Termografía infrarroja sin imagen y monitoreo de temperatura

Estos sistemas son más sencillos y se conocen como radiómetros, termómetros infrarrojos o pirómetros. Registran la radiación emitida por el cuerpo y convierten el voltaje de salida del detector del instrumento en un valor calibrado de temperatura, mostrado como una lectura en la pantalla.

Tipos de sensores de temperatura sin imagen

Termómetros infrarrojos

Los termómetros infrarrojos utilizan sistemas ópticos y detectores infrarrojos para medir temperaturas superficiales de forma remota. Son fundamentales en situaciones donde el contacto físico resulta impráctico o peligroso, permitiendo evaluaciones térmicas rápidas y precisas, esenciales para diagnósticos en tiempo real.

Pirómetros

Los pirómetros están especializados en medir temperaturas elevadas. Se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales como la metalurgia, producción de vidrio y control de procesos térmicos. Estos instrumentos cuentan con anchos de banda espectrales estrechos para maximizar la precisión de las mediciones bajo condiciones térmicas extremas.

Radiómetros

Los radiómetros detectan y miden la radiación infrarroja emitida sin generar imágenes térmicas detalladas. Se utilizan principalmente en entornos industriales y laboratorios controlados, facilitando evaluaciones térmicas rápidas y precisas.

Sistemas de monitoreo de temperatura en línea para el seguimiento de condiciones

Medición continua de temperatura

Los sistemas de monitoreo en línea utilizan diversos sensores de temperatura para evaluar continuamente las condiciones térmicas en activos industriales. El sensor PT100 (termómetro de resistencia de platino) es particularmente utilizado debido a su alta precisión, estabilidad y idoneidad para mediciones continuas a largo plazo.

Otros sensores de temperatura utilizados

• Termopares: Muy utilizados por su amplio rango de temperaturas y tiempos de respuesta rápidos.
• Termistores: Valorados por su alta sensibilidad y mediciones precisas en rangos de temperatura limitados.

Integración con plataformas de monitoreo de condición basadas en la nube

La integración de sensores de temperatura, incluyendo el ampliamente utilizado PT100, en plataformas basadas en la nube permite el acceso remoto a datos en tiempo real, diagnósticos y análisis predictivos de tendencias. Esta capacidad reduce significativamente los tiempos de inactividad, mejora los procesos de toma de decisiones y optimiza las estrategias de mantenimiento.

Sensores integrados de vibración y temperatura

Sensores integrados multifuncionales

El monitoreo avanzado integra cada vez más el análisis de vibraciones con la medición de temperatura. Estos sensores multifuncionales proporcionan datos completos sobre la condición del equipo, permitiendo la correlación entre anomalías térmicas y vibraciones mecánicas, esenciales para diagnósticos predictivos.

Aplicaciones técnicas y ventajas

• Detección temprana de fallas en desarrollo mediante la correlación de datos de temperatura y vibración.
• Mayor precisión en el mantenimiento predictivo, reduciendo tiempos de inactividad operativa y riesgos.
• Adquisición y análisis eficiente de datos mediante tecnología de sensores integrados, mejorando la efectividad general del monitoreo de condición.

Guías para la selección e instalación de sensores

• Considerando los requerimientos específicos de la aplicación, evalúe las especificaciones del sensor, incluyendo precisión, tiempo de respuesta y robustez ante condiciones ambientales.
• Para obtener datos precisos y representativos del monitoreo, determine estratégicamente la ubicación del sensor utilizando principios de transferencia de calor, vibraciones mecánicas y dinámica operacional.

Cámaras termográficas

Estos sistemas utilizan detectores bidimensionales que miden la radiación emitida por un objeto y luego procesan la información electrónicamente, generando una imagen que representa el patrón térmico de la superficie del objeto estudiado. Una cámara termográfica produce una imagen en tiempo real que permite visualizar la información en forma de fotografía de radiación térmica. La imagen producida por una cámara infrarroja se denomina termograma.

Las cámaras termográficas han evolucionado significativamente desde sus primeras aplicaciones militares a mediados del siglo XX hasta convertirse en herramientas de diagnóstico versátiles utilizadas en múltiples sectores industriales. Las cámaras termográficas modernas integran ópticas avanzadas, detectores sensibles y potentes capacidades de procesamiento de imágenes, lo que permite análisis térmicos precisos.

Componentes principales

• Lente infrarroja: Lentes especialmente diseñadas que enfocan la radiación infrarroja hacia el detector.
• Detector térmico (sensor): Convierte la radiación infrarroja capturada en señales eléctricas que crean la imagen térmica.
• Sistema óptico: Utiliza espejos y prismas para dirigir la radiación infrarroja hacia el sensor.
• Pantalla (visor): Proporciona imágenes térmicas en tiempo real al usuario.
• Sistema de enfoque: Permite obtener imágenes claras y nítidas mediante un enfoque ajustable.
• Batería: Suministra la energía necesaria para el funcionamiento de la cámara.
• Almacenamiento de imágenes: Permite almacenar imágenes térmicas para análisis posteriores.
• Carcasa de la cámara: Protege los componentes internos y facilita un uso ergonómico.

Principios de funcionamiento

Las cámaras termográficas funcionan bajo el principio fundamental de que todo objeto cuya temperatura esté por encima del cero absoluto (-273.15°C) emite radiación infrarroja. La intensidad de esta radiación emitida varía directamente con la temperatura: los objetos más calientes emiten más radiación infrarroja, mientras que los objetos más fríos emiten menos. El lente de la cámara capta esta radiación y la enfoca sobre un sensor, el cual convierte esta radiación en señales eléctricas creando una imagen térmica visible en la pantalla de la cámara. Estas imágenes muestran claramente patrones térmicos, permitiendo al usuario identificar rápidamente anomalías térmicas, fugas de calor o ineficiencias del equipo.

Características clave

Al seleccionar y utilizar cámaras termográficas, considera estas características técnicas esenciales:

Resolución térmica y óptica

• Resolución del detector: Las cámaras modernas suelen usar detectores de matriz de plano focal (FPA) (por ejemplo, 320x240, 640x480 píxeles). Una mayor resolución proporciona imágenes más detalladas.
• Resolución espacial (IFOV - Campo de visión instantáneo): Determina el menor detalle detectable a una distancia específica, definiendo así la capacidad de la cámara para identificar claramente objetos pequeños o anomalías térmicas.
• Campo de visión (FOV): Dictado por la elección del lente. Lentes con mayor campo visual (distancia focal corta) cubren áreas más grandes pero reducen el detalle, mientras que lentes de campo visual reducido (distancia focal larga) proporcionan más detalle a mayores distancias.

Rango de temperatura y sensibilidad térmica

• Rango de temperatura: Define las temperaturas mínima y máxima que la cámara puede medir. Seleccionar un rango adecuado es crucial para cubrir completamente las temperaturas encontradas.
• Sensibilidad térmica (NETD - Diferencia equivalente de temperatura de ruido): Indica cuán efectivamente la cámara puede detectar pequeñas diferencias de temperatura. Valores NETD bajos (por ejemplo, <0.05°C) implican mayor sensibilidad y mejor detección de variaciones térmicas pequeñas.

Rango espectral

Las cámaras infrarrojas operan en rangos espectrales específicos:

• Infrarrojo de onda larga (LWIR): El más común (8-14 µm). Apropiado para aplicaciones generales industriales y de mantenimiento.
• Infrarrojo de onda media (MWIR): Normalmente son cámaras refrigeradas (3-5 µm). Ideal para aplicaciones especializadas que requieren alta sensibilidad, como vigilancia a larga distancia o investigación.

Frecuencia de imagen y velocidad de adquisición

• Frecuencia de imagen (FPS): Número de imágenes capturadas por segundo. Altas frecuencias (30-60 fps o superiores) son importantes para monitorear procesos dinámicos o de rápido movimiento en tiempo real.
• Velocidad de adquisición de imagen: Crítica en situaciones donde deben monitorearse de cerca cambios rápidos de temperatura.

Cámaras radiométricas y no radiométricas

• Cámaras radiométricas: Permiten medición precisa de temperatura en cada píxel, fundamentales para análisis cuantitativos.
• Cámaras no radiométricas: Proporcionan imágenes térmicas sin medición exacta de temperaturas, útiles principalmente para evaluaciones cualitativas.

Funciones avanzadas y características de análisis

Las cámaras térmicas modernas ofrecen funciones que mejoran las capacidades de análisis:

• Paletas de colores ajustables: Facilitan una mejor interpretación de imágenes térmicas aplicando colores o escalas de grises a diferentes rangos de temperatura.
• Ajustes de Span y Level: Permiten al usuario mejorar manualmente el contraste y brillo de las imágenes, destacando eficazmente las diferencias de temperatura.
• Herramientas de análisis: Funciones de software integradas como perfiles de temperatura, comparación de imágenes y herramientas de anotación ofrecen mayor profundidad en el análisis y simplifican el proceso de elaboración de informes.

Buenas prácticas para obtener imágenes térmicas precisas

Para conseguir resultados confiables en inspecciones termográficas, aplica estas mejores prácticas:

• Calibración de cámara: Calibra regularmente la cámara para garantizar precisión.
• Consideraciones ambientales: Evita inspeccionar superficies muy reflectantes o en condiciones ambientales que cambien rápidamente y puedan distorsionar las lecturas.
• Distancia y ángulo óptimos: Mantén las distancias y ángulos recomendados entre la cámara y el objeto para minimizar errores de medición.
• Múltiples perspectivas: Captura imágenes térmicas desde diferentes ángulos para verificar anomalías y asegurar un análisis integral.
• Mantenimiento regular: Limpia frecuentemente los lentes, inspecciona el equipo regularmente y almacena la cámara adecuadamente.
• Capacitación del operador: Asegura que los operadores comprendan la funcionalidad de la cámara, ajustes e interpretación de imágenes térmicas para un diagnóstico preciso.