El principio físico
Todo cuerpo sobre el cero absoluto emite radiación infrarroja. Para un emisor real, la potencia radiada por unidad de área sigue la ley de Stefan-Boltzmann:
con en kelvin y la emisividad (0 a 1). La dependencia con la cuarta potencia explica la sensibilidad de la técnica: pequeñas diferencias de temperatura producen diferencias de radiación medibles.
Las cámaras industriales trabajan normalmente en la banda de onda larga (≈7,5–14 µm), donde la atmósfera es bastante transparente y los objetos a temperatura ambiente emiten con fuerza.
Qué ve realmente la cámara
La radiación que llega al detector no proviene solo del objeto:
- : lo que emite el objeto, atenuado por la atmósfera ().
- : lo que el objeto refleja de su entorno.
- : lo que emite la propia atmósfera.
Para calcular la temperatura del objeto, la cámara necesita que el termógrafo ingrese la emisividad, la temperatura reflejada aparente, la distancia y la humedad. Un error en esos parámetros es un error en la temperatura.
Emisividad: el parámetro crítico
| Superficie | Emisividad aproximada |
|---|---|
| Cinta aislante negra, pintura mate, goma | 0,90 – 0,95 |
| Acero oxidado | 0,80 – 0,90 |
| Cobre oxidado | 0,60 – 0,80 |
| Acero pulido, cobre brillante | 0,05 – 0,20 |
| Aluminio pulido | ≤ 0,05 |
En superficies de baja emisividad (barras de cobre brillantes, terminales pulidos), la mayor parte de lo que ve la cámara es reflejo. La lectura puede mostrar la temperatura de una luminaria o del propio inspector. Por eso, en inspección eléctrica se prefiere comparar componentes similares (análisis cualitativo) y medir sobre superficies de alta emisividad (aislación, cinta, óxido).
Resolución espacial: ¿la cámara "alcanza" a ver el objeto?
Cada píxel del detector ve un área que crece con la distancia. Esa relación es el IFOV (campo de visión instantáneo), expresado en mrad:
Ejemplo. Una cámara con IFOV de 1,36 mrad a 3 m: cada píxel cubre mm. Para una medición confiable se recomienda que el objetivo cubra al menos 3×3 píxeles, es decir, unos 12 mm. Un terminal de 5 mm a esa distancia se medirá con error por promedio con el fondo. La solución es acercarse, usar un lente teleobjetivo o una cámara de mayor resolución.
Otros factores
- Carga: una falla eléctrica solo se calienta si hay corriente. Se recomienda inspeccionar con al menos 40 % de la carga nominal.
- Viento: en exteriores enfría las superficies y puede ocultar un punto caliente.
- Sol: calienta superficies y genera reflejos.
Aplicaciones en mantenimiento
- Eléctrica: conexiones, sobrecargas y desbalances; ver termografía en tableros eléctricos.
- Motores: ver termografía en motores eléctricos.
- Mecánica y procesos: acoples, rodamientos, refractarios y trampas de vapor (las fugas de vapor y aire se localizan mejor con detección de fugas por cámara acústica).
- Ensayos no destructivos: la termografía activa detecta defectos bajo la superficie.
Para organizar inspecciones periódicas, vea cómo armar un programa de termografía.
Referencias
- ISO 18434-1: Condition monitoring and diagnostics of machines — Thermography — Part 1: General procedures.
- ISO 18436-7: requisitos de calificación del personal de termografía (ver nuestros cursos de termografía).
- ASTM E1934: guía para el examen termográfico de equipos eléctricos y mecánicos.