termografia curso pdf[1]

Soluciones F UKE en T S l i FLUKE Termografa y f Medicin de Temperatura

Ing Miguel Mendoza Soporte y Preventa Fluke Tel. (656) 627 0099 E-mail: [email protected]

Agenda Que tanto sabe usted de Termografa? Teora Bsica de Infrarrojos Que es termografa Conduccin, Conveccin y Radiacin Espectro electromagntico Sistema infrarrojo Energa emitida, transmitida y reflejada ( y RTC) Resolucin ptica Cmara termogrfica Ti25 Contenido del paquete Especificaciones Operacin2

Agenda Software SmartView Aplicaciones Elctricas Motores Procesos Construcciones

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Qu es Termografa? Qu es Emisividad? Qu es Reflexin? Qu es traslucido? Qu es opaco? Qu es Conductividad?4

Qu es Calor? Qu es Temperatura? Qu es Termocapacidad? Qu es longitud de onda? Cunto mide una micra? Qu es resolucin ptica?5

PRINCIPIOS BSICOS

Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza

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Que es termografa?


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Que es termografa? Utiliza cmaras electrnicas para detectar energa radiante o calorfica producida por una imagen visual llamada termo grama g (o fotografa trmica) Algunas cmaras deducen la temperatura basadas en la cantidad de radiacin detectada Termografa es una poderosa herramienta para resolver problemas de mantenimiento en maquinaria y en la construccinSoluciones en Termografa - Miguel Mendoza 8

Cmara termogrficaQue es una cmara termogrfica? Las cmaras termogrficas son instrumentos que crean imgenes de calor en vez de luz. Estas miden energa infrarroja (IR) y convierten los datos en imgenes correspondientes a su temperatura temperatura.


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Beneficios de la termografaEl uso d di de dispositivos iinfrarrojos proveen mediciones rpidas, seguras y con ii f j di i id exactitud de los objetos en:

Movimiento muy calientes Difciles de alcanzar Imposibles de apagar Peligrosos al contacto Donde el contacto puede daar, contaminar o cambiar su temperatura pTambin nos ayuda a localizar muchos problemas en sus primeras etapas por lo regular antes que sean vistos o encontrados por cualquier otro mtodo.


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Calor Vs. Temperatura El CALOR es solo una forma particular de energa. Cuando un objeto cambia su temperatura energa calorfica es trasferida La TEMPERATURA es una medicin del calentamiento relativo de un material comparado con alguna referencia conocida

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Temperatura Es la medicin que nos permite saber que tan caliente o fro se encuentra un cuerpo con respecto a una referencia conocida Las escalas Celsius y Kelvin utilizan la misma divisin, mientras que Fahrenheit y Rankine utilizan una ms pequea

C = (F 32) / 1.8 F = (C * 1 8) + 32 1.8)Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza 12

Calor Es una forma en que la energa es presentada Cuando un objeto cambia su temperatura es p q energa j p por que g calorfica es transferida Es importante pensar en calor como una cantidad de energa, dada en Caloras o BTUs Una calora es la cantidad de energa requerida para elevar la temperatura de un gramo de agua un grado centgrado


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Transferencia de calor En un sistema cerrado la energa total es constante. Ley de la conservacin de la energa. El calor siempre es transferido de caliente a fro hasta que un equilibrio sea alcanzado En termografa usualmente se encuentran dos estados de transferencia de energa: Estado Estable Estado Cambiante


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Mtodos de transferencia de calor Existen tres mtodos para la transferencia de energa calorfica: Conduccin C d i Conveccin C i Radiacin R di i

TsTemperature of heated surface

*Solidos*

*Solidos y Gases* *Ondas Electromagnticas*Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza 15

SURFACE

Transferencia por conduccin Es la transferencia de calor de una molcula a otra en un slido y algunas veces a un lquido. Depende de: La conductividad de material Dif Diferencia de temperatura i d t t rea sobre la cual la energa es transferida Q = k/L * T * AQ = Calor transferido k = Conductividad trmica L = Espesor del material A = rea T = Diferencia de temp.Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza 16

Cambios de conductividad

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Capacitancia trmica Es la habilidad de un material para almacenar energa La capacitancia trmica puede tanto confundir como ayudar en inspecciones debido a que afecta la velocidad en que cambia la f temperatura Entre ms denso es un material mayor es su capacitancia trmica La temperatura en las paredes de un tanque pueden diferir si estn en contacto con un material de alta capacitancia vs un material de baja capa( ) citancia (aire)Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza 18

Capacitancia trmicaEs la habilidad de un material para almacenar calor y describe la capacidad de los materiales para cambiar de temperatura. Esta habilidad depende directamente de la densidad del material y de su calor especfico Algunos materiales como e el agua se calientan o se ca e ta enfran lentamente, mientras que otros como el aire cambian su temperatura rpidamenteTermografa Ti30/Ti20 19

Diferencia de temperatura T Cuando T se incrementa tambin la transferencia se incrementa Cuando T se decrementa tambin la transferencia se decrementa Cuando no existe T no existe transferencia


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Diferencia de Temperaturas


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Transferencia por conveccin Se presenta principalmente en fluidos y durante este proceso el calor es transferido por conduccin de una molcula a otra despus de haberse mezclado.

Q = h * T * AQ = Calor transferido h = Coeficiente de convectividad A = rea T = Diferencia de temp.


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Coeficiente de conveccin h El coeficiente de conveccin depende de: Velocidad del flujo Orientacin de flujo Condicin de la superficie Geometra Viscosidad

No es simple de cuantificar


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Tipos de conveccin Conveccin natural. Ocurre debido a los cambios en la densidad del fluido Conveccin forzada. Es provocada por una fuerza externa como el viento, una bomba un ventilador La regla de oro de la conveccin es: Viento a 10 mph puede reducir la T a la mitad Viento a 15 mph puede reducir la T en 2/3


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La Conveccion es poderosa


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Transferencia por radiacin La radiacin infrarroja es radiacin electromagntica con longitudes de onda mas largas que la luz visible pero ms cortas que las microondas Viaja a la velocidad de la (3 x 108 m/s) Viaja en lnea recta en forma de onda Todos los objetos arriba del cero absoluto (0K) radian iinfrarrojos di f j


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Propiedades de la IR Todos los objetos emiten radiacin infrarroja No es daina No puede ser vista por el ojo humano pero si puede sentirse en la piel Cualquier objeto con temperatura arriba del cero absoluto (273K) emite radiacin infrarroja Los objetos emiten radiacin infrarroja en distintas longitudes de onda Entre mayor es la temperatura mas corta es la longitud de onda y mayor es la radiacin emitidaSoluciones en Termografa - Miguel Mendoza 27

Calor y luz visible Cuando un objeto alcanza aproximadamente 644C luz visible es emitida La luz visible tiene mas corta longitud de onda que la radiacin infrarroja


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Espectro electromagnticoOnda en mm VISIBLEGamma X-rays G Rays 0.1A 1A UV 100A Infrared 1 100 1mm 1cmRadio EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF

TV

1m

1km

100km

Longitud de onda g

1000 C

VISIBLE 0.4 0.6 0.8 1 1.5 2 3 4 6 8 10 15 20 30

Longitud de onda en m

Region de medicin infrarroja Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza 29

Radiacin trmica infrarrojaLa energa infrarroja es emitida desde un objeto como una onda electromagntica. Los componentes d esta onda son: L t de t d Amplitud (A) Longitud de Onda ()

A


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Radiacin de un emisor perfecto1 10 9 1 10 8

max T = 2898 m-KSUN

BLACKBODY RELATIVE RAD DIATED POWER

1 10

7

1 10

6

1 10

5

2000C 1000C 500C 200C 25C0.1 01 1 WAVELENGTH (um) 10 100

1 10

4

1 10

3

100

10

1

Alta temp. 1 2 um Aplicaciones generales 8 14 um Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza

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Longitudes de onda comunes Aplicaciones generales 8 a 14 m Respuesta de longitudes de onda para aplicaciones nicas Plastico delgado 3 m Plastico grueso 7 m Vidrio 5 um Alta temperatura 1m


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Comportamiento IREmisividad, reflectividad, transmisividad R+T+E = 1R = Energa Reflejada T = Energa Transmitida E T itid E = Energa Emitida

Energa reflejada Energa Transmitida Energa Emitida


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Ecuacin Stefan-Boltzmann La intensidad de la radiacin emitida desde un objeto es determinada por la ecuacin de Stefan-Boltzmann. La radiacin es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la fuente y a su emisividad.

W = * S * T4

= Emisividad S = Constante Stefan-Boltzmann T = Temperatura absoluta


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Que es la emisividad?


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Que es la emisividad? La emisividad mide la habilidad de los objetos para absorber y emitir energa radiada Los valores de emisividad real son tpicamente obtenidos en tablas o determinados experimentalmente. Una superficie teniendo una emisividad de 0.0 se considera como un reflector perfecto Una superficie teniendo una emisividad de 1.0 se considera como un cuerpo negro Si una superficie es d color negro no significa que sea un fi i de l i ifi cuerpo negro ( = 1.0)


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Emisividad y cuerpos negrosCuerpo Negro IdealI I I

Cuerpo RealI T

R I

Absorbe y emite perfectamente la energa Emisividad ( ) =1Soluciones en Termografa - Miguel Mendoza

Alguna energa es reflejada y transmitida Emisividad ( ) < 1

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Ejemplos de cuerpos grises Goma negra R = 0.05; T = 0.00; E = 0.95

Plstico delgado R = 0.05; T = 0.80; E = 0.15

Aluminio R = 0.88; T = 0.00; E = 0.12


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Tabla de emisividad (No metlicos)


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Tabla de emisividad (Metlicos)


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Mtodos de comparacin Existen dos mtodos de comparacin para determinara la emisividad: Determine la temperatura del objeto utilizando un RTD o un termopar, p j j mida la temperatura del objeto con el sensor IR y ajuste la emisividad hasta que alcance el valor correcto de temperatura Si es posible, aplique pintura lisa negra sobre una porcin de la superficie posible del objeto. La emisividad de la pintura debe ser aproximadamente 0.98. Mida la temperatura de la parte pintada con emisividad ajustada en 0.98. Finalmente mida la temperatura adyacente al objeto y ajuste la emisividad hasta que la temperatura sea la misma


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Son las mismas temperaturas ?


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Alta y baja emisividad!*>48.4C 48.0 46.0 44.0 42.0 42 0 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 *

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