Fundamentos de imágenes térmicas: cómo la termografía infrarroja permite la medición de temperatura sin contacto

Análisis del sector · 15 de marzo de 2020
Análisis del sectorImágenes térmicasTermometría infrarroja

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15 de marzo de 2020

El principio básico de la termografía es la radiación infrarroja. Cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto (-273,15 °C) irradia rayos infrarrojos: ondas electromagnéticas invisibles para el ojo humano, con longitudes de onda típicamente entre 0,75 μm y 1000 μm. Las cámaras térmicas capturan esta radiación con detectores de infrarrojos, la convierten en señales eléctricas y, en última instancia, generan un mapa de distribución de temperatura en pseudocolor: una imagen térmica.

Radiación infrarroja: la base física de todas las imágenes térmicas

El principio básico de la termografía es la radiación infrarroja. Cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto (-273,15 °C) irradia rayos infrarrojos: ondas electromagnéticas invisibles para el ojo humano, con longitudes de onda típicamente entre 0,75 μm y 1000 μm. Las cámaras térmicas capturan esta radiación con detectores de infrarrojos, la convierten en señales eléctricas y, en última instancia, generan un mapa de distribución de temperatura en pseudocolor: una imagen térmica.

La intensidad de la radiación infrarroja depende tanto de la temperatura del objeto como de las características de su superficie. Una temperatura más alta significa una radiación más fuerte. Las características de la superficie (específicamente la emisividad) también afectan la intensidad de la radiación. El metal pulido tiene una emisividad muy baja (alrededor de 0,05-0,1), lo que significa que la mayor parte de la radiación infrarroja se refleja en lugar de emitirse. Los materiales no metálicos como óxidos, plásticos y pinturas tienen una mayor emisividad (aproximadamente 0,7-0,95), lo que los hace más adecuados para la medición de temperatura por infrarrojos.

Comprender los principios de la radiación infrarroja es esencial para utilizar las cámaras térmicas de forma eficaz. Si se desconoce la emisividad del objeto objetivo, las lecturas de temperatura serán inexactas. Por ejemplo, medir una placa de aluminio pulido con una cámara térmica puede arrojar una lectura de sólo la mitad de la temperatura real, porque la cámara interpreta la radiación ambiental reflejada de la placa como la propia radiación de la placa. Por este motivo es fundamental establecer el parámetro de emisividad correcto antes de realizar la medición.

Especificaciones clave de la cámara térmica: resolución, NETD y rango de temperatura

A la hora de seleccionar una cámara térmica, tres parámetros son decisivos. Si se equivoca, los resultados se verán comprometidos.

Primero: resolución infrarroja. La resolución determina la claridad de la imagen térmica: una resolución más alta significa más detalles en la imagen térmica. Las resoluciones comunes incluyen 160 × 120 (aproximadamente 20 000 píxeles), 320 × 240 (aproximadamente 77 000 píxeles) y 640 × 480 (aproximadamente 310 000 píxeles). La resolución de 160×120 se adapta al escaneo rápido y a la inspección general; 320×240 es la opción equilibrada para la mayoría de las aplicaciones industriales; 640×480 se adapta a análisis finos, como la detección de diferencias mínimas de temperatura en componentes electrónicos.

Segundo: NETD (diferencia de temperatura equivalente al ruido). NETD representa la diferencia de temperatura más pequeña que una cámara térmica puede resolver, medida en mK (milikelvin). Un NETD más bajo significa una mayor sensibilidad a pequeñas diferencias de temperatura. Generalmente, las cámaras con NETD por debajo de 50 mK satisfacen la mayoría de las necesidades industriales; por debajo de 20 mK es de primera calidad, adecuado para investigación y pruebas de precisión.

Tercero: rango de temperatura. Diferentes aplicaciones requieren diferentes rangos. La inspección de equipos eléctricos normalmente necesita entre -20 °C y +150 °C; la inspección de hornos industriales necesita de 0°C a +1000°C o más; La inspección de pérdida de calor del edificio necesita de -20 °C a +60 °C. La cámara térmica portátil de la serie PK63 admite -55°C a +1580°C, cubriendo la mayoría de las aplicaciones, desde inspección de edificios hasta metalurgia.

PK61 / PK62 / PK63: tres modelos que abarcan desde el cribado rápido hasta el análisis de precisión

La línea de productos de imágenes térmicas respaldada por FangService incluye tres modelos que cubren todo el espectro, desde el nivel básico hasta el profesional. Comprender las diferencias es el paso final en la selección.

La PK61 es una cámara térmica de bolsillo diseñada para una detección rápida. Su principal ventaja es la portabilidad: lo suficientemente pequeño como para caber en un bolsillo y lo suficientemente liviano para llevarlo todo el día. El funcionamiento es sencillo: encender, apuntar, leer: se completan tres pasos. Adecuado para: inspecciones rutinarias de temperatura de gabinetes eléctricos, evaluaciones rápidas de sistemas HVAC y localización preliminar de fugas en edificios. El PK61 tiene una resolución infrarroja moderada y un NETD de alrededor de 50 mK, lo que satisface las necesidades generales de inspección.

El PK62 es un termómetro infrarrojo (pistola IR) diseñado para medir la temperatura puntual. A diferencia de una cámara térmica, un termómetro infrarrojo mide la temperatura en un solo punto: apunte, presione y aparecerá un número de temperatura en la pantalla. Las ventajas del PK62 son alta precisión (normalmente de ±1°C a ±2°C), respuesta rápida (normalmente menos de 1 segundo) y costo relativamente bajo. Adecuado para: medición precisa de temperatura en un solo punto, como temperatura del cojinete del motor, temperatura de la superficie de la tubería y control de temperatura en el procesamiento de alimentos.

La PK63 es una cámara térmica portátil de alta resolución, el modelo de nivel profesional de la línea de productos. Presenta una resolución infrarroja más alta, un NETD más bajo y un rango de temperatura más amplio. El PK63 también admite grabación de vídeo y análisis de temperatura en tiempo real, adecuado para aplicaciones que requieren datos de temperatura detallados y análisis de tendencias. Adecuado para: diagnóstico de fallas de equipos, pruebas de I+D y aplicaciones que requieren informes de inspección profesionales.

Cuatro escenarios típicos de aplicación de imágenes térmicas

La tecnología de imágenes térmicas tiene amplias aplicaciones en la industria, la construcción y la seguridad. Éstos son los cuatro escenarios más típicos.

Primero: mantenimiento predictivo de equipos eléctricos. Los puntos de conexión eléctrica (como disyuntores, contactores, juntas de barras) generan un calor anormal cuando aumenta la resistencia de contacto; esta es una señal temprana de falla del equipo. El escaneo de gabinetes eléctricos con una cámara térmica bajo carga puede detectar estos puntos calientes con anticipación, lo que permite el mantenimiento antes de que se produzca el disparo del equipo. Esta es la aplicación de tecnología de imágenes térmicas más madura y con mayor retorno de la inversión.

Segundo: detección de pérdida de calor en edificios. Los defectos en el aislamiento de la envolvente de los edificios causan anomalías de temperatura localizadas: en invierno, las áreas mal aisladas aparecen brillantes (cálidas) en las imágenes térmicas, mientras que las áreas bien aisladas aparecen oscuras (frías). Las cámaras térmicas localizan rápidamente defectos de aislamiento, lo que guía la reparación y la modernización para ahorrar energía.

Tercero: monitoreo del estado de los equipos industriales. La fricción anormal en equipos giratorios como motores, bombas y ventiladores provoca un aumento de temperatura. El escaneo regular de estos dispositivos con una cámara térmica establece una línea base de temperatura; Una vez que se detectan aumentos anormales de temperatura, se puede programar la inspección.

Cuarto: vigilancia de la seguridad. En condiciones de poca luz o en completa oscuridad, las cámaras térmicas generan imágenes a través de diferencias de temperatura y se utilizan para vigilancia de seguridad y operaciones de búsqueda y rescate.

Consejos prácticos para equipos de ingeniería y mantenimiento

La termografía integral no es un dispositivo que se compra y se olvida: es un proceso de mantenimiento continuo. Un flujo de trabajo completo de imágenes térmicas debe incluir: establecimiento de una línea base de temperatura del equipo (primera inspección), reinspección periódica (frecuencia basada en la criticidad del equipo), análisis de temperatura anormal (determinando si se necesita mantenimiento), verificación posterior al mantenimiento (confirmando que la temperatura ha vuelto a la normalidad) y archivo de datos (creación de un registro de temperatura de serie temporal).

A la hora de seleccionar un equipo termográfico, el precio por sí solo no debería ser el factor decisivo. Una cámara térmica con mayor resolución y menor NETD cuesta más, pero detecta anomalías más tempranamente; desde la perspectiva de evitar fallas en el equipo, el retorno de la inversión de esta inversión es muy alto. El valor principal de un dispositivo como el PK63 no es la precisión de la medición, sino la capacidad del equipo de mantenimiento para encontrar problemas antes de que el equipo se active.

Los compradores también deben prestar atención a detalles que fácilmente se pasan por alto en los materiales de marketing: si el dispositivo admite la exportación de datos (para integración con sistemas de gestión de mantenimiento); si admite grabación de vídeo (para análisis de procesos dinámicos); si la duración de la batería cubre un día completo de uso en el campo; y si admite el funcionamiento continuo en entornos de alta temperatura. View the Thermal Imaging Detection Instruments Collection

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PK57 and PK58 fixed industrial thermal imagers, PK61 pocket thermal camera, PK62 infrared thermometer, PK63 handheld high-resolution thermal imager — five series covering the complete needs from online monitoring to rapid field screening. High-precision temperature measurement, multi-scenario compatibility — designed for electrical maintenance, building inspection, industrial R&D, and predictive maintenance.

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