Termografia y sus Aplicaciones

La Termografia infrarroja es una técnica que permite ver la temperatura de una superficie con precisión sin tener que tener ningún contacto con ella. Gracias a la Física podemos convertir las mediciones de la radiación infrarroja en mediciónes de temperatura, esto es posible midiendo la radiación emitida en la porción infrarroja del espectro electromagnético desde la superficie del objeto, convirtiendo estas mediciones en señales eléctricas.

El ser humano no es sensible a la radiación infrarroja emitida por un objeto, pero las cámaras termográficas, o de termovisión, son capaces de medir esta energía con sus sensores infrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energía radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de una superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto alguno. La radiación infrarroja es la señal de entrada que la cámara termográfica necesita para generar una imagen de un espectro de colores, en el que cada uno de los colores, según una escala, significa una temperatura distinta, de manera que la temperatura medida más elevada aparece en color blanco.

Debido a lo general que resulta la termografía infrarroja, el campo de aplicación de esta tiene una extensión que va más lejos de la simple toma de medidas de temperatura, y abarca tanto aplicaciones industriales como de investigación y desarrollo. La localización de defectos en instalaciones eléctricas, el análisis de delaminaciones de materiales compuestos, el control de procesos de fabricación, la vigilancia en condiciones nocturnas o de visibilidad reducida, la detección de pérdidas energéticas en edificación y hornos, o estudio de dispositivos mecánicos... son algunos ejemplos en los que se pueden obtener importantes beneficios mediante el uso de la termografía infrarroja.

Algunas de las aplicaciones de la termografía infrarroja más importantes son:

Las cámaras termográficas son una herramienta indispensable en el mantenimiento predictivo y preventivo, al detectar anomalías invisibles al ojo humano, con el objetivo de prevenir errores y fallos que puedan suponer grandes pérdidas económicas.

Las cámaras infrarrojas se han convertido en sistemas similares a las cámaras de vídeo, son sencillos de usar y producen imágenes de muy alta resolución en tiempo real. En todo el mundo son muchas las industrias que han descubierto en la termografía infrarroja las ventajas que puede traerles en sus programas de mantenimiento preventivo.

En las páginas que siguen, nos centraremos sin embargo en las imágenes por infrarrojos para que puedan observar que las aplicaciones de la termografía en el mantenimiento preventivo no tienen límites.

Cámaras de infrarrojos:

• Son tan fáciles de usar como una cámara de vídeo
• Dan una imagen completa de la situación
• Realizan inspecciones con los sistemas funcionando bajo carga
• Identifican y localizan el problema
• Miden temperaturas
• Almacenan información
• Dicen exactamente las medidas a tomar
• Encuentran el problema antes de que éste se produzca
• Ahorran un tiempo y dinero valiosísimos

Alta tensión
Oxidación de los conmutadores de alta tensión	Conexiones mal fijadas	Defectos en aislantes	Conexiones sobrecalentadas	Inspección en líneas de alta tensión	Conexiones de alta tensión defectuosas

Baja tensión
Conexión de alta resistencia	Daños en fusibles internos	Mala conexión y daños internos	Corrosión en conexiones	Fallos en ruptores internos	Conexiones de cables sueltas

Mecánicas
Sobrecalentamiento de motores	Bombas sobrecargadas	Cojinetes calientes	Rodillos sospechosos	Eje de motor sobrecalentado	Motores eléctricos

Edificios
Calefacción bajo el piso	Puntos calientes por malos aislantes	Humedades en muros	Ventanas de panel sencillo entre ventanas con paneles dobles	Inspección de bastidores	Goteras en tejados

Otra de las aplicaciones de la termografía infrarroja son las energias renovables, algunos ejemplos:

Energía Eólica

• Comprobación de huecos y fallos de pegado en la estructura de la concha de la pala.
• Revisión de las palas en los parque eólicos comprobando que no hayan sufrido daños bajo condiciones climáticas adversas.
• Vigilancia de Almacenamiento de Material.

Energía Solar

• Controlar del proceso de fabricación antes y después de la laminación de las células fotovoltaicas.
• Comprobar el intercambio de líquidos en las células térmicas.
• Mantenimiento de los huertos solares, verificando que no tienen ninguna célula muerta que disminuya el rendimiento del mismo.

Los diversos tipos de plantas de energía actuales: como biomasa, carbón, gas, etc…, e incluso vertederos, presentan un alto peligro de incendio. Mediante la termografía infrarroja se puede detectar el incendio antes de que genere uno de magnitudes mayores.

Con la utilización de termografía pulsada y “LockIn”, los defectos ocultos de diferentes materiales pueden ser detectados de forma completamente no destructiva y sin contacto.
Las técnicas de termografía pulsada y termografía “LockIn” se basan en el calentamiento de los componentes que queremos estudiar aplicando un calentamiento externo.

Detección de defectos en todo tipo de materiales compuestos como: CRP (Carbonfibre Reinforced Plastics), GRP (Glassfibre Reinforced Plastics), Honeycombs, CFRC (Carbonfibre Reinforced Ceramics) GLARE (Glassfibre Reinforced Aluminum Laminate).

• Identificación de grietas.
• Visualización de delaminaciones.
• Identificación de agujeros internos, burbujas y filtraciones de aire.
• Detección de defectos en soldaduras o en juntas.
• Visualización de corrosión y oxidación en chapas de metal.

El gran avance de la tecnología por infrarrojos junto con una reducción de los costes de una forma significativa ha popularizado su utilización en una gran variedad de sectores de alta seguridad, saltando del uso militar tradicional a un uso civil diverso. Entidades públicas y privadas van incorporando la termografía como complemento y alternativa a técnicas tradicionales para reforzar los estándares de seguridad. Algunas de estas aplicaciones son:

Fuerzas de Seguridad

La capacidad de visión en intervenciones de unidades militares y policiales es fundamental en el éxito final de las misiones. Las cámaras térmicas ofrecen un potencial adicional de observación en condiciones nocturnas y de baja visibilidad, a la vez que ofrecen una menor vulnerabilidad frente a determinados efectos de camuflaje.

Vigilancia de Costas y Fronteras

La termografçia infrarroja aporta una nueva dimensión en entornos críticos de seguridad extrema como la vigilancia de costas y fronteras. Para estos entornos donde se demandan capacidades máximas de observación y detección, disponemos de sistemas optrónicos combinados que incorporan cámaras térmicas de muy alta sensibilidad y gran alcance.

Lucha contra incendios

Ante un incendio en un entorno industrial, urbano o rural, la detección precoz es la mejor herramienta para minimizar riesgos y pérdidas. El hecho de que las imágenes térmicas estén directamente relacionadas con temperatura permite utilizar técnicas de análisis térmico para generar alarmas tempranas.

Entornos de baja visibilidad

Determinados entornos como túneles, galerías, viales de servicio, estaciones remotas de abastecimiento y comunicaciones… están sujetas de forma temporal o continua a condiciones de baja luminosidad. Aún así, para preservar su integridad y mantener su servicio es necesario mantener su supervisión continua para garantizar su servicio de forma permanente.

La termografía por infrarrojos se esta empezando a utilizar en el diagnóstico médico, y representa una útil herramienta para la terapia de seguimiento. Este método proporciona un mapa térmico de la superficie corporal en tiempo real, y presenta la ventaja añadida de no necesitar contacto físico y de ser indoloro y no invasivo.

Su aplicación se fundamenta en la fisiología térmica humana y en las bases fisio-patológicas de termorregulación cutánea en enfermedades. Éste es un método único por su capacidad para mostrar procesos fisiológicos y metabólicos, como por ej. el sentimiento de dolor, más que detalles puramente anatómicos, al revelar el efecto combinado del sistema nervioso autónomo y el sistema vascular sobre la temperatura. Lascámaras termográficas incorporan la última tecnología, haciéndolas adecuadas para su uso en numerosas aplicaciones médicas:

• Detección temprana de cáncer de piel.
• Técnica complementaria para el diagnóstico de cáncer de mama.
• Estudio y localización exacta de puntos de dolor, medida de los mismos y ayuda en su diagnóstico.
• Monitorización evolutiva de la efectividad de anestesia local en extremidades, y consecuente reducción de tiempo y riesgo.
• Localización rápida de patologías en músculos y huesos, y en sistemas cardiovascular o neurológico.
• Análisis de la condición funcional de los tejidos blandos lesionados para elegir el tratamiento mejor y más apropiado.
• Estudio de la implicación de raíces nerviosas en patologías, incluyendo nervios raquídeos.
• Valoración de gravedad de quemaduras.
• Evolución de injertos y úlceras.
• Cirugía de corazón abierto.
• Pruebas “cold stress”.
• Documentación objetiva sobre el tratamiento más adecuado en diversas dolencias.
• Medicina deportiva.

Numerosos veterinarios han descubierto que la termografía infrarroja es un método rápido y no invasivo para detectar puntos calientes, ya que esta técnica genera una imagen de gradientes térmicos en tiempo real. Ya que el calor es uno de los principales signos que presentan las infecciones y las lesiones, podemos usar la termografía para detectar estas zonas en las fases iniciales. También se pueden detectar facilmente nervios irritados y músculos dañados. Dentro de las aplicaciones màs comunes cabe destacar: patologías axiales, articulares, fracturas, tendinitis.

Los infrarrojos se usan comúnmente para el diagnostico de caballos, pero son numerosos los zoólogos que no solo han aprendido con la termografía a diagnosticar sino a conocer el comportamiento de todo tipo de animales.

¿Por qué utilizar la Termografía infrarroja en la industria de la construcción?

A raíz de la crisis del petróleo ocurrida en la década de 1970 hemos sido conscientes de que nuestras reservas energéticas son valiosas y limitadas. También sabemos que el calentamiento global producido por las emisiones de CO2 está causado por el consumo de energía térmica. Las pérdidas energéticas son el resultado de anomalías en la construccion y pueden ser detectadas por infrarrojos. En consuecuencia, reparando estas anomalías podremos ahorrar energía.

Arquitectos y contratistas se enfrentan a nuevos materiales y a plazos de ejecución cada vez más cortos. Se exige una planificación, supervisión y documentación más eficiente en lo relativo a la ejecución de sellados y aislamientos térmicos, y se deben evitar situaciones de insalubridad producidas por enmohecimientos y humedades. La Termografía puede proporcionar la información necesaria para evitar estas costosas reparaciones. Además, para las constructoras o aseguradoras las imágenes térmicas de tales anomalías constituyen pruebas irrefutables a la hora de llegar a un acuerdo en caso de litigio y planificar las acciones correspondientes de reparación.

Localización de fugas

La termografía es una herramienta muy útil y fácil de usar para la detección y comprobación de fugas en tuberías y conducciones. Incluso cuando éstas se encuentren bajo el suelo ó paredes. Ejemplos típicos son la detección de fugas en calefacciones de suelo radiante ó en sistemas de calefaccion comunitaria. Determinar la localización exacta de las fugas evita excavaciones innecesarias y ahorra costes.

Calefacción suelo radiante	Fugas en tuberías subterraneas de calefacción comunitaria

Detección de defectos de construcción mediante termografía infrarroja

La termografía es el método más adecuado y más rápido para revelar posibles defectos de construcción. Gracias a ella es muy sencillo comprobar si la ejecución de la obra ha sido correcta. La termografía visualiza instantáneamente pérdidas térmicas, humedades y fugas de aire que ocurren en los edificios por medio de imágenes a color.

Acristalado individual en paneles dobles	Ventana sin sellar

Inspección de los procedimientos de secado

Una vez localizada la fuga hay que proceder a su reparación y para ello hay que secar la zona afectada. Una filtración de agua se seca normalmente efectuando perforaciones para que circule el aire. Para evitar dañar las tuberías existentes y crear nuevas fugas utilizamos la cámara termográficas para su localización. Asimismo podemos comprobar el progreso y el éxito del secado

Visualización de pérdidas energéticas

Los puentes térmicos no sólo son una pérdida de energía sino que pueden dar lugar a condensaciones o precipitaciones de humedad. Como consecuencia, en esos puntos pueden enmohecerse, con el consiguiente riesgo para la salud de los ocupantes. Además, los puentes térmicos también actuan a veces como puentes acústicos. Un óptimo aislamiento térmico normalmente implica un buen aislamiento acústico. La termografía infrarroja detecta inmediatamente las localizaciones con deficiencias.

Caja de persiana sin aislar	Pérdida térmica hacia el exterior, emisión acústica hacia el interior

Planes de reurbanización y garantía de calidad

La termografçia de infrarrojos no solo se aplica durante los planes de reurbanización, sino también como garantía de calidad y en la inspección de nuevas contrucciones. En el secado de obras, la imagen térmica permite comprobar el avance del proceso de secado y optimizar así los medios empleados y la duración de estos. Si este proceso puede acelerarse y ser demostrado, los clientes pueden ocupar sus viviendas con antelación.

Riesgo sanitario: enmoheci-miento	Representación de puente térmico

Restauración de edificios

La termografía también ofrece una valiosa información durante la restauración de edificios y monumentos. Los entramados de las contrucciones que se encuentren ocultos son revelados claramente en la imagen infrarroja y se puede decidir, por ejemplo, si tiene sentido levantar el revoque. También pueden detectarse con anticipación desprendimientos de revoque en las paredes y tomar así las medidas oportunas para su conservación.

Entramado bajo una capa de revoque mineral	Construcción oculta en una pared

Detección de fugas de aire

Otra aplicación habitual es la detección de fugas de aire mediante la identificación de su tasa de intercambio. Para ello se emplea el procedimiento Blower-Door, en el que se genera una baja presión en el edificio para forzar que el aire exterior, a mayor presión, penetre por las zonas que no estén selladas correctamente. Este flujo de aire puede observarse fácilmente con una cámara de termografía. Una vez identificadas las fugas se pueden reparar antes de que los revestimientos hagan costosa y complicada la eliminación de un eventual defecto de construcción.

Sala a presión normal	Sala a baja presión

Detección de fugas en tejados de cubierta plana

La evaluación de filtraciones de agua en tejados de cubierta plana es otra aplicación muy común. El agua retiene el calor durante más tiempo que el resto de materiales del tejado, pudiendose detectar con la cámara una vez puesto el sol y el tejado ha empezado a enfriarse. Se pueden reducir ampliamente los costes de reparación identificando las zonas húmedas con problemas en vez de reemplazar por completo el tejado.

Tejado plano con filtración	Humedad en techo

Calefacción, ventilación y aire acondicionado

El ambiente interior tiene un efecto considerable sobre nuestra sensación de bienestar y nuestro rendimiento. Las bajas laborables por enfermedad en una empresa pueden deberse en parte a causa de un ambiente interior erróneo. La termografía puede ofrecer información valiosa sobre el estado de las salidas de aire acondicionado, radiadores o sistemas de ventilación. La información que proporciona la cámara permite optimizar los ambientes de trabajo y evitar lugares expuestos a corrientes de aire.

Calentador de gas construido muy cerca de la pared constituye un riesgo de incendio

Proteger contra incendios es proteger la vida

Gracias a la termografía se pueden detectar sin esfuerzo todo tipo de grietas, fugas y ladrillos sueltos en chimeneas y sistemas de escape en instalaciones de calefacción. Descubra inmediatamente zonas recalentadas que puedan provocar incendios en chimeneas y detecte riesgos de incendios por excesiva proximidad a zonas de calefacción o salida de gases.

Prevención anticipada de enmohecimientos

Los mohos no sólo afectan a las construcciones que atacan, sino que también suponen riesgos para la salud y provocan alergias a los ocupantes. Las esporas de los mohos tienen las mejores condiciones de crecimiento cuando la humedad del aire ambiente se reúne y llega a precipitarse en forma de gotas. Tanto las substancias minerales de la pared como los papeles pintados son excelentes medios de cultivo para los hongos. Gracias a la nueva función que incorporan las cámaras de visualización de puntos de condensación se muestran en pantalla los puntos amenazados de enmohecimiento mediante una alarma de color en la imagen. Las zonas que están o pueden estar afectadas se detectan rápidamente y en el acto.

Imágen visual e infrarroja de un dormitorio. La imagen infrarroja nos muestra claramente las zonas delicadas en donde el moho puede crearse.