Termografics, termografía aplicada al mantenimiento predictivo de instalaciones y equipos

Les dejamos un  par de videos elaborados por Termografics con ejemplos de aplicaciones de la termografía infrarroja

El primero muestra el uso de la termografía infrarroja aplicada en sistemas eléctricos y mecánicos,  mientras que el segondo aplicada a edificios, instalaciones fotovoltaicas, eólicas y térmicas.

 

Termografics es miembro asociado de AETIR, la primera asociación de termografía infrarroja que existe en España, que se presenta en su web de la siguiente manera:

Aunque somos una asociación joven, todos los miembros de la actual Junta, mayoritariamente miembros fundadores de la asociación, tenemos mucha ilusión en este proyecto.

AETIR nace para que la Termografía sea una técnica reconocida por las empresas e instituciones y con el suficiente prestigio como cualquier otra técnica de END (ensayos no destructivos).

Fomentaremos la formación de las personas implicadas en la Termografía, tanto los distribuidores de equipos como los técnicos que realizan las inspecciones termográficas.

Desde AETIR ofrecemos información sobre la termografía y las posibles aplicaciones tanto a asociados como a empresas o instituciones que deseen conocer las ventajas de esta técnica, así como los equipos y formación necesarios para la realización de los trabajos.

Impulsaremos el uso de la Termografía en cada una de las aplicaciones conocidas y ofrecemos nuestra colaboración para todas las nuevas aplicaciones que puedan aparecer.

Más información: http://www.aetir.com

Las cámaras de termografía “traducen” la radiación infrarroja de los cuerpos y objetos a una escala de colores visible para el ojo humano.  Este es un ejemplo de las diferentes paletas que puede tener una cámara de infrarrojos.

Reproducimos a continuación  un interesante artículo sobre la termografía como herramienta profesional en el control de plagas,  escrito por Ian Donovan,  director de prevención predictiva de Amperis.com.

Los materiales de construcción han mejorado cuantitativamente y la capacidad para encontrar plagas se ha dificultado, ya que los nuevos materiales de construcción dificultan la detección de plagas.
En los últimos años, la industria de plagas se ha percatado de que la termografía de infrarrojos puede ayudar, y mucho, en la detección de infestaciones de plagas, detectando la humedad latente de las estructuras. En este artículo se analiza la utilización de termografía para detectar patrones térmicos asociados a la infestación de insectos, la comprobación de los datos y dificultades especiales relacionadas con el proceso de observación.

Historia

El control de plagas existe desde el principio de la humanidad. Originariamente, nuestros antepasados, se higienizaban continuamente para quitarse de encima a los insectos. Esencialmente, el control de plagas de insectos se trata de una actividad que se basa en la vista, porque si se pueden ver, se puede acabar con ellos.
De esta manera, el hombre se tuvo que especializar en el control de plagas de insectos.
La profesión se expandió y avanzó.

El uso de productos químicos se convirtió en uno de las principales soluciones. Una vez se localizaba la plaga, el uso de productos químicos era la respuesta. La Industria descubrió una amplia variedad productos químicos que tenían gran éxito en el control de plagas, sin embargo, algunos de estos productos químicos, como el DDT, producen graves efectos secundarios como mutaciones y desintegración de cadenas de ADN, así como una progresiva resistencia de las plagas a los distintos productos químicos.

Llegaban los años 80 y la población de plagas comenzaba nuevamente a expandirse. Los profesionales de plagas, sin embargo, aún se basaban en la vista para localizar las plagas.

plaga de termitas

Los avances técnicos de la construcción, proporcionaron nuevos hábitos y fuentes de alimento para los insectos. Las placas de yeso han sustituido al torno y al yeso, proporcionando resistencia uniforme y facilitando la instalación, pero, por desgracia, se han convertido en una gran fuente de alimento para los insectos que se alimentan de celulosa, como las termitas.

Las pequeñas aberturas pueden permitir la entrada de pequeñas termitas aladas que pueden convertirse en una reina termita capaz de crear una colonia de millones de termitas o permitir la entrada de otras plagas de insectos como hormigas. Algunas plagas como las abejas no necesitan aperturas hechas por el hombre o por la contracción y dilatación natural de los materiales, sino que crean su propia entrada penetrando el material.

Las plagas de insectos viven prácticamente ocultas a la vista y casi siempre son descubiertas cuando salen de su escondite buscando comida.

Uso termografía como herramienta de detección de plagas

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.

conductos de termitas vistos con infrarrojos
Conductos de termitas vistos con infrarrojos

termitas en el techo vistas con cámaras termográfica
Termitas en el techo vistas con cámaras termográfica

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 de un termógrafo, 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 preste servicios en la lucha contra las plagas debe ser consciente de que en una gran mayoría de los casos, las anomalías pueden ser muy pequeñas y pueden ser fácilmente pasadas por alto.

Localizar una infestación de termitas en su primera etapa, podría ahorrar miles e incluso decenas de miles de euros en daños. Por otra parte, la localización de tóxicos derivados de estas plagas puede prevenir enfermedades.

Usos adicionales de la termografía en el control de plagas

La termografía es de gran ayuda para localizar roedores y nidos de pequeños animales 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 frio 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:

  1. 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.
  2. 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.

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.

Desafios especiales

El exterminador de plagas se encuentra con desafíos inusuales, algunos de los cuales deberían ser tratados en profundidad en otro momento, sin embargo, ciertos retos deben ser mencionados:

  • El control de plagas por termografia debería ser considerado como una especialidad. Es más fácil utilizar la termografia 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.


La emisividad

La emisividad es la medición de la capacidad de un objeto para emitir energía infrarroja. Cuando más caliente es un objeto, más energía infrarroja emitirá. La emisividad puede tener un valor de 0 (espejo brillante, reflector perfecto) a 1,0 (radiador de Planck, emisor perfecto). La mayoría de las superficies orgánicas, pintadas u oxidadas tienen valores de emisividad cercanos a 0,95. Si va a realizar inspecciones cualitativas, deje la emisividad fijada a entre 0,9 y 1. Si necesita medir valores reales de temperatura, fije el valor de emisividad según la del material del objeto que vaya a medir. Si lo que necesita es precisión, tendrá que buscar el valor de la emisividad del material antes de tomar la medición. A continuación adjuntamos una tabla con los valores de emisividad de los materiales más comunes.

Valores de emisividad de materiales comunes
Material
Emisividad*
Aluminio, pulido
0,05
Aluminio, superficie rugosa
0,07
Aluminio, muy oxidado
0,25
Placa de amianto
0,96
Tela de amianto
0,78
Papel de amianto
0,94
Pizarra de amianto
0,96
Latón, mate, deslustrado
0,22
Latón, pulido
0,03
Ladrillo, común
0,85
Ladrillo, vidriado, basto
0,85
Ladrillo, refractario, basto
0,94
Bronce, poroso, basto
0,55
Bronce, pulido
0,1
Carbono, purificado
0,8
Hierro fundido, fundición esbozada
0,81
Hierro fundido, pulido
0,21
Carbón, en polvo
0,96
Cromo, pulido
0,1
Arcilla, cocida
0,91
Hormigón
0,54
Cobre, pulido,
0,01
Cobre, bruñido comercial
0,07
Cobre, oxidado
0,65
Cobre, negro oxidado
0,88
Cinta aislante, plástico negro
0,95
Esmalte **
0,9
Formica
0,93
Terreno congelado
0,93
Vidrio
0,92
Vidrio, escarchado
0,96
Oro, pulido
0,02
Hielo
0,97
Hierro, laminado en caliente
0,77
Hierro, oxidado
0,74
Hierro, chapa galvanizada, bruñido
0,23
Hierro, chapa, galvanizado, oxidado
0,28
Hierro, brillante, grabado
0,16
Hierro, forjado, pulido
0,28
Barniz, Bakelite
0,93
Barniz, negro, mate
0,97
Barniz, negro, brillante
0,87
Barniz, blanco
0,87
Hollín
0,96
Plomo, gris
0,28
Plomo, oxidado
0,63
Plomo, rojo, en polvo
0,93
Plomo, brillante
0,08
Mercurio, puro
0,1
Níquel, en hierro fundido
0,05
Níquel, puro pulido
0,05
Pintura, acabado en plata**
0,31
Pintura, óleo, media
0,94
Papel, negro, brillante
0,9
Papel, negro, mate
0,94
Papel, blanco
0,9
Platino, puro, pulido
0,08
Porcelana, vidriada
0,92
Cuarzo
0,93
Goma
0,93
Laca, negra, mate
0,91
Laca, negra, brillante
0,82
Nieve
0,8
Acero, galvanizado
0,28
Acero, muy oxidado
0,88
Acero, recién laminado
0,24
Acero, superficie rugosa
0,96
Acero, rojo oxidado
0,69
Acero, chapa, niquelado
0,11
Acero, chapa, laminado
0,56
Papel de alquitrán
0,92
Estaño, bruñido
0,05
Tungsteno
0,05
Agua
0,98
Cinc, chapa
0,2

Los componentes mecánicos se deterioran debido a la carga que soportan, las vibraciones la corrosión y su propio envejecimiento. Esto provoca la fricción de las partes mecánicas (acoplamientos, engranajes, cojinetes, etc.), produciéndose un sobrecalentamiento.

Hay que tener en cuenta que las imágenes térmicas muestran las condiciones de funcionamiento a través de la temperatura superficial, que nos dará una estimación aproximada de la temperatura interna.

En cuando al procedimiento, hay que tener en consideración que los problemas mecánicos se suelen encontrar comparando las temperaturas de superficie de elementos similares que funcionen en circunstancias parecidas. Lo más aconsejable es crear una rutina de inspección, para disponer de imágenes de referencia para comparar en posteriores inspecciones.

El mantenimiento termográfico debe hacerse cuando los motores están trabajando en sus condiciones normales de trabajo. La temperatura de funcionamiento normal de un motor la encontraremos en su placa de características.

Los componentes a capturar en una termografía de un motor son los siguientes: El cuerpo del motor, el acoplamiento del eje, el rodamiento del motor y eje y el cuadro de conexiones

La termografía puede ser una herramienta para detectar problemas mecánicos, aunque el análisis se debe completar con otras técnicas y equipos: Analizador de vibraciones, Analizador de aislamiento, Dispositivos de alineación por láser, Pinza amperimétrica o analizador de calidad eléctrica.

Entre problemas que podemos encontrar en motores, enumeraremos los siguientes:

Flujo de aire insuficiente (limpieza de las parrillas de admisión).

Desequilibrio de tensión o sobrecarga (el problema más habitual), que ha de confirmarse con una pinza amperimétrica o analizador de calidad eléctrica.

Fallo inminente en el rodamiento (complementar con análisis de vibraciones).

Fallo en el aislamiento (usar un comprobador de aislamiento).

Mala alineación del eje (complementar con un análisis de vibraciones).

Termografía de elementos mecánicos.  Su comportamiento térmico puede servirnos para un mejor análisis del funcionamiento de los mismos.

La revisión de la temperatura superficial de los conductos de refrigeración es un método muy útil y sencillo de comprobar su estado y localizar, mediante las variaciones en la temperatura de la superficie, posibles pérdidas de frío por defectos en el aislamiento o acumulación de humedades, detectando cualquier anomalía térmica causada por un menor espesor del aislamiento debido al desgaste, caída, falta del aislamiento adecuado o acumulación de líquido provocado por la condensación.

El uso de de la calefacción por suelo  radiante es conocido y utilizado desde hace muchos años, sobre todo en los paises del norte de Europa.

En estos últimos años también en España se está popularizando el uso de esta técnic,  especialmente por la proliferación de calderas y tecnologías de baja temperatura que permiten un máximo rendimiento con el suelo radiante.

Bombas de calor a base de geotermia o aerotermia, calderas de consensación, energía solar.  Todas estas tecnologías se aprovechan al máximo con un sistema de suelo  radiante donde la temperatura del agua de calefacción es baja en proporción a los sistemas tradicionales por radiador.

En estas instalaciones, la termografía nos ofrece unas posibilidades muy grandes de análisis de funcionamiento y rendimiento.  Para poder realizar una visualización de los circuitos es necesario provocar un contraste máximo a la instalación. Partir de una temperatura de la estancia baja e inyectar el agua a una temperatura alta.  En este momento podemos analizar con detalle el paso de tubos, compensación de circuitos, interferencias con mobiliario, etc.

Teoría del Infrarrojo

Inicio del Infrarrojo:

El astrónomo ingles sir Guillermo Herschel descubrió la radiación de “calor oscuro” en 1800. En 1880 el término “infrarrojo” fue acuñado. Samuel Langley inventó el bolómetro el cual mide las variaciones de la resistencia durante el calentamiento. En 1901 un bolómetro podía detectar una vaca a 400 metros. Después de la Segunda Guerra Mundial, muchos países invierten cantidades enormes de dinero en infrarrojo para el uso militar. En 2002 ZyTemp diseña el termómetro infrarrojo más compacto, la batería de mayor vida (uso continuo de 70 horas) y el termómetro infrarrojo más accesible por la tecnología SoC de su propiedad y la tecnología base MEMS así como el sensor termal más avanzado.

Qué es la Radiación Infrarroja:

Es exactamente igual que cualquier rayo de luz, es una radiación electromagnética de baja frecuencia y una longitud de onda larga.

Cada cuerpo que habita el universo tiene una temperatura. Personas, rocas, estrellas y materiales, todos emitimos una radiación gracias al calor que generamos. Esa luz calorífica es la radiación infrarroja, se ubica en un sitio del espectro electromagnético que el ser humano no puede ver a simple vista.
Todos los cuerpos a una Temperatura superior del cero absoluto, (-273º C.) emiten Energía Infrarroja.

Porqué no podemos ver el infrarrojo

El ojo humano esta diseñado para la luz del sol, solo 2 especies de animales se han identificado para poder detectar infrarrojo, la serpiente y el escarabajo. Pero usted si puede detectar el infrarrojo por su piel, usted puede sentir el calor del Infrarrojo. Por ejemplo, cuando su coche es calentado excesivamente por el sol, usted arranca el coche y prende el aire acondicionado, se refresca el aire pero usted todavía siente por unos segundos el aire caliente, ese es Infrarrojo venido del interior del coche, detectado por su piel (sensor). Podemos utilizar la tecnología Infrarroja para aprender que la temperatura de la radiación en su coche puede alcanzar los 80º C.

Cómo funciona

El sensor recibe la minúscula Energía Infrarroja (generalmente 0.0001 volt) del blanco u objeto a medir, la amplifica con una precisión de amper y la convierte en salida del voltaje. El CPU entonces digitaliza la señal a 16bit por medio de un convertidor análogo a Digital. La unidad aritmética después soluciona la ecuación de la temperatura por las leyes estimadas Nobel-Prized y compensa la temperatura ambiente y efecto de la emisividad, usted consigue la temperatura del blanco en segundos o fracciones de segundo de oprimir el gatillo de su termómetro.

¿Puede el Infrarrojo medir la temperatura del aire?:

Si y No. No, porque el aire no emite energía infrarroja y la emisividad sería demasiado baja para detectar.
Si, porque usted puede detectar a través de cualquier cosa que tenga la misma temperatura del aire como la hoja de un árbol, la hierba bajo la sombra esto al aire libre y en interiores su escritorio, un pedazo de papel, la rejilla de salida del aire acondicionado etc. estos objetos tienen la misma temperatura que el aire.
La manera de ?Medir el aire? es seleccionar un objeto que tenga la misma temperatura que el aire

Qué es la Emisividad

La emisividad es la relación de radiación infrarroja emitida por un objeto, su capacidad para emitir dicha energía puede ser medida y de esta manera ajustar el valor en los termómetros infrarrojos. La comprensión de la emisividad de un objeto, o su característico “resplandor” o “brillo” es un componente crítico en el manejo apropiado de medición infrarroja. Hay muchas variables que afectan la emisividad de un objeto específico, tal como la longitud de onda, el campo de visión, la forma geométrica y la temperatura. Las superficies donde tenemos que hacer ajuste de emisividad para medir correctamente la temperatura son las que tengan mucha reflexión, acabado espejo o brillen considerablemente. Usted puede consultar las tablas de valores de emisividad de materiales metálicos y no metálicos para tomar como base en sus mediciones de rutina.