camara termografica [modo de compatibilidad]
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Cámara Termografica Fluke Ti32
Los PrincipiosDe la
Termografia
Martin Cabada Gutiérrez
Muy efectivo para inspeccionar:�Equipos eléctricos
�Circuitos eléctricos
�Equipos mecánicos
�Equipos de calefacción/aire acondicionado
�Estructuras de edificios
�Electrónica
�Otros
Termografía
– Se realiza sin contacto– Se aplica a muchos tipos
de equipos y condiciones– Es obtenida sin
interrumpir la producción– Permite identificación de
problemas antes de producirse las fallas
– Se puede verificar grandes áreas rápidamente para identificar áreas de interés
• Termografía puede ser usado tanto como para evitar que problemas ocurran ó evaluar los problemas luego que estos ocurran.
Termografía
Para objetos que:
• Están en movimiento ó están muy calientes
• Son difíciles de alcanzar
• Imposible de desconectar
• Peligrosos para tocar
• Son contaminados/ alterados por contacto
Mediciones rápidas y seguras
• Cargas desbalanceadas
• Armónicos (3er armónico de corriente en el neutro)
• Sistemas
sobrecargados/corriente excesiva
• Conexiones sueltas ó corroídas (incremento de resistencia en el
circuito)
• Falla de aislamiento• Falla de componentes
• Errores de cableado
Termografía ayuda a encontrar/resolver problemas eléctricos
• Enfriamiento inadecuado debido
a la circulación de aire reducida• Problemas de PQ como
desequilibrio, sobrecarga
• Mala alineación
• Problemas del aislamiento con bobinas del motor
• Problemas del rodamiento -
lubricación, desgaste.
Termografía ayuda a encontrar/resolver problemas electromecánicos
• Estructuras dañadas causadas
por flujo del calor • Flujo y gradientes anormales de
calentamiento
• Válvulas/trampas defectuosas
• Fugas de gas o de vapor • Comprobación de niveles del
tanque
Termografía ayuda a encontrar/resolver problemas en instalaciones de proceso
• Fugas de agua que ingresan a
edificio.• Plomería incorrecta.
• Condensación
• Detección de humedad.
Termografía ayuda a encontrar/resolver problemas de Humedad
• Aislamiento instalado
inapropiadamente ó falta de aislamiento.
• Pérdida de calor por sellos
dañados en ventanas.
• Fugas en líneas de vapor enterradas
• Puertas y ventanas que no
cierran bien• Problemas con la instalación de
HVAC
Termografía ayuda a encontrar/resolver problemas de fuga de aire
Las conexionesde la bomba deeste evaporadormuestra unatemperatura 50grados mayorque en la fase C
Las lecturas de temperaturas muestran puntos calientes en las conexiones de las fases A y B de este interruptor de iluminación, lo cual indica una carga no equilibrada.
Este sobrecalentamiento en el eje y el rodamiento puedeser un indicio de un fallo en el rodamiento, de unalubricación insuficiente o de una mala alineación.
Motor con un calentamiento excesivodebido a un fallo de aislamiento
Diferentes ejemplos de termografías mostrando puntos con malas conexiones
Cámara Termografica
Las cámaras termográficas son dispositivos quedetectan patrones de calor en el espectro de longitudde onda infrarroja sin tener un contacto directo con elequipo
Cámara Termografica
Blancos
El blanco es el objeto que va aser inspeccionado con unacámara termográfica. Elpropósito de una cámaratermográfica es detectar laradiación infrarroja que emite elblanco.
Las firmas y patrones térmicos de los equipos enfuncionamiento pueden indicar rápidamente estadosnormales y anormales.
Firmas Termica
Sensor
Lente
Blanco•Cada objeto emite energía/calor infraroja
•12,280 / 19,200 / 76,800 sensores miden la energía emitida por un objeto y
reproduce una imagen térmica • Los sensores(pixels)pueden detectar cambios de temperaturas tan bajas
como 1/7 de un grado Fahrenheit
Campo de visión (FOV)
Distancia al blanco
Como trabaja una cámara termografica
XXX Elementos
XX
X E
lem
ento
s
Cada uno de unos miles de elementos, o pixeles, contiene un valor exacto de temperaturas. La Cámara térmica, mediante el uso de algoritmos, asigna los colores específicos que corresponden exactamente con el valor de temperaturas encontrado en una cordenada XY específica.
Algunas cámaras almacenan(graban) una
imagen simple que en realidad no
contiene ninguna medida.
Cámaras totalmente radiométricas almacenan las medidas reales de
temperaturas que pueden ser
descargadas en un computadora
personal más tarde para el análisis.
- La mayor parte de fabricantes proveen 320
por 240 o 160 por 120 arreglo
- Las ventajas 320 por 240 tienen más pixeles y
por lo tanto más amplio FOV.
Como se consigue una imagen?
Es como tener cientos de termometros por infrarrojos en uno…!
Cuando una imagen es capturada usando una Cámara Fluke, toda la data de background es también almacenada con la imagen.
Imagen Radiométrica
El campo de visión(FoV) es unacaracterística quedefine la superficieque se ve en laimagen térmicacuando se utiliza unalente específica.
Campo de Vision (FoV)
Radiación infraroja es una radiación electromagnética con longitudes de forma de ondas mayores que las de la luz visible pero mas cortas que las microndas.
• La Radiación infrarroja, irradia calor que no pueden ser
vistas por nuestros ojos pero si se puede sentirse por
nuestra piel.
• Todos los objetos, cualquiera que sea su temperatura emite
radiación infraroja.
• La intensidad de la radiación infrarroja depende de la
temperatura y de las propiedades térmicas de “emisividad”
de la superficie.
Radiación Infraroja
Espectro Electromagnético
X-rays
Ultra-violet
Near Infrared
Short WaveInfrared
MiddleInfrared
Long WaveInfrared
Microwave
Wa
ve
len
gth
in
Mic
ron
s (
µm
)
10-4
10-2
0.28
0.40
0.70
2.00
6.00
8.00
104
15.00
Thermal
Camaras Termográficas operan entre rango de 7 a 14 micrometros
Capacitancia Calórica• La capacitancia calórica puede confundir o ayudar a una inspección
por que esta, afecta a la velocidad de cambio de temperatura
– El agua se calienta ó enfría lentamente debido a su alta capacidad calórica
– El aire se calienta o enfría rápidamente a causa de su baja capacidad calórica
• Esto puede confundir la interpretación de una imagen térmica.
• Capacitancia térmica puede ayudar a encontrar el nivel de líquido en un
tanque o fugas en una azotea
La temperatura de un tanque puede diferenciarse si está en el contacto con un líquido de alta capacidad termica contra el aire de baja capacitancia de calor.
Tank Temperatures
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Time
Tem
p
Air Liquid
Transferencia de Calor por
Convexión• Transferencia de calor por convexión se da entre el flujo
de aire ó liquidos y superficies.– Si el fluido es movido por una fuerza externa es una convexion forzada.– Si el movimiento del fluido is manejado por diferencia de densidad entre
moleculas calientes y frias, entonces es convexión naural. Cuando un fluido es calentado, este llega a ser menos denso y se eleva, los fluidos frios son mas densos y se hunden remplazando a los fluidos calientes.
• Un ejemplo de convexión natural son las ondas de calor que se elevan de una pista de asfalto en un dia soleado.
• Un ejemplo de convexión forzada el aire caliente en una casa producida por un calefactor.
La convexión es poderosa!
85F 76F 72F
Viento 24 k/h
117F 95F 81F
Sin viento ∆∆∆∆T = 13F ∆∆∆∆T = 36F
Emisividad
Todo material en la naturaleza, por encima de la temperatura de cero
absoluto, emite radiación infrarroja. Emisividad (∈∈∈∈) es la relación de
la energía infrarroja emitida por un objeto a determinada
temperatura y la energía infrarroja emitida por un cuerpo negro –
Blackbody (emisor perfecto) a la misma temperatura.
Aluminio pulido 0.05 Platinio 0.08
ladrillo 0.85 Hule (Rubber) 0.95
Bronce pulido 0.10 Nieve 0.80
Bronce poroso 0.55 Acero galvanizado 0.28
Cobre oxidizado 0.65 Acero laminado 0.24
Cobre oxidizado a negro 0.88 rugoso (rough) 0.96
Piel 0.98 Estaño 0.05
Nickel 0.05 Tungsteno 0.05
Pintura 0.94 Agua 0.98
Pintura metálica (silver finish) 0.31 Zinc 0.20
Emisividad de algunos materiales
¿Que le ocurrió a mi cerveza?
Esta lata de cerveza ha sido sacada directamente del congelador.
Cuando escanedo con una camara infrarroja uno esperaria que la
imagen entera sea relativamente homogenea en temperatura y la lata
aparezca fria en relación al Backgroud
¿Qué esta causando que el área en el centro de la lata parezca caliente?
Emisividad
La pintura en el exterior de la lata de aluminio ha
sido desgastada en una pequeña área. El
aluminio sin pintar tiene una emisividad
diferente que el aluminio pintado. La cámara ve
el aluminio sin pintar como más caliente que el
resto de la lata ya que refleja la temperatura del
Background.
Usar cinta eléctrica para cubrir una superficie de baja emisividad para incrementar la emisividad y la exactitud de la medición
Emisividad alta
– Superficies no brillantes tienen alta emisividad.
– Cuando la emisividad es alta las mediciones de
temperatura son confiables.
– La pintura (cualquier color), el Tape electrico ó
pesada oxidación sobre la superficie de un
material permiten incrementar su emisividad.
Emisividad baja
• Cuando la emisividad es baja
– La emisión de energía infrarroja es baja
– La reflexión termica es alta
– La temperatura del background influye en la
medición.
– Es dificil realizar mediciones exactas de
temperatura con equipos infrarrojos cuando la
emisivida es por debajo de 0.6.
A tener en cuenta
• Todos los materiales de origen orgánico tienen emisividad
de aproximadamente 0.95
• También:
– Tierra, cal, piedra, papel, textiles
– Pinturas no metálicas, plastico, caucho (rubber)
– Aceite, grasa, polvo
• Cuando la emisividad es más grande que 0.6 las
mediciones son confiables
• Siempre que sea posible, incrementar emisividad: utilizar
tape eléctrico ó pintura.
Midiendo Emisividad• Colocar una pieza de tape eléctrico sobre la
superficie• Tomar una imagen del objetivo• Registrar temperatura a la emisividad de 0.95
(áreas A1 y A2 con el tape, en la imagen)• Seleccionar un área A3 sobre la superficie del
material sin el Tape eléctrico • Ajustar la emisividad dentro del área 4 hasta que
la temperatura en esta área iguale a la del tape
Label E B G Ave Std D Max Min A1 0.95 68.0 90.24 0.15 90.6 89.8 A2 0.95 68.0 90.39 0.15 90.8 89.9 A3 1.0 68.0 90.23 0.14 90.4 90.1A4 0.28 68.0 90.41 1.03 94.7 88.3
Label Emis BG Ave SD Max Min Units = (F)P1 0.95 68.0 243.16 0.00 243.2 243.2P2 0.15 68.0 242.83 0.00 242.8 242.8
P3 0.15 68.0 241.37 0.00 447.0 241.3P4 0.18 68.0 241.93 0.00 241.9 241.9P5 0.18 68.0 240.35 0.00 240.4 240.4P6 0.46 68.0 242.49 0.00 242.5 242.5P7 0.5 68.0 240.58 0.00 240.6 240.6
Midiendo Emisividad
FocoUna imagen bien enfocada provee una claridad y una profundidad que no
se consiguen con una imagen fuera de foco.
El foco es el paso más importante cuando se captura una imagen térmica
de calidad y no puede modificarse después de guardar
la imagen.
Nivel e intervalo (rango)
termico
El intervalo establece
el ancho de la ventana
El nivel establece la posición de la ventana
Baja
configuración
de la ventana
Alta
configuración
de la ventana
Para configurar el nivel térmico desplace la ventana
INTERVALO
350°C
-10°C
Nivel térmico e Intervalo térmico
Ajuste Automático
Ajuste Manual
Factores para exactitud de la
medición• Exactitud depende de muchos factores, incluyendo:
–Corrección de emisividad
–Relación distancia a objeto
–Compensación de temperatura
reflejada
–Calibración de la cámara
Un rodamiento caliente es señal de que puede haberun problema de alineación, lubricación, o problemasasociados al motor o al equipo al que está conectado.
Resolución de problemas
Las inspeccionestérmicas de equiposeléctricos de altatensión necesitanrealizarse a unadistancia deseguridad.
Seguridad
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
El “punto caliente” en una imagen térmica no siempreindica el problema principal. Es posible que el fusiblesuperior se haya fundido y que también exista unproblema con el fusible central.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
En las condiciones adecuadas, se puede detectar confacilidad el nivel de líquido de un depósito.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Un punto azul (u oscuro) en una imagen térmicamuestra una humedad anormal en un techo.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Los patrones térmicos de color más claro y tenue enesta imagen térmica en formato imagen en imagen(PiP) del registro de un sistema de climatizaciónindican una fuga de aire excesiva en las conexiones delas tuberías.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Los patrones térmicos anormales en un horno derecocido pueden indicar la posible ruptura delaislamiento refractario.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
El motor del ventilador de circulación en el lateralderecho de este horno de recocido puede presentar unposible problema, puesto que está funcionando amayor temperatura que los demás.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
En la imagen térmica se puede ver con facilidad unaconexión donde hay una resistencia alta o elfuncionamiento incorrecto de un componente en uninterruptor automático residencial, lo que no se puedeapreciar en la imagen con luz visible.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Figura 5-8. Pese a que la imagen térmica de un motor yde su acoplamiento muestra patrones térmicos enambos lados que indican un problema de alineacióndel acoplamiento, en la imagen con luz visible no sepuede apreciar ningún problema.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Se puede utilizar la termografía para controlar elrendimiento del refractario en función del tiempo ydetectar zonas con problemas en hornos de cemento yotros equipos de transformación.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
La zona de color claro del bloque de fusibles indica laposibilidad de un problema debido a resistenciaelevada o un problema interno relacionado con la fasecentral.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Una boquilla y una toma calientes en untransformador son una señal clara de problemas.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Una conexión con una resistencia alta en un puente deconexión (posiblemente debido a la corrosión) puedetener consecuencias significativas si la carga aumenta..
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Mediante el uso de una cámara termográfica, se puededetectar fácilmente un problema con un componenteinterno en un centro de control de motores (CCM).
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Los posibles problemas internos se hacen visibles alcomparar dos componentes similares bajo las mismascondiciones de carga.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
La tapa del rodamiento derecha de esta unidad deventilación está significativamente más caliente que laotra, lo que indica un posible problema de lubricación,alineación o de correas.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Mediante el uso de cámaras termográficas se puedendetectar problemas a grandes distancias (izquierda).Para un análisis más detallado suele tener quetrabajarse con una lente teleobjetivo o situándose máscerca del equipo (derecha).
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Un transformador que parece funcionar a mayortemperatura que otros en lo alto de una estructurametálica, puede ser la señal de un posible problema.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Se puede comprobar rápidamente la temperatura de lacarcasa del motor para determinar si está funcionandocon normalidad.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
La zona de color claro indica el nivel de agua en undepósito de agua.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
La firma térmica de un transformador trifásico de tiposeco indica que el cable principal que va a la fase de laizquierda está más caliente de lo normal.
Imágenes Térmicas de Aplicaciones
Dos de las seis tapas de boquilla del interruptorautomático en aceite están más calientes de lo normal.esto significa que su estado podría haber supuesto ungran coste de no haberse detectado y reparado.
Serie Ti (Fluke Ti32)
Para mantenimiento y pruebas diarias
CARACTERISTICAS
PRINCIPALES• Pantalla grande LCD de 3.7 pulgadas
• Imagen visual y termica
• Rango de temperaturas: -20ºC a 600ºC
• Detector 320 x 240 pixeles resolucion
• Sensibilidad Termica 0.05ºC
• IR-Fusion
• Paletas de color
• Mecanismo de enfoque : Manual
Caracteristicas (CONT)
• Cámara visual (luz visible) : 2 megapíxeles
• Distancia mínima de enfoque : 46 cm
Lentes de infrarrojos estándar
• Campo de visión : 23 ° x 17 °
• Distancia mínima de enfoque : 15 cm
Lente de infrarrojos de teleobjetivo opcional
• Campo de visión : 11,5 ° x 8,7 °
• Distancia mínima de enfoque : 45 cm
Lente de infrarrojos de gran angular opcional
• Campo de visión : 46 ° x 34 °
• Distancia mínima de enfoque : 7,5 cm
Caracteristicas (CONT)
• Posee protector de goma para golpes
• Solo tres botones de operacion
• Soporta polvo y salpicaduras de agua IP54
• Cubierta protectora de lentes integrada
• Trabaja en ambiente industriales
• Duración de la batería 3-4 horas
• Peso: 1.2kg
Incluido con cada camara Ti: • Estuche de plástico rígido• Bolso de tela• Tarjeta de memoria 2 GB SD
• Sujetador de mano ajustable• Batería recargable • Cargador de batería / fuente AC• Software Smartview profesional
El paquete completo
Lentes Intercambiables
• Standard (20mm)
– Adecuado para la mayoria de aplicaciones
– Ideal para proposito general
• Panoramico (10.4mm)
– Muestra una gran area a corta distancia
– Ideal para tarjetas electronicas
• Telefoto (54mm)
– Muestra mayor detalle a distancias grandes
– Ideal para aisladores en lineas de transmision
/ transformadores
Analisis térmico en la misma cámara
• Mediciones en el display
– Punto central
– Cuador central : Max, Avg y Min
– Marcador frio y caliente
• Max y min en cada imagen
– Mediciones con Cursor (hasta 3 puntos)
– Areas Isotermas
¿Que es IR-Fusion®?• IR-Fusion crea una correspondencia entre
la imagen termica y la imagen visual
– Facilita entender que eslo que se esta mirando
• Permite ver el contexto
• Leer marcadores, etiquetas, texto
• No es necesario puntero laser
– Facilita hacer reportes y dar indicaciones
• No es necesario tomar una imagen con una
camara de foto normal
– Ayuda a enfocar la imagen
• La camara enfoca adecuadamente cuando
ambas imagenes estan alineadas una sobre otra
• IR-Fusion es disponible solo con camaras
termicas Fluke
– Cuidado con imitaciones !
Maximo IRMedio IR Minimo IR
PIP Maximo IR PIP Medio IR PIP Minimo IR
Solo Ti25 Ti25 y Ti10
Modos IR-Fusion® Serie Ti
Modos IR-Fusion® Flexcam
Tradicional completo IR
Mezcla IR/Visual
PIP completo IR
PIP Mezcla IR/Visual
Alarma de Color
Completo Visual
No todos los modos estan disponibles para analisis en la camara, pero todos los
modos son disponibles en el software
• Muestran la imagen con diferentes juegos de colores
• Se puede escoger entre 8 diferentes paletas
Paletas de colores
Calculadora de FOV
• La calculadora Fluke de FOV nos permite
obtener el area total de la imagen y el area de
cada pixel para todas las camaras termicas
Fluke a cualquier distancia.
Presione para ejecutar
• Es un software completo para analisis, edicion, anotacion y vista de imagenes
termicas.
• Permite ver la temperatura en cada punto de la imagen
• Este Software esta incluido sin costo adicional en todas la camaras
termograficas.
• La camara almacena las imagenes para que sean leidas por el software. Es
importante contar con un buen foco pues eso no se puede cambiar con el
software
• Se puede cambiar la emisividad, paleta de colores, mezcla IR, marcadores,
rango y nivel con el software
• Tiene un asistente para creacion de reportes
• Sin costo adicional
• Sin licencia
• Actualizaciones gratuitas
• Facil de usar
• Extiende la funcionalidad de las camaras
Software SmartView
Pantalla Principal
Menus:• Paleta
• Emisividad
• Marcadores
• IR-Fusion• Anotaciones
• Registro de voz
• Imagenes de referencia
Menus:• Info de imagen
• Histograma• Marcadores
Mover el
cursor sobre la
imagen para ver la
temperatura
Software Smartview
Modifica rango de temperatura, paleta de colores, emisividad, temperatura de fondo y añade
marcadores
Muestra las imagenes termicas en todos los modos IR-Fusion® y hace anotaciones
Produce reportes profesionales personalizados con el asistente the Report
Wizard
Exporta Imagenes y datos en multiples formatos a Excel (csv) o Word (txt)
Se configura el tipo de reporte y selecciona la que incluira
Asistente para reportes:Creacion rapida de informes
Asistente para reporte
Reporte listo imagenes para imprimir o almacenar en formato pdf, msword o texto
Aplicaciones de la
termografia
Electricidad
Motores
Control de procesosRecubrimiento del edificio y techos
Transporte
Sistemas Eléctricos
Componentescomunmente
inspeccionados
• Distribución de potencia (3 fases)
• Caja de fusibles
• Cables y conexiones
• Relays/Switches
• Aisladores
• Capacitores
• Subestaciones
• Seccionadores
• Controladores
• Transformadores
• Motores
• Bancos de baterías
Razones típicas para puntoscalientes ó fallas
• Cargas desbalanceadas
• Armónicos (3er armónico de corriente en el Neutro)
• Sistemas sobrecargados/ corriente excesiva
• Conexiones sueltas o corroidas incrementanresistencia en el circuito (tipicamente un ladode los componentes calienta)
• Falla de aislamiento
• Falla de componentes
• Errores de cableado
• Componentes subespecificados (comofusibles)
FIN
Gracias !!
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