornos críticos de seguridad e-trema como la !igilancia de costas y fronteras. 1ara estos entornos donde se demandan capacidades m%-imas de obser!ación y detección, disponemos de sistemas optrónicos combinados que incorporan c%maras trmicas de muy alta sensibilidad y gran alcance.

Lucha contra incendios  Ante un incendio en un entorno industrial, industrial, urbano o rural, la detección preco( preco( es la mejor $erramienta para minimi(ar riesgos y prdidas. #l $ec$o de que las im%genes trmicas estn directamente relacionadas con temperatura permite utili(ar tcnicas de an%lisis trmico para generar alarmas tempranas.

%ntornos de aja visiilidad 'eterminados entornos como túneles, galerías, !iales de ser!icio, estaciones remotas de abastecimiento y comunicaciones5 est%n sujetas de forma temporal o continua a condiciones de baja luminosidad. Aún así, para preser!ar su integridad y mantener su ser!icio es necesario mantener su super!isión continua para garanti(ar su ser!icio de forma permanente.

La termografía por infrarrojos se esta empe+ando a utili+ar en el diagnóstico médico,  y representa una útil $erramienta para la terapia de seguimiento. #ste mtodo proporciona un mapa trmico de la superficie corporal en tiempo real, y presenta la !entaja a"adida de no necesitar contacto físico y de ser indoloro y no in!asi!o. )u aplicación se fundamenta en la fisiología trmica $umana y en las bases fisioumerosos !eterinarios $an descubierto que la termografía infrarroja es un método rápido y no invasivo para detectar puntos calientes,  ya que esta tcnica genera una imagen de gradientes trmicos en tiempo real. ?a que el calor es uno de los principales signos que presentan lasfases infecciones y las lesiones, pode mos podemos usar lafacilmente termografía para detectar (onas en las iniciales. Tamb Tambin in se pueden detectar ner!ios irritadosestas y músculos da"ados. 'entro de las aplicaciones m@s comunes cabe destacar4 patologías a-iales, articulares, fracturas, tendinitis. Los infrarrojos se usan com.nmente para el diagnostico de caallos , pero son

numerosos los (oólogos que no solo $an aprendido con la termografía a diagnosticar sino a conocer el comportamiento de todo tipo de animales. 1or qu utili(ar la Termografía Termografía infrarroja en la industria de la construcciónB

 A raí( raí( de la crisis del petróleo ocurrida en la dcada de CDE $emos sido conscientes conscientes de que nuestras reser!as energticas son !aliosas !al iosas y limitadas. Tambin Tambin sabemos que el calentamiento global producido por las emisiones de / est% causado por el consumo de energía trmica. Las pérdidas energéticas son el resultado de anomalías en la construccion y pueden ser detectadas por infrarrojos . #n consuecuencia, reparando estas anomalías podremos a$orrar energía.

 Arquitectos y contratistas contratistas se enfrentan a nue!os materiales materiales y a pla(os de ejecución cada !e( m%s cortos. )e e-ige una planificación, super!isión y documentación m%s eficiente en lo relati!o a la ejecución de sellados y aislamientos trmicos, y se deben e!itar situaciones de insalubridad producidas por enmo$ecimientos y $umedades. La Termografía puede proporcionar la información necesaria para evitar estas costosas reparaciones . Adem%s,

 

para las constructoras o aseguradoras las im%genes trmicas de tales anomalías constituyen pruebas irrefutables a la $ora de llegar a un acuerdo en caso de litigio y planificar las acciones correspondientes de reparación.

Locali+ación de fugas La termografía es una herramienta muy .til y fácil de usar para la detección y comproación de fugas en tuerías y conducciones. +ncluso cuando stas se encuentren bajo el suelo ó paredes. #jemplos típicos son la detección de fugas en calefacciones de suelo radiante ó en sistemas de calefaccion comunitaria. 'eterminar la locali(ación e-acta de las fugas e!ita e-ca!aciones innecesarias y a$orra costes.

/alefacción suelo radiante

Fugas en tuberías subterraneas de calefacción comunitaria

/etección de defectos de construcción mediante termografía infrarroja La termografía es el método más adecuado y más rápido para revelar posiles defectos de construcción. Gracias a ella es muy sencillo comprobar si la ejecución de la obra $a sido

correcta. La termografía !isuali(a instant%neamente prdidas trmicas, $umedades y fugas de aire que ocurren en los edificios por medio de im%genes a color.

 Acristalado 3entana sin indi!idual en sellar  paneles dobles

 

)nspección de los procedimientos de secado Hna !e( locali(ada la fuga $ay que proceder a su reparación y para ello $ay que secar la (ona afectada. Hna filtración de agua se seca normalmente efectuando perforaciones para que circule el aire. 0ara evitar da1ar las tuerías existentes y crear nuevas fugas utili+amos la cámara termográficas para su locali+ación. Asimismo podemos comprobar el progreso y el -ito del secado

-isuali+ación -isuali+a ción de pérdidas energéticas Los puentes trmicos no sólo son una prdida de energía sino que pueden dar lugar a condensaciones o precipitaciones de $umedad. /omo consecuencia, en esos puntos pueden enmo$ecerse, con el consiguiente riesgo para la salud de los ocupantes. Adem%s, los puentes trmicos tambin actuan a !eces como puentes acústicos. Hn óptimo aislamiento trmico normalmente implica un buen aislamiento acústico. La termografía infrarroja detecta inmediatamente las locali+aciones con deficiencias2

/aja de persiana sin aislar 

1rdida trmica $acia el e-terior, emisión acústica $acia el interior 

0lanes de reurani+ación y garantía de calidad La termograf;ia de infrarrojos no solo se aplica durante los planes de reurbani(ación, sino tambin como garantía de calidad y en la inspección de nue!as contrucciones. #n el secado de obras, la imagen trmica permite comprobar el a!ance del proceso de secado y optimi(ar así los medios empleados y la duración de estos. )i este proceso puede acelerarse y ser demostrado, los clientes pueden ocupar sus !i!iendas con antelación.

*iesgo

*epresentación

sanitario4 enmo$eci<

de puente trmico

 

miento

3estauración de edificios La termografía tambin ofrece una !aliosa información durante la restauración de edificios y monumentos. Los entramados de las contrucciones que se encuentren ocultos son re!elados claramente en la imagen infrarroja y se puede decidir, por ejemplo, si tiene sentido le!antar el re!oque. Tambin Tambin pueden detectarse con anticipación desprendimientos de re!oque en las paredes y tomar así las medidas oportunas para su conser!ación.

#ntramado bajo /onstrucción una capa de oculta en una re!oque mineral pared

/etección de fugas de aire tra aplicación $abitual es la detección de fugas de aire mediante la identificación de su tasa de intercambio. 1ara ello se emplea el procedimiento 0loIero es recomendable reali(ar inspecciones termogr%ficas a m%s de P mYs de !elocidad del !iento. .!ampos magnéticos: Las corrientes elctricas pesadas causan fuertes campos magnticos, los cuales pueden causar una distorsión considerable en la imagen trmica.

 

Lluvia: La llu!ia tiene un efecto enfriante superficialmente en un equipo. Las mediciones termogr%ficas se

pueden reali(ar con resultados satisfactorios durante una caída ca ída de llu!ia ligera, las llu!ias pesadas disminuyen la  la calidad de calidad de la imagen considerablemente y las mediciones no son posibles.

 Ap  Aplica icaciones de la Termografía fía La medida de temperatura es fundamental en multitud de procesos. Algunos de los /ampos de aplicación son4 0redicción y prevención •

#lctrico4 1roducción 1roducción,, distribución,  distribución, transporte, transporte, cuadros.

•

ec%nico4  otores, ec%nico4 otores, Tuberías, etc.

•

estructuras44 Aislamientos, Filtraciones, e-foliación. #dificios y estructuras !ontrol de calidad

•

#lectrónica4  'ise"o #lectrónica4 'ise"o,, !erificación, 'iagnóstico, etc.

•

ontajes mec%nicos4 al funcionamiento, fallos, an%lisis. !ontrol y procesos

•

+ndustria del automó!il.

•

etalurgia.

•

+ndustrias del 1l%sticos 1l%sticos..

•

1etroquímicas. %nsayos no destructivos

•

/a!idades e inclusiones en sólidos.

•

'elaminación.

•

'etección de corrosión

•

e(clas y  y aleaciones. aleaciones. -isión nocturna

•

)eguridad.

•

0úsqueda y rescate.

 

-eterinaria •

Fracturas.

•

Lesiones musculares. )nvestigación y desarrollo

•

#studio de flujos de calor.

•

#studios biológicos.

•

#!aluación de nue!os productos. productos. %lectromedicina

•

'ermatología.

•

)istema circulatorio.

•

ncología.

•

edicina deporti!a. #n el presente trabajo se enfocar% las aplicaciones en las %reas de instalaciones elctricas y mec%nicas. "plicaciones en instalaciones eléctricas

Las aplicaciones elctricas representan el principal uso de las facilidades y utilidades que ofrecen los equipos de Termografía +nfrarroja. #n los sistemas elctricos una inspección infrarroja permite identificar los  los  problemas  problemas causados por las relaciones corrienteYresistencia corrienteYresistencia,, las fallas son causadas usualmente por cone-iones sueltas o deterioradas, corto  circuitos, corto circuitos, sobrecargas, cargas desbalanceadas, componentes que se $an instalado inapropiadamente o falla del componente en sí. A continuación continuación se describen las causas m%s comunes de falla4 "lta 3esistencia %léctrica2 #s la causa m%s común c omún de e-ceso de temperatura en equipos elctricos y líneas de  de potencia potencia.. 'e acuerdo con la la  ley de $m $m,, la potencia disipada del elemento 9y el calentamiento resultante : es igual al cuadrado de la corriente multiplicado por la resistencia 9 1[+* :. /uando la corriente de línea se mantiene constante y la resistencia es mayor que la nominal, se disipa una potencia adicional y ocurre un incremento anormal de temperatura, significando costos y peligro. /uando se tiene un punto con alta resistencia, el calor generado se transfiere al conductor c onductor adyacente y al aire. Hna imagen termogr%fica de este punto mostrara el %rea caliente en la cone-ión y una disminución gradual de la temperatura a medida que aumenta la distancia desde la cone-ión. !orto !ircuito2 /uando ocurre un corto en una línea de potencia, la duración es usualmente bre!e, con

resultados inmediatos y desastrosos. )in embargo, un corto circuito dentro de un componente de operación se puede detectar y diagnosticar usando la Te Termografía rmografía +nfrarroja ya que la sección en corto causara e-cesi!o flujo de corriente generando calentamiento.

 

!ircuito "ierto2 Hn elemento operando en condiciones de temperatura inferior a la normal, puede ser una indicación de que el circuito se encuentra abierto. #ste tipo de falla es común en en  capacitores capacitores  de circuitos integrados, resistores,  resistores, fuentes de fuentes de suministro de potencia, etc. !orrientes )nductivas2 Las corrientes inducti!as pueden causar e-cesi!o calentamiento dentro del elemento

o componente ferroso que est%n dentro del campo magntico de un equipo de gran capacidad como por ejemplo un generador principal. Tierras %nergi+adas2 Las tierras energi(adas son un fenómeno común en las instalaciones de una planta.

/uando esto ocurre, usualmente se genera alta temperatura, por lo que no es difícil identificarla termogr%ficamente. Las siguientes clases de equipos deben incluirse dentro de un programa programa  de monitoreo y mantenimiento basado en la condición4 Transformadores de potencia y monitoreo, seccionadores, interruptores, trampas &uestaciones %léctricas2 Transformadores de de  control control  de los equipos, etc. de onda, barrajes, aisladores,  aisladores, banco de banco de baterías, tableros de  tierra de las Líneas de Transmisión2 1untos de cone-ión entre los aisladores y la línea, cone-iones de tierra  estructuras, etc. 3edes de /istriución2 1untos de cone-ión entre los aisladores y la línea, cone-iones de tierra de las

estructuras, transformadores de potencia, cortacircuitos, pararrayos, empalmes primarios y secundarios 9 puentes :, etc. 0lantas de $anufactura. /entro de control de motores, subestación elctrica, motores elctricos, etc. %quipos de !omunicaciones !omunicaciones22 /entros de control, subestación elctrica, etc. !riterios de análisis para sistemas eléctricos2

1ara e!aluar la se!eridad de una falla, se usa el /riterio 'elta de Temperatu Temperatura. ra. #n este criterio, se determina la diferencia de temperaturas entre el punto que presenta la falla y un punto de referencia. #sta referencia r eferencia presenta típicamente la temperatura  temperatura ambiente  ambiente o es un equipo que esta trabajando a las mismas condiciones del equipo comparado. #n el criterio 'elta de Temperatura Temperatura e-isten normas o normas o est%ndares usados por Termógrafos para Termógrafos  para e!aluar yYo clasificar la diferencia de temperatura resultante4 •

•

C. Los criterios establecidos por la +nternacional #lectric Testing Associat Association ion +nc. < >#TA T)