Las altas temperaturas en los equipos pueden provocar daños irreparables. El uso de la termografía resulta un método eficaz para controlar el comportamiento térmico y prevenir accidentes
Alejandro Jáuregui
La temperatura y el comportamiento térmico de cualquier maquinaria es un factor crítico en el mantenimiento de un equipo. Así, la termografía se convierte en un método eficaz que se debe tomar en cuenta como parte del mantenimiento predictivo. La medición de temperatura sin contacto, mediante el uso de sensores infrarrojos, ha llegado a ser una alternativa significativa frente a otro tipo de métodos convencionales.
La termografía infrarroja es la ciencia de adquisición y análisis de la información térmica obtenida mediante los dispositivos de captura de imágenes térmicas a distancia, llamadas técnicamente termogramas.
La medición correcta de la temperatura es importante ya que dicha variable es fundamental, virtualmente, para cualquier situación y en todos los procesos, convirtiéndolo en un factor crítico que hay que tener bien vigilado.
Termómetros de infrarrojos vs cámaras termográficas:
Los termómetros de infrarrojos son fiables y muy útiles para lecturas de la temperatura de un solo punto, sin embargo, al analizar componentes o zonas de mayor tamaño, es fácil no percibir componentes esenciales que puedan fallar próximamente y necesiten ser reparados. Una cámara termográfica puede analizar motores, componentes o paneles completos de una vez, por lo que detecta todos los riesgos de recalentamiento, por pequeños que éstos sean.
Ventajas y usos
Al detectar anomalías que suelen ser invisibles a simple vista, la termografía permite realizar correcciones antes de que se produzcan costosos fallos en el sistema. Las cámaras son una herramienta única que sirve para determinar cuándo y dónde se necesita mantenimiento, puesto que las instalaciones eléctricas y mecánicas suelen calentarse antes de fallar. Al descubrir estos puntos calientes, se puede llevar a cabo una medida preventiva. De este modo, es posible evitar costosas averías o incendios.
Una cámara termográfica es un fiable instrumento de medición a distancia, capaz de analizar y visualizar la distribución de temperatura de superficies completas o de equipamiento eléctrico y maquinaria con rapidez y precisión. Al realizar este tipo de inspección, hay muchos detalles que se deben considerar. Además de conocer cómo funciona la cámara termográfica y cómo tomar imágenes, es importante conocer la física de la instalación eléctrica o mecánica que se inspecciona y cómo se construye. Todo ello se debe tener en cuenta para comprender, interpretar y evaluar las termografías correctamente.
Con solo poder prever qué componentes están a punto de averiarse, se puede precisar en qué momento adoptar las debidas medidas correctivas. Por desgracia, los peores problemas permanecen ocultos hasta que es demasiado tarde. Las cámaras termográficas son la herramienta perfecta para predecir fallos ya que consiguen hacer visible lo invisible. En una termografía, los problemas saltan a la vista de inmediato, lo que combina los programas de mantenimiento predictivo con herramientas de diagnóstico de alta confiabilidad.
Una cámara termográfica es justo la herramienta que necesitas para verlo todo. El supervisar este tipo de equipos reduce la posibilidad de incendios que podrían suceder por un pequeño problema eléctrico. Inspección de cables de alimentación de alta tensión, conexiones mal aseguradas, daños internos en fusibles, aislamientos dañados, oxidación, grietas en muros y tuberías, sobrecalentamiento, fugas de gas refrigerante y vapor, cojinetes y rodillos calientes, motores trabajando a temperaturas anormales, defectos de impermeabilización, focos de humedad, detección de sistemas de agua helada y caliente, fallas en tarjetas electrónicas, pruebas de dispersión de calor, e infinidad de aplicaciones.
Las cámaras termográficas para inspecciones de mantenimiento predictivo son potentes herramientas no invasivas para la supervisión y el diagnóstico del estado de componentes e instalaciones eléctricas y mecánicas. Con una cámara termográfica, se pueden identificar problemas en una fase temprana, de forma que se pueden documentar y corregir antes de que se agraven y resulten más costosos de reparar.
Funcionamiento y parámetros
Una cámara termográfica registra la intensidad de la radiación en la zona infrarroja del espectro electromagnético y la convierte en una imagen visible. Nuestros ojos son detectores diseñados para detectar la radiación electromagnética en el espectro de luz visible. Cualquier otro tipo de radiación electromagnética, como la infrarroja, es invisible para el ojo humano.
La termografía de infrarrojos transforma una imagen de infrarrojos en una imagen radiométrica (termograma) que permita leer los valores de temperatura. Por lo tanto, cada píxel de la imagen radiométrica es, de hecho, una medición de temperatura.
Para interpretar los termogramas correctamente, el operador necesita conocer los distintos materiales y circunstancias que influyen en las lecturas de temperatura de la cámara termográfica. Algunos de los factores más importantes que influyen en las lecturas de temperatura son:
En una termografía los problemas saltan a la vista de inmediato
Conductividad térmica. La diferencia en la conductividad térmica de dos materiales puede provocar importantes diferencias de temperatura en ciertas situaciones.
Emisividad. Es la capacidad que tiene un cuerpo para emitir infrarrojos. Depende en gran medida de las propiedades de los materiales del cuerpo. Es muy importante establecer la emisividad correcta en la cámara o, de lo contrario, las mediciones de temperatura no serán correctas.
Reflexión. Las reflexiones pueden provocar una interpretación incorrecta de la termografía. Así, por ejemplo, la reflexión de la radiación térmica del propio operador podría indicar falsos puntos calientes. Por lo tanto, el operador debe elegir cuidadosamente el ángulo desde el que la cámara termográfica apunta al objeto, con el fin de evitar dichas reflexiones.
Las ventanas, materiales pulidos, metales no opacos, etcétera, reflejan radiación térmica, de forma que, para la cámara termográfica, la ventana actúa como un espejo.
Condiciones meteorológicas. La temperatura ambiente puede tener una gran influencia en las lecturas. Una elevada temperatura ambiente puede ocultar puntos calientes al calentar todo el objeto, mientras que una temperatura ambiente baja podría enfriar los puntos calientes hasta una temperatura inferior a un umbral determinado previamente.
La luz solar directa también puede tener una gran influencia, no obstante, tanto la luz solar directa como las sombras pueden influir en el patrón térmico incluso varias horas después de que haya terminado la exposición a la luz solar.
Por otra parte, los flujos de aire refrigeran el material de la superficie, reduciendo las diferencias de temperatura entre las áreas calientes y las frías.
Temperatura reflejada. La temperatura ambiente puede influir sobre la temperatura de la superficie del objeto, pero también hay otro factor: el control del clima. Los sistemas de calefacción crean diferencias de temperatura que pueden generar patrones térmicos incorrectos. Los flujos de aire frío de ventiladores o sistemas de aire acondicionado pueden tener el efecto contrario, refrigerar el material de la superficie mientras los componentes situados por debajo de la superficie permanecen calientes, lo que puede provocar que no se detecten posibles defectos.
Una de las múltiples ventajas de la termografía es la capacidad para llevar a cabo inspecciones mientras los sistemas eléctricos están cargados. Al tratarse de un método de diagnóstico sin contacto, el termógrafo puede inspeccionar rápidamente un componente concreto de un equipo a una distancia de seguridad, abandonar la zona de riesgo, regresar a su oficina y analizar los datos.
Los datos térmicos recopilados con una cámara termográfica pueden ser una fuente muy valiosa de información complementaria para los estudios de vibración y la supervisión de los equipos mecánicos. Los sistemas mecánicos se recalientan si hay errores de alineamiento en ciertos puntos del sistema. Cuando los componentes mecánicos se desgastan y pierden eficiencia suelen disipar más calor. Como resultado, los equipos o sistemas defectuosos aumentan rápidamente su temperatura antes de averiarse. Al comparar periódicamente lecturas de una cámara termográfica con el perfil de temperatura de una máquina en condiciones de funcionamiento normales, es posible detectar una gran cantidad de fallos distintos.
La termografía ofrece una visión completa y permite comparar las temperaturas de distintos motores. Otros sistemas mecánicos que se supervisan con cámaras termográficas son conexiones, transmisiones, cojinetes, bombas, compresores, correas, turbinas y cintas transportadoras.
La termografía también ofrece información muy valiosa sobre el estado del aislamiento de conductos, tuberías y válvulas. La inspección del estado del material de aislamiento que rodea las tuberías puede ser vital.
Las pérdidas de calor por un aislamiento defectuoso se detectan con mucha claridad en la termografía, lo que permite reparar rápidamente el aislamiento y evitar importantes pérdidas de energía u otros daños. Las válvulas de proceso son otro buen ejemplo de equipamiento de tuberías que se suele inspeccionar con cámaras termográficas. Además, para la correcta detección de fugas, una cámara termográfica también se puede utilizar para determinar si la válvula se encuentra abierta o cerrada, incluso a distancia.
Todos los tipos de fugas, obstrucciones y defectos en el aislamiento se percibirán claramente en la termografía. Además, dado que esta ciencia puede proporcionar rápidamente una visión general de una instalación completa, no será necesario comprobar cada tubería individualmente, lo cual hace más rápido y sencillo el trabajo.
La cámara adecuada
La compra de una cámara termográfica es una inversión a largo plazo. Desde el momento en que empiezas a utilizarla, la seguridad de instalaciones completas y del personal puede depender de ella, por lo que hay que tomar en cuenta las siguientes facilidades:
Equipamiento. El fabricante debe ofrecer una gama completa de cámaras termográficas, desde modelos básicos económicos a modelos avanzados de gama alta, para que se pueda elegir la cámara que se ajusta mejor a las necesidades del usuario.
Software. Independientemente del uso que se le dé a las cámaras termográficas, se necesitará un software para analizar las termografías y crear informes de sus conclusiones para los clientes o la dirección. Se debe elegir una cámara termográfica que se pueda combinar con el software adecuado para su aplicación.
Accesorios. Asegurar que el sistema puede adaptarse a las necesidades del cliente. El fabricante debe ofrecer distintos tipos de lentes, pantallas, etcétera.
Mantenimiento. Aunque la mayor parte de las cámaras que se usan para inspecciones de mantenimiento predictivo no necesitan mantenimiento, es recomendable que se disponga de un centro de mantenimiento cercano en caso de que algo le ocurra a la cámara. También se deben volver a calibrar cada cierto tiempo. Por ello, es preferible contar con un centro de reparación en su zona para volver a disponer de la cámara en el menor tiempo posible.
Formación. El mundo de la termografía no se limita únicamente a saber cómo se maneja la cámara. Selecciona un proveedor que ofrezca una buena formación y asistencia para aplicaciones cuando se necesite. Existen básicamente seis requisitos esenciales que se deben evaluar al investigar una combinación apropiada de la cámara termográfica, el software y la formación:
- Resolución de la cámara / calidad de la imagen
- Sensibilidad térmica
- Precisión
- Funciones de la cámara
- Software
- Demandas de formación
- Resolución de la cámara
Las cámaras termográficas con una resolución de 320 x 240 o 640 x 480 píxeles ofrecen una calidad de imagen superior. Para inspecciones más avanzadas, la resolución de 640 x 480 píxeles se está convirtiendo en la referencia para los termógrafos profesionales.
Una alta resolución ayuda a ver, medir e interpretar con mayor precisión. Mediante una cámara con una resolución mayor, se puede cubrir un objeto de mayor tamaño en una sola imagen
Sensibilidad térmica. La sensibilidad térmica define la magnitud de una diferencia de temperatura que la cámara puede detectar. Mientras mejor sea la sensibilidad térmica, menor será la diferencia de temperatura mínima que la cámara termográfica puede captar y mostrar. Por lo general, la sensibilidad térmica se describe en ºC o mK.
Las cámaras termográficas más avanzadas para el mantenimiento predictivo deberán tener una sensibilidad térmica de 0,03 °C (30 mK).
Una sensibilidad alta de la cámara es particularmente importante en aplicaciones de mantenimiento predictivo en las que las diferencias de temperatura son pequeñas. Estas pequeñas diferencias de temperatura pueden aportar información esencial para diagnosticar el problema y planificar nuevas acciones.
Precisión. Todas las mediciones pueden presentar errores. Aquí es donde la precisión termográfica entra en acción. En los documentos técnicos de termografía, la precisión se expresa en porcentajes y en grados centígrados. Este es el margen de error en el que operará la cámara. La temperatura medida puede variar desde la temperatura real al porcentaje mencionado o la temperatura absoluta, la que
FUNCIONES
Emisividad y reflexión. La emisividad del objeto es un parámetro muy importante que se debe tener en cuenta. La capacidad de definir la reflexión y la emisividad marca una gran diferencia. Al adquirir una cámara termográfica es recomendable que se asegure de que estas funciones se incluyen en el diseño.
Intervalo y corrección de niveles manual. Otra importante función de la cámara es la opción de definir manualmente el intervalo y el nivel de las termografías mostradas. Sin esta función, la cámara detectará automáticamente las temperaturas máxima y mínima de toda la escena y mostrará todas las temperaturas en ese intervalo. Sin embargo, en ocasiones, el operador solo está interesado en una pequeña parte de esa escala de temperaturas. Por ejemplo: un operador que inspecciona las líneas de transmisión de un poste en un día frío. Cuando la cámara se encuentra en el modo automático, mostrará todas las temperaturas, desde el aire frío (digamos 8 ºC por ejemplo) hasta la temperatura más caliente de la línea de transmisión (digamos 51 ºC). En esta imagen, el poste completo aparecerá en la termografía como un área cálida monocromática.
Sin embargo, si se definiera una temperatura mínima de 24 ºC en lugar de 8 ºC, de inmediato todas las diferencias de temperatura entre los distintos componentes podrían verse en la termografía, lo que permitiría al operador detectar mejor el conector recalentado.
Puntero láser. Algunas cámaras termográficas cuentan con un puntero láser integrado. Hay varias razones por las que esta característica es importante. El puntero láser permite ver con precisión hacia donde enfoca la lente de la cámara de infrarrojos. Con solo pulsar un botón, la posición del láser le permitirá ver exactamente hacia donde enfoca la cámara termográfica, lo que le permite identificar fácilmente el objetivo de medición. Otra razón es la seguridad. El puntero láser elimina la tendencia de apuntar con el dedo a los objetos, lo que puede resultar peligroso en el contexto industrial.
Diseño ergonómico y facilidad de uso. Por lo general, todas las herramientas que se utilizan deben ser ligeras, compactas y fáciles de usar. Dado que la mayor parte de los operadores de mantenimiento predictivo usarán cámaras termográficas con frecuencia durante prolongados períodos de tiempo, el diseño ergonómico es muy importante. Asimismo, los botones físicos y el diseño del menú también deben ser muy intuitivos y sencillos, para que faciliten un uso eficiente.
Formato de la imagen. Un factor que afecta a la rapidez con la que se crean informes es el formato de la imagen en el que la cámara termográfica almacena la termografía. Algunas cámaras termográficas almacenan las imágenes y datos térmicos en un formato propio, por lo que se necesita software adicional para convertir las termografías a una imagen JPEG estándar.
Conectividad inalámbrica. Mediante la tecnología WiFi, puede comunicarse de forma inalámbrica con la cámara para, por ejemplo, enviar imágenes directamente desde la cámara a un smartphone o tablet PC.
Software. Tras realizar la inspección, es probable que tenga que presentar los resultados de la misma a sus responsables o clientes. El análisis de termografías y la creación de informes de inspección completos son tareas importantes. Es recomendable asegurar que la cámara termográfica incluye un paquete de software básico. La mayoría del software incluido en cámaras termográficas permitie hacer informes y análisis básicos. Gracias a una buena información de análisis y un buen informe térmico, podrá mostrar con claridad a sus responsables o clientes dónde se encuentran los posibles problemas y convencerlos de las medidas preventivas que se deben tomar.
Demandas de formación. FLIR coopera con el Centro de Formación de Infrarrojos (ITC), un centro de formación internacional independiente que cuenta con la certificación ISO. El ITC ofrece desde breves cursos de introducción hasta cursos de certificación.
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Alejandro Jáuregui Saavedra
Es ingeniero en Control y Automatización por el Instituto Politécnico Nacional. Cuenta con formación en el diseño, construcción, conservación y mantenimiento de dispositivos, equipos y sistemas de control industrial. Cuenta con un amplio conocimiento en software especializado y una gran experiencia en el control de procesos, así como en la generación y desarrollo de proyectos. Actualmente es asistente Directivo en Dominion Industrial y ofrece capacitación en cámaras termográficas FLIR.
