Camara termografica

La palabra termografía se usa, especialmente en estos tiempos de ahorro energético, con relación a la inspección del aislamiento en edificios. Una cámara termográfica hace visible las diferentes temperaturas de un objeto. Ahora bien, este dispositivo se usa también en otros sectores. Por ejemplo, con una camara termografica puede localizar fuentes de incendio, o localizar en la oscuridad o en habitaciones llenas de humo a personas desaparecidas, detectar un sobrecalentamiento de piezas electrónicas, controlar procesos de fabricación, localizar tuberías de calefacción, ventilación o de agua, y detectar fugas. También puede controlar desde la distancia los módulos fotovoltaicos en huertos solares, y por otro lado, localizar contusiones e inflamaciones en personas y animales. Por supuesto, no tiene mucho sentido adquirir una sola cámara termográfica para todas estas aplicaciones. Es por ello que existen una gran variedad de dispositivos con diferentes especificaciones.

Una cámara termográfica para la investigación de una obra debería tener una resolución alta, para poder interpretar correctamente las diferencias de temperatura. Los dispositivos con una buena resolución muestran las diferencias de temperatura en puentes térmicos de forma clara y nítida. Por la forma del rango frío, respectivamente caliente, puede sacar conclusiones si se trata de líneas de instalación, elementos de construcción, cambios de material o una debilitación de una sección transversal. Los nichos en los muros, que se suele encontrar en edificios antiguos donde están los buzones o las cajas de fusibles, pueden provocar que en la parte de la vivienda se genera roció y moho. En aquellos casos donde simplemente se desee localizar las tuberías de calefacción o de agua suele ser suficiente trabajar con una cámara termográfica de baja resolución.

Campo de visión de la cámara termográfica – Field of View (FOV)
El campo de visión (FOV), el punto de medición (IFOV) y la distancia de medición son especialmente importantes en las termografías que requieren captar detalles o donde es difícil acceder al punto de medición. Algunas series de cámaras permite ofrecen diferentes objetivos. Con frecuencia se indica en una tabla todos los objetivos seleccionables de la cámara termográfica, y se indica el tamaño del campo de visión y el tamaño del objeto asignado a un píxel con el respectivo objetivo para determinadas distancias. La distancia mínima al objeto a medir también se indica para cada lente.

El campo de visión de una cámara termográfica indica el campo de visión horizontal (HFOV) y el campo de visión vertical (VFOV) para los que está diseñado el objetivo de la cámara termográfica. La información sobre el campo de visión también puede aparecer en las especificaciones del dispositivo bajo la denominación inglesa Field of View (FOV). El área cubierta por la cámara termográfica aumenta cuanto más lejos está la cámara de los objetos radiantes. Por ejemplo, un campo de visión de 30 grados capta un área de medición de:

• ancho de 268 mm a una distancia de 0,5 m,
• ancho de 536 mm a una distancia de 1,0 m,
• ancho de 1072 mm a una distancia de 2,0 m,
• ancho de 1608 mm a una distancia de 3,0 m.

El punto de medición de la cámara termográfica – Instantaneous field of View (IFOV)
El punto de medición de una cámara termográfica suele indicarse en los datos técnicos del dispositivo como IFOV (siglas inglesas para Instantaneous Field of View, Campo de visión instantáneo). Este valor describe el tamaño del objeto más pequeño cuya temperatura se puede medir. Es el resultado de la superficie del detector, del campo de visión de la óptica de medición y de la distancia al objeto a medir. El valor 4,53 mrad significa que a una distancia de 1 m de la superficie de medición, el área asignada a un solo píxel tiene una longitud de canto de 4,53 mm. La distancia de medición y el tamaño de los píxeles son proporcionales entre sí. Si la distancia de la cámara termográfica a la superficie de medición se triplica, el tamaño del área registrada para el píxel individual se triplica al mismo tiempo. Sin embargo, cuanto más pequeño sea el punto de medición, más detallada será la representación de las diferencias de temperatura en la termografía. Si se va a registrar la temperatura de zonas muy pequeñas, hay que procurar que el objeto a medir no sea más pequeño sino, a ser posible, dos o tres veces mayor que el punto de medición. Por lo tanto, debería ser posible captar con la cámara termográfica imágenes de 2 x 2 o 3 x 3 con el detalle deseado.

La distancia de medición de la cámara termográfica
A la hora de seleccionar una cámara termográfica, también es importante tener en cuenta, en función del ámbito de aplicación, cuál es la distancia de medición más pequeña y qué tamaños de punto de medición resultan de las distancias de medición habituales. No tiene sentido utilizar la misma cámara termográfica para comprobar el desarrollo del calor de los componentes electrónicos más pequeños para obtener también imágenes termográficas de las fachadas de grandes edificios.

El rango espectral del sensor de la cámara termográfica
Los sensores de infrarrojos convencionales detectan la radiación en longitudes de onda cortas con un rango de unos 3 a 5 micrómetros, o en longitudes de onda largas con un rango de 8 a 14 micrómetros. En el rango de ondas largas, la atmósfera tiene una permeabilidad casi ilimitada, lo que permite realizar mediciones a grandes distancias. En el rango de onda corta, muchos gases que son componentes naturales de la atmósfera también emiten radiación infrarroja. El dióxido de carbono es uno de ellos. Esta propiedad permite medir la temperatura de las llamas y los gases de combustión con la cámara termográfica.

Para poder utilizar las ventajas de la medición de la temperatura sin contacto para supervisar los procesos a alta temperatura, se utilizan sensores con un rango espectral especialmente ajustado. Esto son algunos ejemplos:

• Longitud de onda de 0,8 ... 1,1 mm con una temperatura de 600 ... 3000 °C en la colada continua de metales o cristal
• Longitud de onda de 1,4 ... 1,6 mm con una temperatura de 300 ... 1200 °C al templar metales y en la fabricación de cerámica
• Longitud de onda de 3,0 ... 5,0 mm con una temperatura de 100 ... 500 °C al soldar piezas electrónicas y en la producción de cerámica
• Longitud de onda de aprox. 3,9 mm con una temperatura de 600 ... 1250 °C para medir la temperatura de llamas en por ejemplo cámaras de combustión
• Longitud de onda de 4,8 ... 5,2 mm coon una temperatura de 200 ... 1250 °C para superficies de cristal en la fabricación de cristales

Los vidrios convencionales y los plásticos transparentes son transparentes a la luz visible y a la radiación infrarroja cercana, pero no a la infrarroja de onda larga, por lo que una cámara termográfica con una longitud de onda larga no puede medir objetos a través de ventanas o paneles de visualización. En vez de ello mide la temperatura de la superficie del vidrio. Esta es la razón por la que destacan en las imágenes térmicas las personas portadoras de gafas. Para las mediciones a través de las ventanas, existen vidrios transparentes especiales.

Frecuencia de imagen de la cámara termográfica
La frecuencia de imagen indica cuántas imágenes por segundo toma la cámara termográfica. Para muchas aplicaciones, es suficiente una frecuencia de imagen de 1 Hz, es decir, una imagen térmica por segundo. Una alta frecuencia de imagen es importante cuando se quiere controlar el desarrollo del calor en los componentes activos o en los procesos en marcha. Una alta velocidad de fotogramas también es ventajosa cuando se van a tomar imágenes termográficas con una cámara en movimiento o cuando el objeto a examinar está en movimiento.

Cámara termográfica con localización del punto más caliente y más frío
Una función especial para la rápida localización espacial y la evaluación cualitativa de las temperaturas extremas es la visualización del punto de temperatura máximo y mínimo en la imagen térmica con la indicación del valor numérico en grados centígrados. Dado que el marcado de estos dos puntos también puede interferir en la evaluación de la imagen, a menudo es posible seleccionar en el menú de la cámara termográfica si esta función debe estar activa o inactiva. A la hora de interpretar los valores numéricos, hay que tener en cuenta que la medición de la temperatura a través de la radiación infrarroja puede verse falseada por determinadas propiedades del material.

Superposición de la imagen infrarroja y la imagen real de la cámara termográfica
Una cámara termográfica móvil suele estar equipada, además del sensor de infrarrojos, con una cámara digital, de modo que, adicionalmente a la imagen térmica, también toma una imagen real de la zona examinada. Ambas imágenes, la infrarroja y la imagen real, suelen superponerse en diferentes intensidades, de modo que los puntos críticos pueden asignarse espacialmente y documentarse mejor. Algunas cámaras termográficas de instalación fija también están equipadas con una cámara digital para obtener imágenes reales.

Posibilidades de registro de imagen e interfaz para la transferencia de datos
Una cámara termográfica móvil cuyos registros se vayan a utilizar para documentar las inspecciones debe tener una memoria suficientemente grande. Normalmente, cuando se toman imágenes termográficas de edificios o instalaciones técnicas, no se tiene la posibilidad de transferir los datos inmediatamente. Por lo tanto, la memoria disponible en la cámara termográfica debe ser lo suficientemente grande para guardar las imágenes deseadas. Otra posibilidad es que la cámara termográfica ofrezca la posibilidad de utilizar una memoria extraíble. Las cámaras termográficas de instalación fija suelen transferir inmediatamente los datos a un PC o a una red.

Para poder transferir las imágenes tomadas, es decir, tanto la imagen infrarroja como la imagen real, respectivamente sus superposiciones, muchas cámaras térmográficas móviles integran una interfaz USB o micro USB.

Protección contra golpes, suciedad y humedad
Tanto las cámaras móviles como las fijas pueden equiparse de forma que también puedan utilizarse en condiciones ambientales adversas. Para proteger el sensor, la electrónica de evaluación y el monitor de los daños, la carcasa de una cámara termográfica puede, por un lado, estar equipada con elementos de protección especiales para mitigar la presión mecánica. En el caso de una cámara termográfica especialmente diseñada para las operaciones de rescate de los bomberos, el funcionamiento de estos elementos de protección se comprueba en ensayos estandarizados de caída y otras pruebas de esfuerzo. Por otro lado, las carcasas pueden diseñarse para que sean especialmente herméticas a los cuerpos extraños y a la humedad. Para definir estas propiedades se usa la clasificación internacional de los grados de protección IP.

Cámara termográfica con sensores adicionales
Los sensores adicionales integrados en el dispositivo facilitan la aplicación para áreas de uso especiales.

Una cámara termográfica con termohigrómetro es especialmente útil para evaluar el riesgo de condensación y analizar sus causas. La medición adicional de la temperatura y la humedad permite calcular la temperatura del punto de rocío. Además de mostrar una imagen térmica, la cámara termográfica indica también la temperatura ambiente actual, la humedad del aire y el punto de rocío calculado. Si la temperatura del punto de rocío calculada es superior al valor de temperatura más bajo de la imagen térmica, podrá comprobar específicamente todos aquellos puntos donde la temperatura sea más baja. Hay que tener en cuenta que hay algunas causas que pueden falsear la representación de la temperatura en la imagen infrarroja. Por lo tanto, los valores llamativos deben comprobarse primero con la imagen real de la cámara termográfica y luego, si es necesario, medirlo directamente en el lugar.

Un multímetro con cámara termográfica es muy práctico para comprobar los armarios de distribución y las instalaciones eléctricas. Los dispositivos son raramente más grandes que otros multímetros digitales y pueden mostrar una imagen térmica en la pantalla que, por otra parte, muestra los valores medidos. Esto significa que los componentes o las conexiones defectuosas pueden detectarse de forma muy rápida y sustituirse o corregirse. Estos multímetros con cámara termográfica suelen ser pequeños, ligeros y a la vez robustos. Estos dispositivos combinados a menudo también pueden transmitir datos a través de Bluetooth.

En 2016 y en los años siguientes se han revisado fundamentalmente o se han creado nuevas normas importantes sobre los términos de la termografía, sobre los métodos termográficos y sobre los distintos dispositivos de medición termográfica. He aquí un resumen que sirve de orientación:

• ISO 10878 de Octubre 2013
Ensayos no destructivos. Termografía infrarroja. Vocabulario.
• ISO 10880 de Febrero 2017
Ensayos no destructivos - Ensayos termográficos infrarrojos. Principios generales.
• ISO 18251 Parte 1 de Febrero 2017
Ensayos no destructivos. Ensayos termográficos infrarrojos. Características del sistema y equipamientos -
Parte 1 - Descripción de las características técnicas
• DIN EN 16714 de Noviembre 2016
Ensayos no destructivos - Ensayo por termografía;
Parte 1 – Principios generales;
Parte 2 – Equipo;
Parte 3 – Términos y definiciones
• DIN EN 17119 de Octubre 2018
Ensayos no destructivos. Ensayos termográficos. Termografía activa.
• DIN 54184 de Octubre 2017
Non-destructive testing - Impuls thermography using optical excitation (inglés)
• DIN 54183 de Febrero 2018
Ensayos no destructivos. Análisis termográficos. Termografía excitada por inducción
• DIN 54191 de Octubre 2017
Ensayos no destructivos. Ensayos termográficos de instalaciones eléctricas
• 14VDI/VDE 5585 Hoja 1 de marzo de 2018, Corrección de mayo de 2018
Technical temperature measurement. Temperature measurement with thermographic cameras. Metrological characterisation (inglés)

La directriz VDE para la calibración de cámaras termográficas - VDI/VDE 5585 Hoja 2- está actualmente (a partir de septiembre de 2020) todavía en desarrollo. En esta directriz, los procedimientos uniformes para la calibración de una cámara termográfica deben ser regulados a través de los siguientes contenidos: Trazabilidad con la ITS-90, procedimientos y geometrías de calibración, radiadores de referencia e incertidumbres de medición.

Para las aplicaciones en las que la cámara termográfica debe medir de forma fiable las temperaturas o detectar de forma fiable la desviación de los valores límite de temperatura, se recomienda una calibración periódica para el rango de temperatura correspondiente. La calibración es una medida comparativa que determina si los valores medidos de la cámara termográfica están dentro de la precisión especificada por el fabricante del dispositivo. Para ello, se definen puntos de medición y se miden tanto con la cámara termográfica a calibrar como con un estándar de comparación mejor definido. Normalmente se utilizan calibradores especiales para la cámara termográfica y otros termómetros de medición sin contacto. Estas fuentes de radiación de cuerpo negro con factores de emisión entre 0,95 y 0,98 se calientan a valores de temperatura fijos. La cámara termográfica mide la temperatura de la superficie del cuerpo negro y se compara con los valores establecidos. Los datos de tales mediciones se indican en el certificado de calibración.

En condiciones adecuadas, los valores medidos pueden comprobarse rápidamente y sin gran esfuerzo in situ, incluso sin un laboratorio de calibración. Para ello, el valor medido por la cámara termográfica se compara con el de un termómetro de contacto calibrado de igual o mayor precisión. Para evitar desviaciones en las mediciones causadas por errores de aplicación, hay que informarse sobre las características especiales de la termometría infrarroja. La directriz VDI/VDE 3511 Hoja 4, Medición técnica de la temperatura - Termometría por radiación, trata en particular de la influencia de la emisividad y de la temperatura ambiente como posibles causas de error en las mediciones de temperatura por infrarrojos.

La cámara termográfica ha tenido un gran desarrollo a lo largo del tiempo. En sus inicios los dispositivos eran muy grandes y poco manejables y se destinaban principalmente a operaciones militares para hacer visibles al enemigo en operaciones nocturnas. Hoy en día, son dispositivos más pequeños y manejables. Es más, es difícil imaginar la industria, los campos médicos o los institutos sin una cámara termográfica. En muchas industrias, realizan un trabajo vital para garantizar la seguridad de las instalaciones y las personas.

Un dispositivo de medición no sólo para las inspecciones de edificios, sino especialmente para el mantenimiento preventivo y la revisión de máquinas e instalaciones. Hoy en día, todo el mundo es consciente de que nuestras reservas de energía son limitadas y, por tanto, muy valiosas. Una cámara termográfica puede ayudar a hacer claramente visibles los problemas de aislamiento y otras anomalías del edificio. Las medidas correctoras pueden adoptarse más rápidamente para ahorrar una energía preciosa. Una cámara termográfica es de especial interés para el profesional in situ, que puede utilizarla para llevar a cabo inspecciones de instalaciones y maquinaria, así como tareas de seguridad.

La cámara termográfica tiene una larga historia. En sus inicios, la camara termografica era un dispositivo muy grande y pesado que se usaba principalmente en operaciones militares. En operaciones nocturnas era posible ver al enemigo mediante el uso de una cámara termográfica, lo que para ese entonces fue una revolución. Entretanto la cámara termográfica es un equipo pequeño y manejable.

Hoy en día es impensable no tener una cámara termográfica en la industria, diferentes instituciones o el ámbito médico. La camara termografica ofrece mayor seguridad a las personas y las instalaciones. El uso de una cámara termográfica permite aumentar la seguridad y la vida útil de instalaciones así como la producción. La camara termografica no es solo apta para la inspección de edificios sino también para el mantenimiento preventivo de máquinas e instalaciones.

Hoy en día es importante que las casas y los edificios estén aislados correctamente para que no se pierda valiosa energía, pues somos conscientes que las reservas de energía son limitadas y deseamos que nos duren mucho tiempo. La cámara termográfica permite al profesional tomar medidas de corrección. Además permite realizar trabajos de inspección en máquinas e instalaciones.

Como cualquier dispositivo electrónico, el desarrollo de la cámara termográfica es continuo consiguiendo que sea cada vez más funcional y pequeña. Las cámaras se integran en carcasas cada vez más pequeñas, el manejo es más sencillo y son significativamente más económicas que unos años atrás. La movilidad y el manejo sencillo ha conllevado que cada vez más personas adquieran una camara termografica, incluso cuando no son profesionales en esta materia.

Las personas que tienen propiedades puede ahorrar mucha energía y dinero con el uso de una cámara termográfica. Por otro lado, en la industria es posible planificar mejor la adquisición y vida útil de máquinas, mientras que se reducen las reparaciones y los tiempos de parada.

La medición por infrarrojos consiste en capturar una imagen para hacer visible la radiación de calor de un objeto, invisible al ojo humano. Esta medición no requiere contacto con el dispositivo y la cámara puede grabar eventos como explosiones, incendios y el curso de los movimientos. La medición de infrarrojos se puede registrar para producir un esquema de mediciones de temperatura de un área.

Las imágenes infrarrojas ilustran el calor emitido por objetos, máquinas, edificios, etc. Gracias a ellas se puede tener una idea de la pérdida de calor infrarrojo o determinar las fuentes de calor. Para garantizar la calidad, la imagen térmica es cada vez más frecuente, como en la instalación de aislamiento durante la construcción de un edificio. Esto permite localizar problemas sin causar daños al edificio. Nuestras cámaras térmicas son adecuadas para estas situaciones.

Las cámaras de imágenes térmicas nos proporcionan un termograma, una representación en color de las diferencias de radiación en los objetos. Dado que la radiación infrarroja es un parámetro relacionado con la temperatura, una inspección térmica se utiliza para descubrir las diferencias en la temperatura de los materiales. Esto permite que las cámaras térmicas se utilicen en diversos campos, por ejemplo en un edificio, ya que tanto la pérdida de calor como el aislamiento son elementos clave para la eficiencia y el confort de los mismos. Este tipo de camaras termicas puede ser de interés para constructores, arquitectos, consultores, promotores, gerentes, etc.

Con este tipo de dispositivos se puede controlar la pérdida de calor en las casas causada por infiltraciones de aire a través de las uniones entre los techos y las paredes. También se pueden utilizar para detectar la humedad y los daños causados por el agua, como la humedad del aire en un techo causada por una fuga. Las propiedades térmicas del agua permiten detectar la humedad mediante cámaras termográfica bajo ciertas condiciones. Se pueden utilizar en diversos campos (comprobación del estado de cubiertas y recubrimientos, cálculo de la transmisión térmica en superficies, inspección de procesos secos en materiales, funcionamiento de sistemas de calefacción y refrigeración, evaluación de riesgos eléctricos domésticos) y en aplicaciones en las que las diferencias de temperatura proporcionan información importante.

Cuando llega el invierno, aumenta la transmisión de la gripe en algunos lugares con mucha gente como en aeropuertos, estaciones de tránsito, supermercados, etc. Uno de los sintomas más característicos de la gripe es la fiebre alta. En los aeropuertos de EE.UU, las cámaras termográficas se utilizan para controlar a los pasajeros y descubrir si sufren algún síntoma del virus H1N1 y de otras enfermedades. Estas camaras termicas pueden detectar la fiebre sin contacto.

Estos dispositivos son como las cámaras normales, pero pueden registrar la luz reflejada por un objeto. Las cámaras infrarrojas son dispositivos sensibles al calor que muestran imágenes en función de su temperatura, por lo que son especialmente útiles en entornos oscuros. Muestran los objetos en función de su temperatura, mientras que los objetos más calientes son más brillantes. Utilizan un sistema muy sensible que pueden medir temperaturas de hasta una fracción de grado. Las cámaras infrarrojas se utilizaron por primera vez durante el Síndrome Respiratorio Agudo Severo (SARS) en 2002 y 2003 en los aeropuertos de Singapur y China. Desde entonces, se han utilizado continuamente. Aunque las cámaras de imagen térmica pueden detectar altas temperaturas corporales, no pueden detectar la influenza porcina humana. Cualquier viajero expuesto a cualquier esfuerzo (correr, llevar un peso excesivo, beber bebidas alcohólicas junto con un calor excesivo) puede presentar un aumento de la temperatura corporal.

Las cámaras termográfica de la serie PCE-TC disponen de un software que permite detectar cualquier fuente de calor. Con la ayuda de un calibrador de temperatura y programándolo a 38 °C, por ejemplo, puede comprobar si la cámara detecta la temperatura con precisión. Su software emite una alarma visible al PC cuando detecta un nivel más alto de temperatura. De esta manera, se asegura una alta precisión. Estos dispositivos combinan imágenes reales e infrarrojas para crear la "imagen térmica" de una persona. Esta imagen la puede visualizar en la pantalla situada en la parte posterior del dispositivo. Un cursor apunta automáticamente a la zona más caliente de la imagen, normalmente la cara de la persona. Es mejor comprobar a la gente una por una. Las cámaras termográficas se utilizaban originariamente en el sector militar.

Cuando la tecnología de este tipo de dispositivos avanzó, empezaron a ser utilizadas en más campos de aplicación: uso militar, mantenimiento predictivo, control de procesos, detección y análisis de incendios, inspección de suelos, aislamiento, paredes, etc., así como en medicina. La mayoría de los daños en el sector industrial, tanto eléctricos como mecánicos, pueden ser detectados previamente por los cambios de temperatura mediante las cámaras de imagen térmica (cámaras fijas para el control continuo o cámaras portátiles para los controles aleatorios). Su utilización en el mantenimiento de instalaciones, máquinas, etc. permite detectar daños futuros y evitar sus consecuencias. Al comprar una cámara termográfica, el cliente debe tener en cuenta: número de píxeles, sensibilidad espectral, vida útil del sensor, campo de visión, rango dinámico, potencia de entrada, masa y volumen.