Documento termografia

1 Electiva 1 Modulo 1 Termografía

POSTGRADO EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO

TEORIA DEL DIAGNOSTICO EN MANTENIMIENTO PREDICTIVO BASADO EN TERMOGRAFIA

Elaborado Por: Ing. Francisco J. Campos L. Pag. 1. INTRODUCCION AL MANTENIMIENTO. 4 * Filosofías de Mantenimiento - Correctivo - Preventivo - Predictivo - Productivo - Comparación de Costos entre las Filosofías * Objetivo del Mantenimiento * Programas de Manto Predictivo - Lineamientos a Seguir - Selección de Equipos a Monitorear - Secuencia del Monitoreo - Monitoreo, Detección y Análisis - Tendencias y Diagnostico - Variables a Medir en el Predictivo 2 VARIABLE TEMPERATURA 10 * Por que Medir Temperatura * Equipos de Monitoreo de Temperatura - Sistemas de Monitoreo Fijos - Termocuplas - RTD´s - Termistores - Pinturas Térmicas - Pirómetros Ópticos - Sistemas de Monitoreo Portátiles - Termómetros de Contacto - Termómetros Ópticos por Radiación - Escalas de Medida de Temperatura - Fahrenheit - Celsius - Kelvin - Rankin


3. TEORIA DE LOS INFRARROJOS 16 * Principio de Funcionamiento * Reseña Histórica * Fenómenos Básicos * Captura de la Radiación * Medición Básica * El Espectro Electromagnético * El Espectro Infrarrojo * Distribución de la Energía Radiada * Factores que Intervienen en la Medición con Infrarrojos - Emisividad - Métodos para Determinar la Emisividad - Reflexión - Transmisión - Ejemplos de Selección de un Termómetro Infrarrojo * Partes de un Sensor Infrarrojo - Sistema Óptico - Sistema de Enfoque - Elementos Detectores - Respuesta Espectral * Justificación Algebraica de los Sensores Infrarrojos 4. INFARRROJOS DE MONITOREO Y CONTROL 37 * Equipos Portátiles de Monitoreo * Equipos Fijos de Control 5. TERMOMETRIA DE SUPERFICIES 42 * Introducción a los Sistemas de Escaneo Térmico * Que son los Sistemas de escaneo Térmico * Sistemas de Escaneo Térmico en Forma Puntual * Ejemplos de Uso de los Sistemas de Escaneo * Sistemas de Escaneo Térmico de Forma Zonal * Ejemplos de Uso de los Sistemas de Escaneo 6. EQUIPOS DE IMAGEN TERMICA 46 * Definición de Análisis Térmico * Definición de Imagen Térmica * Definición de Termografía * Teoría de Toma de Imagen Térmica * Historia de los Equipos de Termografía - Equipos con Tecnología de Sistemas de Escáner


- Equipos con Tecnología de Espejos Rotantes - Equipos con Tecnología F.P.A. * Procesamiento de Imagen * Reportes de Diagnostico * Funciones de Análisis * Beneficios de la Termografía 7. EJEMPLOS DE IMÁGENES TERMICAS 56 * Aplicaciones Generales * Aplicaciones en Mantenimiento Predictivo * Aplicaciones en Instalaciones Eléctricas - En Subestaciones de Media y Alta Tensión - En Equipos de Baja Tensión - En Protecciones - En Motores * Aplicaciones en Equipos Mecánicos - Sistemas de Lubricación - Acoples de Ejes - Chumaceras - Defectos de Lubricantes - Desalineación Entre Ejes - Verificación de Reparaciones - Aplicaciones Generales * Aplicaciones en líneas de Conducción de Fluidos - Líneas de Agua Caliente - Líneas de Vapor * Aplicaciones de Control de Calidad - Industria de Vidrio Moldeado - Industria de Aluminio Moldeado - Industria Automotriz - Industria de Alimentos - Industria Cerámica - Industria Textil - Industria del Vidrio Formada (Gota) - Industria de Luminarias - Industria del Vidrio Laminado * Aplicaciones en la Electrónica * Aplicaciones en la Aeronáutica * Aplicaciones en la Veterinaria * Aplicaciones en los Incendios * Aplicaciones de Búsqueda y Rescate * Aplicaciones en Flujo Vehicular * Aplicaciones en Seguridad 8. ESPECIFICACION DEL EQUIPO TERMOGRAFIA


* Elementos Componentes * Especificaciones de Diseño * Software de Análisis

1. INTRODUCCION LA LABOR DEL MANTENIMIENTO 1.1 FILOSOFIA DEL MANTENIMIENTO

• MANTENIMIENTO CORRECTIVO: Realizar una labor correctiva de forma inmediata al cuando se presenta una falla ó el proceso productivo es detenido por una inoperancia de algún equipo (se rompe / se cambia).

• MANTENIMIENTO PREVENTIVO: Mediante inspecciones físicas del tipo abiertas a los equipos y realizadas de manera periódica se establece la condición de operación de cada componente que lo integra. (desarmar / armar)

• MANTENIMIENTO PREDICTIVO: Bajo el apoyo de ciertas herramientas (termografía, termometría, Vibraciones, etc.) se ejerce un monitoreo de las condiciones operativas de los equipos en funcionamiento, para determinar la condición real de operación. (se mide / se analiza / se predice).

• MANTENIMIENTO PRODUCTIVO: Consiste en el asocio del predictivo en función de la producción; donde el predictivo establece las condiciones de operación y producción ayuda a programar y a coordinar las jornadas del tipo preventivo y correctivo sobre los equipos.

1.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO

• Existe una falta de control sobre el comportamiento de los equipos. • No se sabe si la operación del dispositivo esta dentro de rangos

permisibles. • No se puede determinar si la vida útil de los dispositivos es la adecuada. • No se puede anticipar problemas asociados con los equipos y sus

componentes. • No permite determinar si las posibles causas de falla son originadas en el

dispositivo que sale de servicio ó es un problema asociado. • Genera altos costos por periodos de paro de los equipos en falla. • Genera perdidas por paro en el proceso asociado. • Adiciona un costo a la mano de obra necesaria por la inmediatez. • Genera sobre costo en la obtención de los repuestos por la inmediatez. • Ocasiona altos inventarios de repuestos para suplir estos imprevistos. • Genera perdidas por dejar de producir.


• Ocasiona personal y equipos inactivos. • Se refleja un alto estrés en el personal del grupo de mantenimiento

disminuyendo su eficiencia y desarrollo personal. • Otros valores agregados •

1.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO

• Los repuestos de los equipos son reemplazados de manera periódica de acuerdo a registros generalizados y no por su estado operativo real.

• Se reemplazan partes sin determinar la verdadera causa del deterioro. • No se establece un método efectivo para la recepción de trabajos

realizados. • Genera un costo periódico en contratación de mano de obra especializada. • Permite programar una consecución periódica de los repuestos. • Requiere de paradas regulares y repetitivas de forma programada. • Genera costos de producción frecuentes por los paros frecuentes para

dicha labor. • Se actúa sobre todos los equipos de proceso así no lo requiera. • Ocasiona largas jornadas de trabajo. • Permite una estabilidad en la operación de los equipos, pero estos pueden

estar sujetos a fallas inesperadas por la acción de problemas asociados. • Permite generar un ambiente más pensante en el equipo de mantenimiento. • Es una filosofía que siempre va estar involucrada en cualquier empresa,

dado que es un primer paso hacia el predictivo y será otra herramienta del productivo.

• 1.4 MANTENIMIENTO PREDICTIVO

• Se apoya en herramientas de medición como lo son: Termografía, Termometría, Vibraciones, Análisis de Espectros, Ultrasonido, Rayos X, Presiones, Flujos y otras variables de proceso.

• Determina la condición real de operación del equipo en pleno funcionamiento.

• Permite lograr una programación eficiente real de los recursos de mantenimiento.

• Detecta de manera directa los dispositivos en falla. • Establece rápidamente la causa de la falla y así se evita la repetición de

misma. • Logra aprovechar al máximo la vida útil de los dispositivos. • Permite que el proceso este a velocidad nominal de producción ó incluso

aumentarla a un valor permisible para los componentes. • La mano de obra es programada y limitada a las labores requeridas y

necesarias. • Logra una consecución programada de los repuestos evitando altos

inventarios y/ó negociaciones especiales con los proveedores.


• Permite crear una conciencia de integración multitareas del equipo de trabajo.

• Conlleva a elevar la capacitación del personal y a un mejor nivel de vida. • Racionaliza las las perdidas en los costos de producción.

1.5 COMPARACION DE COSTOS Si analizamos bien, nos damos cuenta que se llega a un punto donde no se puede reducir más el costo del mantenimiento; por lo cual ese punto de equilibrio es que se debe conservar y no creer que ya todo se ha realizado y desfallecer en ese momento dado que retrocederíamos en el proceso. 1.6 OBJETIVO DEL MANTENIMIENTO

• Garantizar un proceso productivo eficiente, efectivo, repetitivo y seguro . • Garantizar el menor número de fallas en los equipos. • Prever fallos inesperados en el proceso. • Maximizar la productividad. • Asegurar una estabilidad de operación. • Garantizar un mínimo tiempo de parada para mantenimiento y reparación. • Suministrar continuidad al proceso productivo. • Optimizar el diseño de los equipos para lograr un costo mínimo de

operación y aumentar la calidad ó la cantidad.

FACTURACION ANUAL: US$

70,000,000.oo

DESCRIPCION CORRECTIVO PREVENTIVO PREDICTIVO PRODUCTIVO

MANO DE OBRA 80,167.oo 31,763.oo 8,300.oo 4,905.oo

HERRAMIENTAS 2,717.oo 2,717.oo 1,087.oo 544.oo

REPUESTOS 148,882.oo 58,988.oo 15,414.oo 9,109.oo

CAPACITACION 0 543.oo 1,630.oo 815.oo

EQ. MEDICION 0 0 24,300.oo 12,150.oo

PRODUCCION 343,575.oo 136,126.oo 35,570.oo 21,020.oo

TOTAL 575,342.oo 230,136.oo 86,301.oo 48,544.oo

COSTO / MES 47,945.oo 19,178.oo 7,192.oo 4,045.oo


• Suministrar seguridad al medio, al personal y al proceso. 1.7 IMPLEMENTACION DE UN PROGRAMA EN MANTENIMIENTO PREDICTIVO Parte de seis (6) aspectos básicos:

• Lineamientos a seguir. • Creación de la consciencia de la necesidad. • Tiempo necesario para ser ejecutado. • Presupuesto disponible para tal efecto. • Justificación de la necesidad del proyecto del predictivo. • Implementación. •

1.8 LINEAMIENTOS A SEGUIR

• Cuales son los equipos que deben ser incluidos dentro del programa. • Que tipo y cuales son las mediciones que se deben realizar a cada uno de

los equipos seleccionados. • Diseñar una ruta a seguir para cada variable y adecuada para cada equipo. • Capacitar adecuadamente el personal para cada trabajo especifico. • Determinar las herramientas adecuadas para cada labor especifica. • Establecer los convenios de asociación si económicamente es más

favorable. • Cual es la forma para manejar la información obtenida. • Crear la hoja de vida de cada equipo. • Relacionar tendencias y variables por equipo. • Involucrar a producción en el manejo de la información. • Periodo de inicio. •

1.9 SELECCION DE LOS EQUIPOS

• Equipos problema ó que más reinciden ó poseen una alta probabilidad de falla.

• Aquellos que posee un alto efecto sobre la producción. • Aquellos que generan inseguridad al personal. • Los que requieren un manejo especial, ya sea técnico ó físico. • A los que se les pueda clasificar según la rapidez de la evolución de la falla:

EQUIPOS CRITICOS: √ Esenciales en el proceso por que no paran. √ Cuya reparación posee un costo elevado. √ Poseen un alto impacto sobre la producción final. √ Aquellos que la falla progresa rápidamente. √ Ocasionan inseguridad en condición de falla. √ Son críticos en el arranque y en la parada.

EQUIPOS ADECUADO BALANCE:


√ Requiere únicamente monitoreo frecuente (semanal, mensual). √ No es maquinaria crítica ó posee bajo riesgo de inseguridad. √ Pequeño efecto en la producción y bajo costo de mantenimiento. √ Posee bajas especificaciones técnicas para su manejo.

1.10 CUANDO REALIZO LA MEDICION

• La experiencia que suministra el pasado de la máquina, con los problemas históricos que se han desarrollado; permite establecer los intervalos de tiempo adecuados para las medicines.

• Máquinas con una buena historia de operación, se pueden asignar intervalos de medición largos.

1.11 DETECCION Y ANALISIS

• DETECCION: se determina cada variable a medir; se establecen los limites de alarma de cada una; cuando se determinen valores tendientes a los limites se le notifica al analista del problema.

• ANALISIS: una vez detectada la alarma, se realiza un análisis estricto del problema para así determinar la causa del problema.

1.11.1 REGISTRO DE TENDENCIAS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ene

Mar

May Ju

lSep

Nov

Temperatura

Alarma

Peligro


El registro de tendencias, permite establecer el comportamiento real y de normal operación para así ajustar alarmas y limites de peligro. 1.11.2 DIAGNOSTICO

• Se comparan valores contra los nominales del fabricante. • Se crean tendencias de comportamiento. • Se obtienen la rapidez de evolución de la falla. • Se asocia con otras variables para encontrar causas. • Se especifican acciones a seguir. • Se crean responsabilidades. • Se realizan proyecciones en el tiempo. • Se generan manuales de operación. • Se capacita el personal en lo equipos (supervisores, operarios,

mantenimiento, producción). • Se encuentran y explican causas / efectos de las fallas. • Se garantiza el manejo de la información. • Se coordinan actividades interdisciplinarias a realizar. • Se realiza un seguimiento de las mediciones y de las labores a realizar.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1997 1998 1999 2000 2001

Promedio

Alarma

Peligro


1.12 VARIABLES A MEDIR EN UN PROGRAMA DE MANTENIMIE NTO PREDICTIVO

• TEMPERATURA • VIBRACIONES • RAYOS X. • ESPESORES • LUBRICACION • PRESIONES DE PROCESO • FLUJOS DE PROCESO • VELOCIDADES DE PROCESO

2. BASE CONCEPTUAL 2.1 VARIABLE TEMPERATURA Es un indicador directo de la condición de operación de cualquier elemento; dado, que al momento de presentare un deterioro en su composición normal se ve reflejado en temperatura (partiendo del principio que la energía no se crea ni se destruye sino se transforma). Ejemplos:

• En equipos mecánicos la fricción por perdida de lubricación. • En estructuras cargas aplicadas incorrectamente ó esfuerzos inadecuados. • En equipos eléctricos, un mal contacto disipa temperatura. • En transformadores las corrientes parásitas ocasionan calentamiento. • En conductores eléctricos las perdidas de aislamiento disipan temperatura. • En aislamientos térmicos de estructuras refractarias, al entrar en deterioro

permite la fuga de calor. • En alimentos, cuando entra en descomposición genera una temperatura

mayor. • En el ser humano cuando se enferma eleva su temperatura corporar ó del

sitio al cual está afectado.

2.2 SISTEMAS DE MONITOREO DE TEMPERATURAS FIJOS:

Son aquellos que se instalan de manera permanente sobre el dispositivo a monitorear, otorgando la información para registro visual, gráfico ó de control. Se emplea en equipos críticos como los de gran importancia en la producción, ó en equipos con alto grado de inseguridad, ó en equipos cuya falla progresa rápidamente. Unos ejemplos típicos de estos equipos son:


Turbo ó Moto Generadores, Compresores de Alta Potencia, Máquinas que Operan a Alta Velocidad, Bombas Para Combustibles, Motores de Alto Caballaje, etc. Para lograr esta medición se emplean diversas tecnologías como lo son: TERMOCUPLAS señal en mV - cortas distancias para la señal - amplios rangos de medida - permite inducciones ó deterioro de la señal. RTDs señal tipo resistiva - aplica para distancias medias - no interesa la inducción - rangos limitados de temperaturas - ideal en aplicaciones robustas. PINTURAS TERMICAS no generan señal eléctrica, solo indicación visual - nos son reutilizables - rangos de medida estrechos. PIROMETROS OPTICOS capturan la radiación energética de los cuerpo para obtener su temperatura son mas seguros y poseen señales seguras. 2.3 MONITOREO FIJO “TERMODETECTORES” TERMOCUPLAS: Elementos detectores basados en el efecto SEEBECK debido a Mr. Thomas Seebeck que lo descubrió en 1821 y que consiste en unir dos (2) metales diferentes en uno de sus extremos, el cual al calentarse crea un flujo de electrones y la aparición de una diferencia de potencial (Voltaje) entre los dos (2) extremos libres de este circuito Termo-Eléctrico, con la característica que la señal es no lineal en su comportamiento.

TIPO (+) (-) Señal (mV) Rango (°C)

J Fe Cu-Ni -8,1 .... 69,6 -210 .... 780

K Ni-Cr Ni-Al -6,5 .... 54,9 -210 .... 1372

T Cu Cu-Ni -6,3 .... 20.8 -270 .... 400

E Ni-Cr Cu-Ni -9,8 .... 76,4 -270 .... 1000

N Ni-Cr-Si Ni-Si-Mg -4,3 .... 47,5 -270 .... 1300

R Pt-13%Rh Pt -0,2 .... 21,1 -50 .... 1768

S Pt-10%rh Pt -0,2 .... 18,7 -50 .... 1768

B Pt-30%Rh Pt-6%Rh 0 .... 13,8 0 .... 1820

V Cu Cu-Ni ------ 0 ..... 80

G Tungs Tung-26%Radio 0 .... 38,6 0 .... 2320


2.4 MONITOREO FIJO “TERMODETECTORES” RTD´s: DETECTOR de TEMPERATURA RESISTIVO y consiste en el cambio de resistencia de los metales ante la temperatura; y este fenómeno lo descubrió Mr.. Humphrey Davy en 1821 y en 1826 Sir William Siemens empleo el Platino para construir la primer RTD. La construcción está basada en arroyar un alambre metálico como el Platino sobre una base de mica y luego recubrirla en vidrio de pared delgada. La señal posee un comportamiento lineal de rápida respuesta, aplica en rangos de temperatura bajos (-182,76 hasta 630,74) y usos no robustos; de las construcciones mas conocidas son: Pt100 - Platino 100 Ohm - Coeficiente 0.00385 Pt200 - Platino 200 Ohm - Coeficiente 0.003902 Pt500 - Platino 500 Ohm - Coeficiente 0.003920 Pt1000 - Platino 1000 Ohm - Coeficiente 0.003920 Ni100 - Níquel 100 Ohm - Coeficiente 0.00617 Ni120 - Níquel 120 Ohm - Coeficiente 0.00672 Cu10 - Cobre 10 Ohm - Coeficiente 0.0042 Tg50 - Tunsgteno 10 Ohm - Coeficiente 0.0045


2.5 MONITOREO FIJO “TERMODETECTORES”

TERMISTORES:

Es una RTD por ser una RESISTENCIA SENSIBLE a la TEMPERATURA, siendo más estable y sensible; está construido de materiales semiconductores y la mayoría posee coeficiente de temperatura negativo (disminuye la salida eléctrica a mayor temperatura); estos elementos traducen cambios muy rápidos que no se pueden observar con otros sensores. La señal eléctrica es no lineal y cada fabricante debe suministrar las curvas de estabilización que se refieren al poder calorífico que reacciona (Joules = I2R) y permite evaluar cambio 0,02 °C por segundo y generalmente aplica en rangos de baja de temperatura que no supera los 100°C.

2.6 MONITOREO FIJO “TERMODETECTORES”

PINTURAS TERMICAS:

Negro

Negro

Rojo

I=10 uA / K

10 KOhm

SENSOR DE CORRIENTE

(-)

(+)

(+)

(-)

10 uV / K

SENSOR DE VOLTAJE


Son elementos de fácil y rápida indicación visual de la presencia de una alta temperatura en una pequeña área, donde la pintura en ambiente normal posee una coloración y ser afectada por la alta temperatura se oxida y cambia la coloración. No poseen rangos amplio, vienen en kits por rangos de temperaturas limitados, por lo cual no precisan un valor de temperatura exacto ó si es la temperatura es actual ó en que momento sucedió y también necesitan tiempos de exposición entre 0.3 hasta 10 segundos para que se oxide. Se vuelve no practica y de riesgo en procesos donde el contacto es peligrosos. Aplica en : Circuitos Electrónicos, Tuberías Calientes, Ductos de Aíre, Trampas de Vapor, Moldeado de Metáles Caucho y Plástico, Partes Mecánicas de Autos ó Aviones.

2.7 MONITOREO FIJO “TERMODETECTORES” PIROMETROS OPTICOS:

Se denominan así por que emplean lentes para la captura de la energía que permite calcular la temperatura sobre el cuerpo. Estos elementos se emplean donde los elementos de contacto no se emplear, como: Alta Temperatura, Abrasión, Fricción, Contaminación, Movimiento, Inducción, Distancia de Separación, Rapidez en Respuesta, Exactitud. Para encontrar el como funcionan estos detectores es necesario estudiar el principio de lo infrarrojos y cuyo tema es el centro de esta presentación.


2.8 SISTEMAS DE MONITOREO DE TEMPERATURAS PORTATILES: Son de uso frecuente en mediciones periódicas ya sea para mantenimiento, control de calidad ó producción; así mismo estos se pueden clasificar como:

2.8.1 TERMOMETROS DE CONTACTO: • Elementos tradicionales, como Bimetálico, Termocupla ó RTD son los

encargados de producir la indicación análoga ó digital. • El tiempo de respuesta de estos elementos es lento, generalmente es entre

1 y 2 minutos. • La precisión depende de la resolución de la escala que posee el

instrumento; ej: 1 °C. • Se dificulta la aplicación en sitios de difícil acceso ó en equipos rotativos ó

en sistemas eléctricos dado que se vuelve una acción peligroso.

2.9 SISTEMAS DE MONITOREO DE TEMPERATURAS

2.9.1 PORTATILES:

TERMOMETROS OPTICOS POR RADIACION: Denominados así por que capturan la radiación infrarroja emitida por los cuerpos

calientes y calcula la temperatura, para ello existen diferentes modelos en el mercado: Elementos de FILAMENTO los cuales compensan con un potenciometro las corrientes del detector que circulan por un filamento y así establecer el rango de medida. Luego aparecen los TERMOMETROS INFRAROJOS los cuales describimos más adelante en la presentación:


2.9.2 ESCALAS DE MEDIDA PARA TEMPERATURA

Escala en FAHRENHEIT: (°F)

Escala comúnmente conocida desde el 1700 cuando el Sr.. Gabriel Fahrenheit creo un instrumento en Mercurio que otorgaba una alta exactitud y repetibilidad, con una escala desde los cero grados (creado por una mezcla de agua + hielo y cloruro de amonio) una máxima de 96 grados (permitía dividir en 12 ó 24 ó 48 partes) que equivalía a la temperatura de la sangre del cuerpo humano.

Escala en CELSIUS: (°C) En 1742 Mr.. Anders Celsius propuso una escala entre el punto de melting del

hielo y el punto vapor del agua para determinar una división en 100 partes; desde 1948 esta escala fue revisada y se oficializaron los dos (2) extremos quedando como una escala se oficial.

Escala en KELVIN: (K) En 1800 Mr. William Thomson (Lord Kelvin) desarrollo una escala termodinámica universal basado en el coeficiente de expansión del gas ideal; estableciendo el concepto del cero absoluto para la termometría actual. Escala en RANKIN: (°R) Es un equivalente de los Fahrenheit en la escala de Kelvin. 3. TEORIA DE LOS INFRARROJOS 3.1 MEDICION DE TEMPERATURA POR INFRARROJOS 3.1.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO RESEÑA HISTORICA • Tecnología desarrollada en 1933, para efectos de investigación; con muchas limitaciones para su época en cuanto a tamaño de los equipos (robustos


por operar con tubos al vacío) y capacidad de medida limitada a bajas temperaturas. • Durante la segunda guerra mundial tuvo un desarrollo a ser aplicado en la ubicación de barcos de guerra. • En la década de los 70´s con el desarrollo de los microprocesadores empezó a ser empleado en la industria, dado que, el tamaño y costo se redujo drásticamente. • En este momento poseen altas velocidades de operación y amplios rangos de medida. 3.2 FENOMENOS BASICOS EN LA MEDICION Un buen ejemplo para entender el como funciona la radiación de energía infrarroja, es un pocillo que contiene un líquido caliente el cual evidencia un único principio que es el de EQUILIBRIO TERMICO y ocasiona tres (3) fenómenos: Al tomar el pocillo en la mano esta se caliente por el principio de la CONDUCCION que actúa a través de la pared del pocillo; luego el medio adyacente (aíre) se calienta por la emanación de vapor denominada CONVECCION y la cara libre emite RADIACION hacia el medio adyacente.

CAPTURA DE LA RADIACION Teniendo claro los fenómenos presentes en el comportamiento de un cuerpo, se debe implementar un sistema que vea dicha emisión de energía y asociado a un método de medida determine una temperatura presente en el cuerpo a evaluar y no sea solamente de emitir un concepto de caliente ó frío.

RADIATIONRADIATION

CONVECTIONCONVECTION

CONDUCTIONCONDUCTION


3.3 MEDICION BASICA

Todos los cuerpos al superar el cero absoluto de temperatura (-273 K)presenta una agitación molecular y por ende un movimiento atómico el cual está asociado con la agitación de los electrones de los átomos y cuya oscilación crea un campo electromagnético que viaja a partir del cuerpo caliente.

3.4 ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Entonces hay que iniciar por recordar el espectro electromagnético, que nos es más que la escala usada para medir radiación de cualquier forma de energía.

El termómetro determina la temperatura del objeto mediante medición de la energía infrarroja emitida

La energía es una onda electromagnética similar a la de la luz o las señales de radio

Objeto caliente que emite las radiaciones infrarrojas

IIRRCCOON


Hay que recordar que el primero en descubrir el espectro electromagnético fue el Sr. Isaac Newton al descomponer la luz blanca (solar) a través de un espejo en forma de prisma.

Al recordar el espectro electromagnético, se encuentra una escala bien definida por la LONGITUD DE ONDA que corresponde a la velocidad con la cual se propaga la radiación y esta posee como unidad el MICROMETRO (mm)que es la distancia recorrida por una onda con este periodo. Veamos un Ej: 10 mm corresponden al grosor de un cabello.


3.5 EL ESPECTRO INFRARROJO Siguiendo los pasos de Newton en el año de 1840 los señores WILLIAM y JHON HERSCHEL descubrieron un método para medir las diferentes franjas del espectro infrarrojo; también mediante la descomposición de la luz blanca a través de un prisma y reflejada sobre una placa plana a escala para tal efecto y donde lograron determinar el ancho de banda para cada segmento de cobertura dentro del espectro total. Desde entonces se determino el área que corresponde a los infrarrojos y que se limita entre 0.01mm y 100mm de longitud de onda..

De forma adicional los señores HERSCHEL pudieron cuantificar la energía relativa correspondiente a cada color, de tal manera que entre mayor es la temperatura del cuerpo caliente el color de este tiende hacia los rojos ó los infrarrojos. Ejemplo: al calentar un cuerpo este al calentarse va cambiando su color hacia el rojo y luego cuando llega al melting el color tiende al blanco

10 KHz 1 MHz 100 MHz 100 µµµµm 0.1 µµµµm

.4 µm ..77 µµmm 2200 µµmm..

Onda

Larga

A.M. Onda

Corta

F.M. Luz

Visible

Luz

Invisible

Rayos X

Rayos Y Señales de Radio


Esta cuantificación de la energía podemos observar en una gráfica de Longitud de Onda versus Energía Radiada y con el perfil observado de la intensidad de energía radiada vemos que a mayor temperatura va pasando de los infrarrojos y los rojos hacia los demás colores básicos.

LLoonnggiittuudd ddee OOnnddaa λλ

EEnneerrggííaa RRaaddii


3.6 DISTRIBUCION DE LA ENERGIA RADIADA POR UN CUERP O. Podemos observar en la gráfica de la ¨Energía Radiada Por El Cuerpo Vs Longitud Onda¨, que los puntos más altos de temperatura corresponden al valor más elevado del nivel de energía y esto dentro del rango de longitudes de onda correspondiente a la luz infrarroja, con la característica de bajas temperaturas paras altas longitudes de onda y de altas temperaturas para bajas longitudes de onda.

3.7 FACTORES A TENER EN CUENTA PARA UNA MEDICION DE INFRARROJOS EMISIVIDAD Propiedad que poseen los cuerpos y que define la cantidad de energía posible a ser radiada por ellos y la cual equivale a la cantidad de energía que es posible absorber.

00,,3

00,,55 11 22 55 110

2200 5500 110000

--5500 °°CC

2200 °C

220000 °C

770000 °C

22000000 °C

00,,4 00,,2 00,,0

00..6

00..8

11..0

Longitud de Onda

λ=µλ=µλ=µλ=µ

( Intensidad

de Radiación

)


TRANSMITIVIDAD Propiedad que define la facilidad para dejar pasar a través de el cuerpo la radiación infrarroja emitida por otro cuerpo ubicado posterior a él. REFLECTIVIDAD Propiedad que posee la superficie de los cuerpos y que determina la cantidad de radiación infrarroja reflejada en ella. RESPUESTA ESPECTRAL Se refiere al valor de longitud de onda (l) sobre el cual se define la radiación emitida según sea la temperatura presente. CUERPO NEGRO Representa al emisor y receptor ideal de energía, solo existe como un concepto del espacio dado que crearlo físicamente en el momento es imposible; existen elementos de laboratorio que lo asemejan con un 99.99% de acercamiento. 3.8 FACTORES EN UNA MEDICION CON INFRARROJOS Cuando se realiza una medición de temperatura con infrarrojos, el termómetro captura la energía total proveniente de la Reflexión + Transmisión + Emisión; donde lo único que nos interesa medir es la emisión. 3.9 FACTORES EN UNA MEDICION CON INFRARROJOS DENTRO DE UN HORNO En este caso, vemos que la radiación de energía de las paredes internas del horno inciden sobre la medición; adicionalmente la Transmisión que interviene es la del medio por el cual viaja la radiación infrarroja. De esto podemos concluir que la Transmisión se puede compensar internamente en el termómetro tanto en su electrónica como en su adecuada selección.


LA EMISIVIDAD Como decíamos este parámetro determina la cantidad de energía radiada por el cuerpo caliente según sea su construcción molecular. Este parámetro es de comparación, donde se toma como el cuerpo emisor ideal un Cuerpo Negro que es el único en absorber y emitir toda su energía interna. Por lo cual la Emisividad de un cuerpo no es mas que la intensidad de radiación de un cuerpo a cierta temperatura respecto a la radiación de un cuerpo negro a la misma temperatura.

E λλλλ = Radiación del Objeto Real a Una Longitud de Onda λλλλ Radiación de Cuerpo Negro a Una Longitu d de Onda λλλλ

E=0,86 determina que el cuerpo radia el 86% de su energía interna, respecto a la radiación que ´tendría un cuerpo negro.

100% de Energía Térmica Contenida

Reflexión Interna

% de Energía Térmica Emitida


3.10 EMISIVIDADES DE ALGUNOS MATERIALES

• Hierro y Acero Pulido = 0,35 • Hierro y Acero Oxidado = 0,85 • Aluminio Pulido = 0,13 • Aluminio Oxidado = 0,40 • Cobre Pulido = 0,06 • Cobre Oxidado = 0,80 • Ladrillo Construcción = 0,80 • Asfalto = 0,85 • Asbesto = 0,90 • Bronce Brillante = 0,05 • Bronce Oxidado = 0,60 • Cromo = 0,07 • Constatan Brillado = 0,15 • Constatan Oxidado = 0,65 • Manganeso = 0,10 • Manganeso Oxidado = 0,65 • Inconel Pulido = 0,20 • Inconel Oxidado = 0,70

• Monel = 0,15 • Monel Oxidado = 0,40 • Níquel-Cromo = 0,10 • Níquel-Cromo Oxidado = 0,60 • Cromo-Aluminio = 0,10 • Cromo-Aluminio Oxidado = 0,65 • Cobalto = 0,04 • Cobalto Oxidado = 0,60 • Oro = 0,02 • Níquel = 0,04 • Níquel Oxidado = 0,85 • Platino = 0,07 • Plata Pulida = 0,02 • Plata Oxidado = 0,10 • Estaño = 0,06 • Estaño Oxidado = 0,60 • Titanio = 0,15 • Titanio Oxidado = 0,70 • Tungsteno = 0,06 • Zinc • Zinc Oxidado = 0,30 • Alúmina = 0,85 • Ladrillo Rojo = 0,80 • Ladrillo Refractario = 0,65 • Ladrillo de Silica = 0,80


• Cerámica = 0,65 • Carbón Grafito = 0,80 • Hollín de Carbón = 0,95 • Cemento y Concreto = 0,65 • Textiles Área Cerrada = 0,75 • Vidrio = 0,85 • Papel = 0,80 • Cartón = 0,95 • Plásticos Opacos = 0,85 • Plásticos Semi-transparen = 0,75 • Plástico Transparente = 0,45 • Pintura de Aceite = 0,90 • Pintura Esmalte = 0,90 • Pinturas Laca = 0,85 • Pintura Aluminica = 0,45 • Caucho Duro Negro = 0,95 • Goma Duro = 0,95 • Caucho Suave Gris = 0,85 • Goma Suave Gris = 0,85 • Agua = 0,95 • Madera = 0,85

3.11 METODO PRACTICO PARA OBTENER LA EMISIVIDADES D E ALGUN MATERIAL

Existen varios métodos para obtener la Emisividad de un material en el taller de mantenimiento, entre ellos podemos mencionar el METODO DE COMPARACION el cual consiste en medir de forma paralela la temperatura de la superficie a evaluar con el termómetro infrarrojo y un termómetro de contacto, mediante la modificación de la Emisividad sobre el infrarrojo variamos la indicación de la temperatura del mismo hasta que las dos lecturas sean iguale y esta será la Emisividad correspondiente.


El siguiente METODO DE LA EMISIVIDAD CONOCIDA se basa en el empleo de una pintura esmaltada de color negro y la cual posee una Emisividad conocida de, por lo cual con el termómetro infrarrojo con la Emisividad ajustada procedemos a medir sobre la pintura obteniendo la temperatura real sobre la superficie; el segundo paso consiste en medir con el infrarrojo en un área inmediatamente adyacente a la pintura y modificamos la Emisividad del infrarrojo hasta que la temperatura que este indique sea la misma al obtenida sobre la pintura negra.

3.12 EFECTOS DE LA EMISIVIDAD SOBRE LA MEDICION DE TEMPERATURA POR RADIACION.

• Una emisividad errónea introduce imprecisión en la medición, como por ej:

una emisividad alta cercana a 1,0 determina valores inferiores a la temperatura real; ò una emisividad baja tendiendo a 0,1 establece temperaturas superiores al valor real.

• Un valor diferente de emisividad, establece una rata de flujo de energía diferente al real presentado por el material que estemos analizando.

• Cada material ò cada cuerpo posee una emisividad característica, no es arbitraria sino que es particular de cada cuerpo.

Termocupla

Indicador


LA REFLEXIÓN

Es la característica que posee la superficie del material para reflejar la radiación infrarroja emitida por cuerpos adyacentes al que estamos analizando. Entonces este fenómeno lo podemos considerar como una perturbación en la medición y como ocasiona un efecto nocivo en la medida es necesario implementar una solución a tal efecto.

CCaabbeezzaall ddee

RReeffrriiggeerraacciióónn ppoorr

PPuurrggaa ddee

LLiimmiittaaddoorr

ddee

HHoorrnnoo

OObbjjeettii


Para solucionar esta perturbación se le adiciona al montaje unos accesorios físicos al termómetro denominados LIMITADORES DE CAMPO FOCAL los cuales impiden que los radiación reflejada alcance el lente del termómetro. TRANSMISION Este es un aspecto importante en la medición de temperatura por el método de los infrarrojos, dado que cualquier elemento intermedio entre el cuerpo caliente y el termómetro ocasiona un efecto de reducción en la energía capturada por el termómetro incidiendo de forma directa en el resultado obtenido; dentro de elementos intermedios tenemos: combustiones, polvo, vapores, gases, aíre y ventanas ó mirillas de contención del medio hostil.

Es el factor que afecta la intensidad de la energía infrarroja que viaja a través del medio, delimitando la respuesta espectral (longitud de onda) dentro de la cual debe trabajar el sensor a ser empleado y así lograr una mayor eficiencia. Generalmente este elemento intermedio de transmisión es el aíre, por lo cual ahí que definri la zona de transparencia del aíre a los infrarrojos.


Como veíamos existen cuatro franjas definidas para la transmisión de los infrarrojos a través del aíre y en muchas aplicaciones este no es el único elemento que interviene; también existen otros elementos a manera de ventanas para medir a través de ella ó sobre ellas, por lo cual cada franja está ligada de forma directa con aplicaciones especificas. Esta franja es para altas temperaturas en sólidos opacos

En esta franja del espectro de 1.6 - 2.4 mm, es especial para aplicaciones a altas temperaturas en cuerpos opacos y donde se ignoran gases ó reflexiones externas; se pueden conseguir equipos portátiles ó fijos para solventar la medida.

00,,99--11,,88 µµmm 11,,88--22,,22 µµmm 44,,88--55,,22 µµmm 88--1144 µµmm

TT

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LLoonnggiittuudd ddee OOnnddaa ((µµµµµµµµmm))


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0.65-1.1 µµµµm (700-3500 °C)

Acero, Hierro y Vidrio Fundido


En este pequeña franja del espectro electromagnético de 3.4 mm, se puede medir temperaturas sobre películas de plástico transparente ó de colores claros y con calibres pequeños; dado que, allí el plástico será opaco a la transmisión de radición infrarroja emitida por cuerpos posteriores al punto de medición.

Para la franja del espectro electromagnético comprendida entre 3.8-4,2 mm, es usualmente empleada para las aplicaciones de los equipos de tomo de imagen térmica; este tipo de aplicaciones son posibles por que es una franja intermedia para altas y bajas temperaturas, como también para medir sobre cuerpos transparentes y algunos gases.


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1.6-2.4 µµµµm (300-1100 °C)

Moldeado de Metáles


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3.4 µµµµm (0-800 °C)

Plásticos


En la franja de 7.9 mm es empleada para medir temperaturas sobre películas de Poliester ya sea para aplicaciones textil ó para recubrimientos con este material.

Por último la franja del espectro electromagnético comprendido entre 8-14 mm se puede considerar la de aplicaciones generales con temperaturas bajas y ambientes limpios; estas aplicaciones pueden ser en labores de mantenimiento, producción ó control de calidad.


TT

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3.8-4.2 µµµµm (-20 .... +600 °C)

Equipos de imagen Térmica


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7.9 µµµµm (20-400 °C)

Película Poliester


3.13 PARTES DE UN SENSOR INFRARROJO

• SISTEMA FOCAL establece la correcta ubicación del objetivo. • SISTEMA OPTICO colecta la energía radiado por el objeto. • SISTEMA DETECTOR convierte la energía infrarroja en un valor eléctrico. • SISTEMA AMPLIFICADOR adecua la señal eléctrica aun nivel mas alto. • SISTEMA PROCESADOR compara y establece la temperatura. • SIST EMA DE SALIDA genera la respuesta de salida (control ó indicación).

3.14 SISTEMA OPTICO


TT

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ss

ii

óó

nn

AA

tt

mm

oo

ss

ff

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rr

ii

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aa


8-14 µµµµm (-50...+400 °C)

Propósitos Generales


3.15 SISTEMA DE ENFOQUE Es el que permite correlacionar de manera directa la distancia a la cual nos ubicamos para ejecutar la medición respecto al área promedio que encierra el campo focal del sensor empleado, como también da la certeza de un correcto enfoque del elemento que estamos midiendo y no la combinación de temperaturas de varios dispositivos. Este sistema de enfoque puede ser del tipo visual como el ejemplo de la figura de la derecha ó del tipo luminoso como la figura de la izquierda; un sistema laser puntual solo indica el centro del área de medida, mas no la totalidad del área de medición. 3.16 ELEMENTOS DETECTORES


Los elementos detectores, son los transductores que convierten la señal electromagnética en una señal eléctrica; esta transformación de señal puede ser originada de diversas formas, que originan tres tipos de detectores: PIROELECTRICOS generan señales en forma de corriente de nA. y tiempo de Respuesta 100mS. Las TERMOPILAS funcionan como el fenómeno Seebeck y su señal es en voltaje de mV con tiempo de repuesta de 300mS. SILICONADOS desarrollado por cada fabricante y su funcionamiento es por una reacción química similar al de las baterías. Tiempos de respuesta de 10mS. Cada uno tiene su aplicación especifica RESPUESTA ESPECTRAL DE ALGUNOS DETECTORES


3.17 JUSTIFICACION ALGEBRAICA DE LA MEDICION POR IN FRARROJOS. Para determinar las expresiones algebraicas que representan el comportamiento de la radiación infrarroja de los cuerpos calientes, debemos tener en cuenta ciertas leyes y principios físicos: La energía total contenida por un cuerpo caliente corresponde a la relación 1 = EABSORBIDA + EREFLEJADA + ETRANSMITIDA; entonces se puede decir que 1 = A + R + T. Al aplicar a aplicar la LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA que establece que la Energía Absorbida es igual a la Energía Radiada, EABS = ERAD; luego, A = E. La energía radiada (E) por el cuerpo caliente se mide respecto a la energía radiada por un cuerpo negro a la misma temperatura; que para cumplir esto los CAMBIOS DE TEMPERATURA (t) ocasionan CAMBIOS EN LA LONGITUD DE ONDA (l) de la Energía Radiada por el cuerpo caliente. El = 1 - Rl - Tl. Para realizar la medición de temperatura es necesario evaluar la radiación en el punto de mayor intensidad de emisión (El), por lo cual debemos encontrar la

2,0 hasta 2,5

0,8 hasta 1,8

0,7 hasta 1,1

2 4 6 8 10

12

14

16

18

20

•Termopil

•Celda Piroeléctrica

•Led de Sulfito

• Led de Germanio

• Led de Silicio

Longitud de Onda (µm)


longitud de onda (l) para ese punto; siendo la LEY DE DESPLAZAMIENTO DE WIEN´S la que establece la relación. Esta ley establece una relación entre la longitud de onda y la máxima cantidad de energía emitida ante pequeños cambios de temperatura. lmax = (2.89x103 mm °K) / t Una vez obtenida la Longitud de Onda de máxima emisión (lmax), podemos encontrar la energía radiada (W) relacionando la Emisión (E) y la temperatura presente en la superficie de análisis; siendo la LEY DE PLANCK´S la que establece la relación directa. Wl = C1 * El * [l5 * (E C2 / l t - 1)]-1 Donde los términos (C1 = 3.74x10-16 W m2) corresponde a la primera constante de Planck´s y (C2 = 0.014388 m °K) corresponde a la segunda constante de Planck´s. Con la emisión de energía radiada por el cuerpo caliente, podemos establecer una relación con la energía radiada por un cuerpo negro a la misma temperatura; esto mediante la LEY DE STEPHAN BOLTZMANN. W = Eo * t4 Donde (Eo) corresponde a la emisión de energía del cuerpo negro que estamos tomando de referencia, cuyo valor es muy cercano a 1. Ahora podemos resumir en una sola ecuación los cambios de energía radiada como la longitud de onda (Dl)ante un cambio de temperatura (Dt): l * Dt = C1 * (l + Dl)-5x10 (C2 / lt) 4. TERMOMETROS INFRARROJOS TERMOMETROS INFRARROJOS DE MONITOREO Y CONTROL EQUIPOS PORTATILES Y FIJOS 4.1 TERMOMETROS PORTATILES PARA INSPECCION Los termómetros portátiles son las herramientas mas usuales en los programas de mantenimiento predictivo, dado que permiten monitorear las temperaturas en motores, chumaceras, bombas, compresores, tuberías y el sistema eléctrico; siendo estas las aplicaciones mas usuales, donde las distancias de medición no superan los 5 metros y las temperaturas no son superiores a 500 °C. Los sistemas de enfoque para estos dispositivos pueden ser LASER (un haz luminosos que indica el centro del área medida), LASER + HAZ CIRCULAR (que permite establecer de forma directa el área de medición), VISUAL (donde medinate la óptica vemos de forma directa el área medida).


Existe otra gama de aplicaciones dentro de los programas de mantenimiento predictivo y son aquellas cuya distancia de medición se incrementa, como lo puede ser monitorear temperaturas en sistemas eléctricos como estructuras de media tensión y subestaciones de patio; en estas aplicaciones las distancias de medición son superiores a 10 metros, por lo cual los equipos pueden medir temperaturas hasta de 50 metros con áreas de superficie relativamente adecuadas. Aplicaciones generales, con rangos desde -50 .... +1000 °C. Aplicaciones en mantenimiento, Producción, Control calidad e Investigación.

Existen algunas aplicaciones aún mas especificas ó para equipos para uso en industrias especificas, como lo pueden ser medir temperaturas en líneas de transmisión de energía; para estas aplicaciones las distancias de medición son superiores a los 40 metros y con cuerpo de medición pequeños como los conectores ó otros dispositivos.


Para solventar dichas aplicaciones se requieren de termómetros infrarrojos con sistemas ópticos potentes que permitan solventar la aplicación y con temperaturas de medición entre 0 ... +400 oC. 4.2 TERMOMETROS FIJOS PARA CONTROL En muchos procesos industriales las condiciones de trabajo pueden ser especiales debido a una alta temperatura ambiente, contaminación del aíre, productos a medir de tipo abrasivos ó corrosivos, elementos sólidos y otras condiciones que no permiten la instalación de un elemento de contacto ya sea por restricción física directa, por deterioro inmediato ó progresivo del sensor ó por baja exactitud en la medida ó perdida de calibración del instrumento. Estos instrumentos permiten medir y corregir temperaturas de forma inmediata en el proceso debido a que poseen altas velocidades de respuesta como son de 3 mSeg.


Con las condiciones especiales antes mencionadas y representadas en esta imagen, vemos que los sensores fijos deben adaptarse a las condiciones de proceso; por lo cual se encuentran formas constructivas como pueden ser: Compactos y de Fibra Óptica. Los compactos poseen la electrónica integrada y los de fibra óptica través de una guía de luz llevan la radiación infrarroja hasta electrónica que se encuentra remota. Para ambas construcciones existen accesorios como sistemas de refrigeración de la electrónica para temperaturas ambientes elevadas y purgas de aíre para ambientes contaminados.


Termómetro Infrarrojo Fijo De Construcción Compacta Con Accesorio de Purga de Aíre y Chaqueta de Refrigeración. Termómetro Infrarrojo Fijo Con Amplificador Remoto y Fibra Óptica. También existen otras aplicaciones donde las condiciones de proceso son exigentes por ambientes hostiles ya sea por la alta temperatura 600...1460 °C y la polución del ambiente.


Las aplicaciones con los termómetros fijos con uso para control de procesos son muy diversas, donde las temperaturas pueden ser bajas -20....+ °C; como tambien las condiciones de proceso sean livianas y exigencias externas del sensor mínimas.

5. TERMOMETRIA DE SUPERFICIES 5.1 SISTEMAS DE ESCANEO TERMICO Los sistemas de SCANEO TERMICO nos permiten monitorear cuerpos en DOS (2) DIMENSIONES como lo pueden ser superficies planas (Láminas de Vidrio, Películas de Plástico ó Textiles, Paredes de Hornos ó Refractarios) generando un análisis térmico sobre toda la superficie para tomar acciones de control mas acertadas. Para realizar el scaneo existen dos formas: PUNTUAL que fue la primera existente desde la década de los 40´s y de las mas empleadas en muchas aplicaciones. La segunda forma es por ZONAS con velocidades de muestro mas altas y mejor resolución. En ambos casos partimos de una medición sobre un área definida y con un recorrido establecido, de tal manera que se pueda establecer un perfil térmico de la superficie analizada.


En la forma PUNTUAL se realizan varias mediciones sobre la superficie y en el recorrido establecido, todas con un área (spot) definido de acuerdo a las exigencias de la aplicación. En cada medición puntual se captura la radiación emitida y luego se procede con un elemento móvil a ubicar el punto de la siguiente captura; generalmente, este movimiento es creado por un motor en sincronismo con la velocidad de transporte de la superficie evaluada. El elemento encargado de capturar la radiación son espejos rotantes que la direccionan directamente sobre el elemento detector y de manera sucesiva se capturan los siguientes puntos de medición. Para estas aplicaciones es necesario establecer un rango en grados a definir, que generalmente son 90° ó 120°.


Esta forma PUNTUAL permite un análisis completo muy útil no solo desde el punto de vista técnico; sino, también desde el punto vista de producción ya que genera información importante de la calidad del proceso y el efecto del mismo en el producto terminado. Los software asociados en la forma PUNTUAL son versátiles en el manejo de la información, generando escalas de colores respecto a la escala de temperaturas, permiten obtener temperaturas puntuales ó promedios, generar reporte ó incluso establecer acciones de control directas. Dentro de las estructuras de análisis permiten comparaciones entre estados actuales instantáneos de operación y estados predeterminados como referencia de normalidad. De forma adicional y bajo condiciones de programación especiales, esta información en dos (2) dimensiones se puede convertir en imágenes del tipo tres (3) dimensiones para hacer proyecciones calculadas del comportamiento térmico contenido en el volumen encerrado por la superficie analizada, obteniendose información como por ejemplo del desgaste de refractarios ó adherencia y concentraciones de material al interior de algún horno.


Para los sistemas de escáner en forma de ZONAS no solamente interesa la totalidad de la superficie sino zonas especificas que son cruciales para obtener un buen proceso, por lo cual es posible analizar uno, dos, tres ó cuatro ó “n” sectores de la superficie de manera instantánea. Este tipo de análisis lo especifica el proceso con el requerimiento de resolución deseada, como también con el número de zonas especificas y que tipo de información requerida como lo puede ser temperaturas puntuales, promedios, deltas, perfiles y otros tipos de diagnósticos eficaces a ser asociados con las estrategias de control a implementar.


6. EQUIPOS DE IMAGEN TERMICA 6.1 ANALISIS TERMICO MEDIANTE EL EMPLEO DE IMÁGENES “TERMOGRAFIA”

6.2 EQUIPOS DE TERMOGRAFIA


6.3 QUE ES UN ANALISIS TERMICO Es el seguimiento y monitoreo de temperaturas ò estados térmicos presentes en un conjunto de elementos que conforman una imagen del sistema para el evento ò proceso productivo evaluado. Para realizar el análisis es necesario establecer de forma periódica una secuencia de mediciones que van de acuerdo al tipo de proceso, donde la termografìa aplica casi para todo proceso productivo; es necesario crear parámetros de comportamiento mediante el estudio de los muestreos, así se puede establecer la evolución y desarrollo de cada eventos, para a partir de ello diagnosticar la anomalía y poder tomar medidas correctivas dentro de un trabajo programado. 6.4 QUE ES UNA IMAGEN TERMICA Apoyados en una tecnología mixta que integra una combinación entre los sistemas de vídeo y los termómetros óptico por radiación infrarroja, permite la capturar de las emisiones naturales de radiación emitidas por los cuerpos calientes en cada uno de sus puntos de la superficie y así poder reproducir una imagen del cuerpo analizado con diferenciación de colores y así permitir la distribución de energía térmica. Este tipo de sistemas poseen la gran ventaja de inspeccionar procesos ó equipos en plena operación sin detener la producción ni ocasionar perdidas de tiempo, debido a su no contacto y gran cobertura de superficies evaluadas.

6.5 QUE ES TERMOGRAFIA


Termografía proviene del Latín TERMO de Temperatura y GRAFOS de Foto, resumiendose como Foto Térmica; por lo cual podemos decir que TERMOGRAFIA es el método para la captura de una foto térmica. Este método de inspección es de no contacto y no destructivo, generalmente empleado para el diagnostico de sistemas ò procesos productivos; con él podemos obtener la distribución térmica sobre todos los componentes sistema y determinar la temperatura presente en cada punto de la superficie en forma instantánea y representada como una foto. De forma adicional la inspección se basa en el hecho que todos los componentes del sistema presentan una diferencia de temperatura entre ellos y a su vez un incremento en la misma ante un mal funcionamiento.

6.6 TEORIA DE LA TOMA DE IMAGEN TERMICA Debemos entender que para poder lograr esta toma de imagen, tenemos que apoyarnos en los conocimientos básicos de la teoría infrarroja de la física óptica. Por lo cual, la cámara de termografía captura la energía electromagnética radiada por los cuerpos calientes y establecerá una relación con la temperatura de los mismo; la única diferencia para este caso es que la cámara de termografía posee varios elementos de detección para capturar la radiación dentro de la cámara, realizando las mediciones de forma sectorizada sobre la superficie a analizar y medinate el sistema óptico poder establecer una relación de temperaturas contra posición y así generar una imagen ó foto. 6.7 TEORIA DE LA TOMA DE IMAGEN TERMICA Esta foto ó imagen se genera en forma de coordenadas dentro de un plano X-Y, donde cuerpos tridimensionales pueden ser analizados en un plano y de esta manera identificar de forma efectiva la temperatura perteneciente a cada punto referido.


Como las temperaturas presentes en todos los puntos que conforman la imagen a analizar son diferentes, ocasionan diferentes niveles de radiación infrarroja ocasionado por el calentamiento diferente de cada área ó punto de la superficie; como también por ser tan amplias las muchas aplicaciones industriales que existen, es necesario que los equipos de toma de imagen puedan cubrir un amplio rango del espectro electromagnético, y así proporcionar un amplio cubrimiento de temperaturas y de longitudes de onda en los infrarrojos otorgandoles en nombre de SENSOR DE AMPLIA BANDA DE ONDA. 6.8 TEORIA DE LA TOMA DE IMAGEN TERMICA Los equipos de toma de imagen térmica al estar compuesto por detectores infrarrojos se encuentra entre 0,2 y 20 mm, existiendo una diferencia para los detectores que deben ser sensibles a la mayor emisión de FOTONES para las temperaturas de las aplicaciones evaluadas; cumpliendose esto en dos rangos especificados y que son entre 3,8 y 5,2 mm para amplias y bajas temperaturas y con especial énfasis en aplicaciones de producción y de 8 a 14 mm para aplicaciones de mantenimiento predictivo. Siguiendo dentro de las características de medición por radiación, el equipo de toma de imagen debe poseer control sobre los valores de emisividad de cada punto y así informarle al equipo cual es el nivel de radiación del material observado.

Los equipos de toma de imagen térmica, al momento de realizar la termografía, debe poseer la capacidad de involucrar otros parámetros que intervienen y los cuales son de referencia en la medición.

10

KHz

1

MHz

100

MHz

100

µ 0.1 µm

0.4 µ

0.7 µ

20 µm


Estos parámetros adicionales son factores como distancia hasta el cuerpo a medir, para relacionar el campo focal (área mínima de medición) y el efecto que pueda tener la absorción atmosférica; en algunos equipos este parámetro de absorción atmosférica lo integran con la humedad relativa del ambiente lo cual exige un higrómetro. De forma adicional estos equipos son para uso en cualquier ambiente, traen incorporados filtros de polarización solar y luminosa para evitar ó ignorar efectos adversos de estos sobre la medida 6.9 HISTORIA DE LOS EQUIPOS DE TERMOGRAFIA En 1960 aparecen las primeras cámaras de toma de imagen térmica, siendo equipos muy robustos y no empleado en aplicaciones industriales.

• Operación basado en sistemas de escaneo de un solo detector. • Tiempo de captura de imagen de 10 minutos para realizar cada escaneo. • Tamaño constructivo grande y con un peso de 85 libras. • Poseían sistemas de refrigeración con Nitrógeno líquido. • Uso en aplicaciones limitadas. • Imagen a blanco y negro. • No permitía medir temperatura solo mostraba puntos calientes. • No permitía realizar análisis • En 1973 las cámaras de toma de imagen térmica empiezan a emplear

elementos electrónicos. • Siguen operando con sistemas de escaneo de un solo detector. • Capturaban en 0.5 minutos cada escaneo. • Construcción robusta y con un peso de 30 libras. • Operan con baterías. • Sistema de refrigeración con Nitrógeno líquido ó otro gas. • Se amplia el rango de aplicaciones. • Imagen a blanco y negro. • No permitía medir temperatura solo mostraba puntos calientes • No permitía realizar análisis • En 1978 las cámaras son optimizados sus elementos electrónicos. • Siguen operando con sistemas de escaneo de un solo detector. • Capturaban en 1 segundo cada escaneo. • Con un peso de 14 libras. • Operan con baterías recargables. • Sistema de refrigeración con gas comprimido. • Uso en todas aplicaciones industriales. • Imagen a blanco y negro. • Permite medir temperaturas • No permitía realizar análisis en PC • En 1986 son equipos completamente electrónicos en el sistema de imagen

y mecánico en la parte de refrigeración. • Sistemas de escaneo de un solo detector.


• Realizaban 5 escenas en un segundo • Peso de 10 libras. • Operan con baterías recargables. • Sistemas mejorados de refrigeración con gas comprimido. • Uso en todas aplicaciones industriales. • Imagen a blanco / negro y aparece el color. • Permite medir temperaturas y realizar análisis en campo • Permitía el análisis en PC y generar reportes. • En 1990 aparecen los sistemas de escaneo de varios detectores (12 ó mas)

para medir la temperatura y el empleo de espejos rotantes para lograr mayor resolución de imagen y medida (pixeles más pequeños)

• Capturan 25 escenas en un segundo (imagen en vivo) • Peso de 7 libras y operan con baterías recargables. • Sistemas de refrigeración Termo-eléctricos, mediante el empleo de

microprocesadores. • Uso en todas aplicaciones industriales, medicinales y estructurales. • Imagen a color y almacenamiento de imagen en vídeo y disquetes. • Mide temperaturas puntuales, cambio de coloraciones, perfiles,

desplazamiento cursor en campo. • Permite análisis y generación reportes en PC • En 1996 hasta hoy son sistemas de escaneo de muchos detectores como

(256x256) con cada escaneo lee la temperatura de cada pixel, denominados FPA (arreglo focal plano) y realizan 25 ó 27 escenas en un segundo (imagen en vivo); poseen ajuste automático del rango de temperatura de acuerdo a la escena que se estudia.

• Peso entre 2 y 4 libras son muy Livianas y portátiles que operan con baterías recargables con sistemas de refrigeración a gas (bolometrica) ó Termo-eléctricos con microprocesadores.

• Uso en todo tipo de aplicaciones. • Imagen a color con resolución de 256 coloraciones y almacenamiento de

imagen en vídeo, disquetes ó tarjetas PCMCIA. • Permite análisis en campo ó en el PC con temperaturas puntuales,

coloraciones, perfiles, desplazamiento cursor. 6.10 CAPTURA DE IMAGEN MEDIANTE SCANEO Este tipo de equipos operan igual que los sistemas de escaneo pero capturando la radiación en las dos direcciones (horizontal y vertical), con un solo elemento detector pero integrando las mediciones para conformar la imagen. El tiempo de respuesta es bajo por su misma forma de operación, ya que tiene que realizar muchas mediciones para integrar la imagen; por lo general superan el segundo. El direccionamiento en los dos sentidos lo crean varios juegos de espejos móviles ó rotantes movidos por servomotores y con ángulos de inclinación específicos.


Generalmente´poseen un alto peso y un sistema de refrigeración por gas comprimido y la resolución de imagen es baja.

6.11 TOMA DE IMAGEN CON ESPEJOS ROTANTES Este es otro sistema de captura de imagen térmica por escaneo, donde existen varios detectores como 12, 24 ó 48 y mediante un sistema de espejos rotantes se direcciona la imagen a cada detector y así configurar el plano X-Y. En este diagrama podemos observar de manera simple la configuración de este tipo de toma de imagen.

• La radiación infrarroja emitida por el cuerpo caliente es captada en la ventana del equipo, pasando a través de ella y llegando hasta los (8, 16 ó 32) espejos rotantes.

• La radiación es reflejada por los espejos y dirigida hacia los detectores, pero primero pasa a través de dos filtros polarizadores y antireflejantes.

Cuando la radiación llega a los elementos detectores (12, 24, 48), es recopilada e integrada mediante un sistema graficador que capturaba la relación espejos y detectores y creaba la imagen. Para efectos de un mejor enfoque, los espejos rotantes son desplazados por un servomotor que es operado (variada la velocidad) desde los controles de operación manual. El juego total de las caras de los espejos están dirigidos a diferentes ángulos, por lo tanto un punto de la escena es examinada crea un número de bandas horizontales iguales al número de espejos empleados para direccionar la imagen. Entonces para cada revolución completa de los espejos, se reproduce un número de puntos ó franjas escaneadas correspondiente al número de detectores por el número de espejos; veamos el ejemplo de 12 detectores y 8 espejos (12


detectores X 8 superficies de espejos). Así se puede lograr entonces 96 puntos ó Pixeles en sentido horizontal. Para completar la imagen se debe ahora configurar los puntos ó Pixeles verticales para completar la imagen a lo ancho, que para algunos casos es de 172 ó 256 franjas sucesivas por cada escena creada por cada cara de espejo. Mediante esto se ha logrado entonces crear una resolución de imagen de 96 x 172 Pixeles para el ejemplo anterior. Siendo uno de los equipos más comúnmente encontrado en el mercado Una vez completado cada escena con la resolución especificada, el proceso se repite para lograr la siguiente escena y así sucesivamente hasta completar un número de escenas mayor ó igual a 24 para poder crear una visión de imagen en vivo. Cada imagen es convertida en una señal del tipo digitalizada con resolución de 12 ó 16 bits, permitiendo a través del procesador evaluarla y retransmitirla al puerto serial para direccionarla hacia la unidad de memoria del equipo ó al PC; de forma adicional se produce una retransmisión análoga en forma de señal de TV ó dirigida a la mirilla de observación dl termógrafo ó inspector. 6.12 CAPTURA DE IMAGEN CON TECNOLOGIA FPA

Para cada pixeles de resolución le corresponde un detector que realiza la medición y conforma la imagen, por lo cual se poseen detectores ubicados de manera horizontal y vertical. Se pierde resolución en la medición de temperatura por la cantidad de detectores que se instalan, pero se gana resolución de imagen que es casi a la real observada. Para aquellos que poseen sistema de refrigeración a gas, la vida útil del sistema es limitada por que un sistema de refrigeración bolométrico exige mantenimiento que es muy costoso; pero si posee un sistema de refrigeración tipo

Procesador Radiació

n Infrarroja

Ventana

Detectores 256x256

Controles

Mirilla

Vídeo PC


microprocesador con la salvedad que estos son muy especiales con gran capacidad de disipación que soportan. La gran cantidad de detectores que posee estos equipos de termografía le otorgan una gran resolución de imagen como lo podemos ver en las fotos expuestas abajo, siendo esto una gran ayuda para el correcto análisis y diagnostico en aplicaciones donde las diferencias de temperatura ó componentes muy cercanos puedan incidir en la decisión de correctivo 6.13 PROCESAMIENTO DE LA IMAGEN TERMICA

Los equipos de toma de imagen térmica para permitir un completo análisis poseen ventajas de cómo lo son salida del tipo T.V. Para almacenar en un vídeo cassette y luego poder analizar sobre el equipo ó en PC a través de una tarjeta de ingreso

Tarjeta Entradas - Salidas de


de vídeo; además de una salida serial para transmitir dichas imágenes al computadora y ser analizadas y generar reportes con la ayuda de un software especial que permite manejar la imagen y la información integrada con la imagen capturada. 6.14 FUNCIONES DE ANALISIS Y DIAGNOSTICO Rango De Temperatura Amplio que pueda cubrir la mayor cantidad de aplicaciones (-20 .... +600 °C). - Modo De Medición de temperaturas en forma Puntual, Diferencial (deltas), Máximos, Mínimos. - Establecimiento de perfiles a recorridos ó trayectorias. - Realización de histogramas ó análisis porcentual de participación de temperaturas sobre algunas áreas. - Manejo amplio de las paletas de colores (8 colores e invertirlos y con 64 coloraciones por cada color. - Ajuste de enfoque, zoom, congelamiento y grabación de imagen para mejorar el detalle de análisis. - Ajuste De Emisividad entre 0.01 y 1.00. 6.15 BENEFICIOS DE LA TERMOGRAFIA

• LA VIDA UTIL DE LOS EQUIPOS Y SUS COMPONENTES PUEDEN SER PROLONGADAS Ó UTILIZADAS POR LOS PERIODOS DE TIEMPO DISEÑADOS.

• REDUCIR LOS TIEMPOS DE PARADA EN LA PRODUCCION OCASIONADAS POR FALLOS INESPERADOS ANTE MAL FUNCIONAMIENTO PROGRESIVO.

• LA PRODUCCION PUEDE SER INCREMENTADA, YA QUE LOS TIEMPOS DE PARADA SE REDUCEN Y SE VE COMO SI EL PROCESO TRABAJARA POR MAS TIEMPO.

• LOS TIEMPO DE PARADA POR REPARACIONES SE VUELVEN MAS FAVORABLES DADOQ UE SE TRABAJAN LOS EQUIPOS EN MAL FUNCIONAMIENTO UNICAMENTE.

• LA CALIDAD DEL TRABAJO DE REPARACION PUEDE SER INSPECCIONADO PARA DETERMINAR SI FUE LLEGO A BUEN TERMINO.

• PERDIDAS DE ENERGIA EN FORMA DE CALOR PUEDEN SER REDUCIDAS.

• MEJORAS EN COMBUSTIONES Y REDUCCION DE COSTOS DE COMPRAS DE COMBUSTIBLES


7. EJEMPLOS DE IMÁGENES TERMICAS APLICACIONES DE LAS IMÁGENES TERMOGRAFICAS 7.1 APLICACIONES POTENCIALES DE UN ANALISIS DE IMAG EN TERMICA. INSPECCION EQUIPOS ELECTRICOS: -Sistemas de Encendido. -Transformadores -Aisladores -Puertos de Distribución -Conexiones INSPECCION EQUIPOS MECANICOS -Rodamientos -Engranajes INSPECCION PLANTAS CALEFACCION Trampas De Vapor -Aisladores Térmicos -Tuberías De Trabajo REFRACTARIOS -Alimentadores De Metal Caliente - Hornos. 7.2 APLICACIONES DE IMAGENES TERMICAS EN MANTENIMIE NTO PREDICTIVO En todas las industrias las paradas de planta son ó deben ser programadas, con el fin de reducir costos y afectar lo menos posible a la producción. Los esquemas de mantenimiento predictivo han sido integrados, para identificar esos problemas potenciales y reducir el tiempo de parada inesperadas. La termografía en el mantenimiento ayuda por su método de no contacto permite la detección de incrementos de temperatura que ocurren ante un mal funcionamiento. Las rutinas de inspección en funcionamiento sin detener la producción pueden traer innumerables beneficios en producción y costos. 7.4 INSPECCIONES EN INSTALACIONES ELECTRICAS Las fallas en los circuitos eléctricos y sobre todo en puntos de alto riesgo como lo son los dispositivos en media tensión, pueden detectadas rápidamente y de manera segura mediante imágenes térmicas; partiendo del hecho que ante una mala conexión se presenta un mal contacto que refleja un aumento de la resistencia del punto y disipa energía en forma de temperatura. Este método de inspección permite trabajar únicamente los puntos críticos y no todos los componentes reduciendo los tiempos sin energía; veamos algunos de los puntos a analizar:


CONECTORES que se aflojan. SECCIONADORES cuerpos deformados FUSIBLES degradados por transitorios AISLADORES fracturados por esfuerzos INTERRUPTORES con mala tierra

En aplicaciones de media y baja tensión, el calentamiento excesivo de los componentes ocasiona un deterioro de su aislamiento que induce a la aparición de una falla y la generación de cortes inesperados en la alimentación de la energía eléctrica de los equipos productivos; mediante la termografía es posible evaluar esta degradación progresiva de la vida útil de los componentes y determinar la causa de la falla. Mediante el empleo de la imagen térmica podemos determinar el calentamiento sostenido a lo largo de uno de los conductores y así evaluar los niveles de corriente que circulan por cada hilo del circuito establecer el nivel de desbalances de las cargas que se posee en el circuito trifásico, malos contactos y presencia de armónicos nocivos en la red.


Permite identificar el calentamiento ocasionado por malos contactos de sujeción de los dispositivos del sistema y su consecuente efectos secundarios como el deterioro de componentes por efectos externos a él y que al transcurrir el tiempo terminará por salir de servicio. Dentro de los equipos muy comúnmente analizados son los motores, ya que son la fuerza impulsora del proceso; a estos el proceso de inspección involucra rodamientos, ventilación, conexión en caja de terminales, la carcaza para obtener un calculo de la temperatura de los devanados y que es muy importante para establecer el grado de operación del aislamiento de las inductancias que involucra el motor. Para este caso vemos que el motor posee un devanado con mayor temperatura, ocasionado por un deterioro del aislamiento del mismo ante una falla anterior. 7.5 INSPECCIONES EN EQUIPOS MECANICOS Los equipos mecánicos analizados son maquinarias rodantes que siempre tendrá contacto metal - metal, por lo cual ante un mal funcionamiento se incrementa la temperatura evidenciando una falla interna que puede ser: Fricción, Desaliniamiento, Mala Lubricación ó Rodamientos que no Giran. Estos sistemas en operación son imposible de inspeccionar, tan solo con las imágenes térmicas se puede realizar, mediante la comparación de resultados. La imagen que ven muestra una obstrucción del ducto de lubricación y esto ocasiona un calentamiento de la chumacera que aloja el rodamiento. Los equipo analizados son: RODAMIENTOS, ENGRANAJES BANDAS, ACOPLES, BOMBAS


Un problema mecánico como lo es una desalineación en un acople trae consecuencias secundarias mecánicas y eléctricas; para las mecánicas, se crea un deterioro en los rodamientos elevando su temperatura, de forma adicional crea un efecto sobre la bomba que incrementa un deterioro de los internos de la misma. En las consecuencias eléctricas se crea una concentración de temperatura sobre uno de los devanados por la disminución del entre hierro del rotor y estator, afectando el aislamiento de ambos bobinas. Al analizar todos los componentes del sistema en movimiento, la falla puede ser localizada en el punto exacto mediante esta evaluación en conjunto. Uno de los principales indicadores de mal funcionamiento en un equipo mecánico son las chumaceras que contienen los rodamientos y por ello con la inspección termográfica es posible determinar si la anomalía es propia del rodamiento, del equipo, de lubricación ó de un agente externo.

En los equipos mecánicos se determinan problemas de manera directa y rápida mediante esta inspección visual.


Estos problemas son ocasionados por falla en lubricación, problemas asociados al rodamiento, desalineamiento entre ejes ó desbalanceo de rotores ó temperaturas inducidas sobre el mismo sistema. INSPECCIONES USUALES:

• Engranajes • Acoples • Correas, poleas • Sistemas de cadenas • Transportadores • Compresores de aíre ó gases • Bombas positivas y de vacío • Embragues • Reductores • Variadores mecánicos • Sistemas de lubricación • Elevadores • Válvulas de corte y retención • Ductos de Transporte por succión • Chumaceras

7.6 INSPECCION EN REFRACTARIOS Y LINEAS ESTRUCTURAL ES Las estructuras refractarias mediante análisis termográficos se les puede prolongar la vida útil y evitar incidentes ó accidentes por un deterioro de las mismas ocasionado por el flujo de gases de combustión y de material en la parte interna de estas, creando un efecto de erosión y abrasión que debilita la estructura ó los componentes y perjudicando la estabilidad de esta. Como vemos en la imagen, se puede determinar exactamente cuales son los puntos debilitados y trabajar solo sobre ellos y evitar una reconstrucción total.. Equipos inspeccionados comúnmente: HORNOS CON ARCOS ELECTRICOS. HORNOS DE TRATAMIENTOS TERMICOS, HORNOS PARA EL VIDRIO, HORNOS RODANTES.


Se ubica el sitio exacto de la falla y se coordina la labor especifica con la programación del empleo de las herramientas y repuestos específicos sin derroche en estos rubros. Permite determinar las zonas de adherencia y de deterioro del aislamiento por fricción y desgaste térmico; como también las zonas de fuego y de mayor temperatura.

En procesos que manejan flujos de productos sólidos a altas temperaturas se presentan adherencias y desgaste por fricción sobre las paredes de los Ductos de transporte, lo cual ocasiona concentraciones térmicas de debilitamiento y desgaste las cuales son necesarias reparar antes de que se vuelvan críticas para el proceso y el personal humano que labora. Mediante la termografía se puede establecer el degradamiento de los metáles, dentro de los que podemos mencionar: oxidación, delaminación, porosidad y otros fenómenos que afectan la estabilidad de la estructura analizada. Determinamos el comportamiento y la eficiencia de los quemadores empleados en el proceso y sus respectivas estructuras de soporte. Así evaluamos si la combustión realizada es adecuada ó por el contrario la mezcla no posee un adecuado balance; reflejandose en ahorros de costos y un adecuado proceso Podemos ubicar concentraciones de humedad sobre techos y estructuras térmicas; las cuales ocasionan debilitamiento del aislamiento y perdidas de calor por disipación y fractura del material. INSPECCIONES USUALES:

• Refractarios de hornos continuos y a baches ó crisoles. • Hornos de tratamientos térmicos. • Hornos a Rodillos ó Continuos.


• Hornos Ovens (para temperaturas bajasa hasta 500 °C), Furnace (para temperaturas medias hasta 900 °C) y Kiln (para alta s temperaturas hasta 2500 °C)

• Secadores • Calderas • Cucharones, vasijas • Tanques de almacenamiento de productos calientes • Ducterías de vapor ó Agua ó Otros productos.

7.7 APLICACIÓN EN ESTRUCTURAS Paredes con filtraciones, con perdidas de aislamientos ó debilitamiento de la estructura por esfuerzos Concentración de esfuerzos en estructuras metálicas que determinan debilitamiento. Corrosión por oxidación de estructuras sometidas a cambios de temperatura como consecuencias del proceso. 7.8 APLICACIONES EN LINEAS DE RECIRCULACION DE AGUA Ó LIQUIDOS REFRIGERANTES

Permite establecer la calidad y eficiencia de los intercambiadores de calor y evitar accidentes por superficies cálidas y no demarcadas. 7.9 APLICACIONES EN LINEAS DE CONDUCCION DE VAPOR


Puede ser unas de las mas difíciles de evaluar por la característica de los materiales que conforman el conjunto, pero una de las mas disientes en la cantidad de energía y dinero que se derrocha ante estas anomalías. 7.10 APLICACIONES EN CONTROL DE CALIDAD

La termografía es una herramienta amplia en el momento de analizar la calidad del producto elaborado, ya que otorga información de la totalidad del cuerpo. Veamos el ejemplo de esta botella, donde indica que existe en la parate lateral una concentración térmica inadecuada por problemas asociados con el molde. 7.11 APLICACIONES EN CONTROL DE CALIDAD


En aplicaciones de moldeado de aluminio para la extrusión de cuerpo, donde se monitorea la temperatura del molde y del metal líquido, como también en las aplicaciones de inyección de plástico y soplado de plástico, de vidrio y metáles. 7.12 APLICACIONES EN CONTROL DE CALIDAD

En aplicaciones de moldeado de metáles es importante garantizar una uniformidad de la temperatura del cuerpo manufacturado, ya que de ella depende el temple y dureza del metal ante los esfuerzos mecánicos que debe soportaren su uso diario. En la industria de los alimentos, es necesario determinar si el proceso de cocido, freído u horneado se ha cumplido satisfactoriamente en la totalidad del cuerpo del alimento y así establecer los parámetros generalizados de producción a granel. En aplicaciones de hornos continuos donde el material viaja a través de él, necesario establecer si realmente el material se calienta a las temperaturas especificadas ya que en muchas oportunidades las temperaturas de los gases de


calentamiento no son suficientes para garantizar unas condiciones ideales de proceso. Para la industria textil en los túneles de teñido, consolidan el color sobre la fibra textiles mediante temperatura y es indispensable que esta sea uniforme sobre toda la superficie; adicionalmente se puede hacer una comparación en la industria del papel donde el secado es importante para garantizar una uniformidad del material. En la industria del vidrio formado, es necesario que la temperatura de la gota de vidrio sea uniforme y evitar que este pueda salir congelado que ocasiona obstrucciones en el alimentador y defectos de calidad en el producto moldeado. En la industria del vidrio, se emplean altas temperaturas para poder manipular este material; desde el formado hasta las aplicaciones del corte de los tubos para luminarias a una determinada longitud. En todas las aplicaciones i la temperatura del vidrio formado no presenta ciertas condiciones adecuadas generaría problemas de manufactura posteriores. En la industria del vidrio laminado, ya sea para la manufactura de ventanas de autos ó de edificios; es necesario garantizar que las temperaturas sobre la superficies sean homogéneas y así permitir una adherencia de las diferentes capas de vidrio ubicada y las formas deseadas a obtener. 7.13 APLICACIONES EN LA ELECTRONICA

En los circuitos electrónicos como los que constituyen los variadores de velocidad de motores, involucran una gran cantidad de pequeños componentes que soportan esfuerzos eléctricos en plan operación; si analizamos los diferentes componentes podemos determinar si alguno ó varios de ellos poseen alguna condición anormal.


Si se tiene la imagen completa del funcionamiento del circuito electrónico analizado es posible establecer características de operación adecuadas y generar criterios estandarizados. 7.15 APLICACIONES EN LA AERONAUTICA Todos los componentes que constituyen las aeronaves pueden ser monitoreados a tarvés de la termografía, siendo una de las aplicaciones más comunes es evaluar el funcionamiento de las turbinas, que nos informa el como está la estructura, los flujos de aíre y los dispositivos internos de la misma. 7.16 APLICACIONES EN INCENDIOS Detección del hogar del fuego ó las zonas con mas concentración de llamas Ubicar en la estructura cual es la zona que primero colapsara por deterioro de la misma Camino mas seguro de desplazamiento para los bomberos 7.17 APLICACIONES EN BUSQUEDA Y RESCATE Circulación de embarcaciones prohibidas ya sea por tamaño ó por sitios restringidos de seguridad. Búsqueda de barcos a la deriva en el mar con personas ocupandolos. 7.18 APLICACIONES EN FLUJOS VEHICULAR En algunos países denominados desarrollados, el monitoreo de las vías vehiculares es importante sin diferenciar la importancia de día ó de noche; por lo cual emplean equipos de termografía para determinar en horas de la noche un adecuado desarrollo del tráfico vehicular y así detectar posibles accidentes de forma inmediata y ser atendidos justo a tiempo. 7.19 APLICACIONES EN SEGURIDAD Delincuencia Urbana en horas de la noche Personas extraviadas en bosques ó praderas ya sea de día ó de noche. Intrusos en edificaciones ó vigilancias de zonas urbanas con circulación prohibida 8. ESPECIFICACIONES DE UN EQUIPO DE IMAGEN TERMICA 8.1 ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO DE TERMOGRAFIA EQUIPOS DE IMAGEN TERMICA Elementos Constitutivos


1. Lente 2. Botón de Control 3. Botón Expulsión Tarjeta 4. Tarjeta de Memoria PCMCIA 5. Batería 6. Pantalla de 4” 7. Botones del Cursor 8. Botón de Entrar 9. Botón de Escape 10. Led de Encendido 11. Interruptor On / Off 12. Conector de Video 13. Conector Serial RS232 14. Protector Antipolvo

• PORTATIL: Liviana, de fácil uso en campo, permita análisis en campo . • RANGO TRABAJO: Escala de temperatura adecuada para las aplicaciones. • OPERACION: sea de fácil operación durante la toma de imagen. • RESOLUCION: posea un adecuada resolución de imagen y de medida de

temperatura, que permita establecer diferencias claras entre cada elemento.

• MANEJO DE IMAGEN: permita manejar, evaluar, verificar la totalidad del conjunto que forma la imagen, para así tener un primer dato de comportamiento; este manejo es en color, zoom y congelar.

• MANEJO INFORMACIÒN: tener la posibilidad de almacenar las imágenes en un medio magnético, de vídeo ó digital para un posterior análisis.

• FACILIDAD DE UBICACION IMAGEN: que el mismo instrumento se especifique en temperatura y distancia para el rango del cuadro evaluado, optimizando su uso y mejorando la precisión.

• PRECISIÒN: posea la mas alta dado que este permite mayor estabilidad en las soluciones.

• CAPACITACION: entrenamiento en cuanto a la operación del equipo. • RESPALDO: garantías, calibraciones. renovaciones

Estos software son de desarrollo propio de cada fabricante, donde la forma de manejar la información la codifican y encriptan de acuerdo a la tecnología empleada; no todos los software de todas los fabricantes son compatibles.


Existen muchos fabricante que establecen su propio software pero para la generación de reportes se apoyan en el Office de Microsoff, permitiendo que sean mas versátiles en compartir la información. Una caracterísitica que si debe poseer todo software es permitir compartir los datos de las temperaturas ya sea vía DDE ó SQL para que con otros software de mantenimiento se permita consolidar toda la información del predictivo; como sería asociarla con datos de vibraciones, corrientes, presiones y otros parámetros. Las señales de vídeo generadas por los equipos de termografía necesitan de una tarjeta de especial de ingreso al PC, que no necesariamente es una tarjeta genérica de vídeo; sino por el contrario es una tarjeta especial donde el fabricante involucra no solo imagen sino que también involucra datos de temperatura, Emisividad, coordenadas, absorción atmosférica, distancia y otros parámetros. El análisis de la imagen debe poseer una herramientas características y mínimas a involucrar de las cuales veremos algunas de ellas.

• TEMPERATURAS PUNTUALES: por lo menos permitir 10 mediciones sobre la imagen y ubicarlas de tal manera que pueda ser compartida por otro software.

• TEMPERATURAS DE AREAS: por lo menos permitir la temperatura promedio de 10 áreas diferentes.

• PERFILES ó RECORRIDOS: establecer por lo menos un perfil ó recorrido en la imagen.

• HISTOGRAMAS: permitir por lo menos una temperatura porcentual participativa en un área de la imagen.

• ISOTERMICOS: permitir resaltar con coloraciones temperaturas de interés y así diferencialas claramente.

• GENERACION DE REPORTES: que permitan involucran la actividad a realizar.

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Documento termografia