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Cómo decidir qué cámara termográfica es la adecuada para mi aplicación

Antes de adquirir una cámara termográfica es importante elegir muy bien para evitar una subutilización del equipo o, lo que es peor, constatar a posteriori que no cumple con las especificaciones requeridas para la utilización que se le dará.

Artículo realizado por Marcelo Vergara, Termógrafo Nivel II ASNT/IRT de Intronica Ltda.  

mvergara@intronica.com

 

Muchas veces los clientes nos solicitan cotizar un equipo termográfico que vieron promocionándose en algún medio, o porque algún colega les recomendó o simplemente debido a que escucharon hablar de él. Generalmente nuestra respuesta va con una serie de preguntas de vuelta:  cuál es el rango de temperatura a medir, a qué distancia se medirá, de qué tamaño es el objeto más pequeño a medir a esa distancia, etc., preguntas que pueden no ser bien recibidas.

Por otro lado, sabemos que muchas veces no se dispone de todo el capital para comprar el equipo con las mejores prestaciones, y que quizás pueden no se necesitar prestaciones tan altas. Por eso, antes de adquirir una cámara termográfica es importante elegir muy bien para evitar una subutilización del equipo o, lo que es peor, constatar a posteriori que no cumple con las especificaciones requeridas para la utilización que se le dará.

Entonces es fundamental tener muy claro qué necesitamos hacer con el equipo que se desea adquirir, cuáles son nuestras aplicaciones y hasta donde queremos llegar. El objetivo de este artículo es justamente entregar una breve herramienta para definir el equipo que más se ajusta a las propias necesidades.

Una cámara termográfica es un equipo complejo, constituida por una tecnología que permite diagnosticar una falla antes que esta suceda, es decir, es una tecnología ideal para una empresa que desean trabajar con Mantenimiento Predictivo (o al menos Preventivo). Entonces optar por una cámara que se adapte a las necesidades se hace vital para especificarla y para ello se deben analizar diversas variables.

Sin lugar a duda un primer filtro a la hora de elegir nuestra cámara termográfica es el rango de temperatura a diagnosticar (o medir), y para esto, por supuesto, es necesario clarificar los alcances del equipo. Por ejemplo: si queremos usarlo solo para el mantenimiento eléctrico y mecánico en una planta bastaría con un rango de temperatura bajo los 250 °C, el cual prácticamente cualquier cámara del mercado permite trabajar. Ahora, si además necesitamos diagnosticar ciertos procesos de nuestra planta, como el análisis de una caldera o trampas de vapor o verificar el funcionamiento de un compresor, entonces los rangos de temperatura pueden dispararse.

Además de la temperatura, las cámaras cuentan con una especificación que debe ser quizás una de las más importantes y se relaciona con un concepto llamado IFOV (Instant Field of View). Este campo de visión instantáneo define la distancia máxima a la cual podemos “visualizar” o “medir” un determinado objeto (con cierto tamaño). La relación que existe entre este IFOVv y el IFOVm es aproximadamente 3:1, es decir, un objeto que puedo visualizar a una cierta distancia, para poder medirlo debo acercarme 3 veces (o crecer 3 veces en tamaño). Este IFOV depende de dos propiedades técnicas de las cámaras:

   1. Resolución del sensor de la cámara: una cámara de resolución de 640x480 (307.200 pixeles)    posee 4 veces mejor resolución que una   cámara de 320x240 (76.800 pixeles). En realidad, esto que llamamos pixeles es el símil en fotografía (imagen óptica) a lo que realmente es y que se llama microbolómetros (pequeños sensores de radiación IR). Veamos la siguiente ilustración para entenderlo de mejor manera:

IFOV

Con este modelo de cámara cuyo IFOVv (1065:1) significa que podremos visualizar un objeto menor a 1 cm2 (0,94 cms2) a una distancia de 10 mts. Es decir, a la misma distancia podemos medir un objeto menor a 3 cms2 o también medir el mismo objeto de 0,94cms2 a una distancia de aproximada de 3,3 mts (recordar la relación de 3IFOVm = IFOVv). Por ende, con una cámara de esta resolución (640x480) podemos utilizarla en aplicaciones a larga distancia. Un ejemplo de esto es visualizar el conector o buje de un transformador que está empostado.

2)  Otra característica de la cámara que hace variar este IFOV, es la posibilidad de la cámara para usar lentes opcionales en su aplicación. Hay cámaras que no pueden modificar el campo de visión porque no permiten agregar un lente distinto del que ya viene incorporado con la cámara.

No solo un lente puede aumentar el IFOV, que es justamente lo que hace un lente Teleobjetivo: permitir a la misma distancia visualizar o medir un objeto más pequeño (o a mayor distancia, poder observar o medir el objeto del mismo tamaño que estaba utilizando con el lente normal). También un lente puede reducir el IFOV, y esto significa ampliar el ángulo de visión; por ejemplo cuando no hay suficiente espacio para que la cámara capte un área sería imposible de captar con el lente normal (En la fig. tenemos a 1 mt de distancia o un campo de visión de 1,2 mts x 0,9 mts y un IFOVv = 0,2 x 0,2 cms).

IFOV
Lentes

Otra característica relevante de una cámara es su “sensibilidad térmica”, la cual de define con la nomenclatura NETD: Noise Equivalent Temperature Difference (ruido equivalente a la diferencia de temperatura), que en palabras sencillas es la mínima diferencia de temperatura que podemos ver en una imagen (visualizar como diferencia de color). Mientras menor es este valor, más sensible es la cámara y se mide en mK (mili Kelvin). Este parámetro junto a la resolución del sensor de la cámara entrega la calidad de la imagen termográfica, es decir, mientras menor mK y mayor resolución, mejor calidad de imagen tendremos. En la figura, al revisar las imágenes térmicas de la persona, en la primera imagen vemos muchos detalles de temperatura del rostro, y a medida que perdemos resolución y sensibilidad térmica vemos con mucho menos claridad. Por ello esta característica es fundamental a la hora de buscar la causa raíz del problema a determinar.

Sensibilidad térmica

Estas características descritas son las principales a la hora de especificar una cámara termográfica. Sin embargo, existen otras características secundarias que pueden apoyar los alcance y diagnósticos a realizar con el equipo. Especialmente aquellos que van en dirección de un “análisis cuantitativo”. Por ello en este punto también se debe realizar un nuevo análisis.

Si se realizará un “análisis cualitativo”, es decir, basándose básicamente en los patrones térmicos que entregue el equipo para determinar si existe un hallazgo (posible problema), quizás no necesitemos lentes opcionales, ni tampoco una buena resolución o sensibilidad térmica, basta con que cubra los rangos de temperatura especificadas para el proceso a analizar.

Análisis cualitativo

Pero si se utilizará la cámara para una “análisis cuantitativo”, es decir, medición de temperaturas y asignación de un criterio de severidad para una falla y determinar la causa-raíz del problema, en este caso es fundamental contar con mejores características técnicas. Una de ellas es la posibilidad de intercambiar lentes opcionales (aunque no siempre se requiere y dependerá de la aplicación). En las imágenes se observa como varía la temperatura en función del IFOV. Si bien la primera imagen me permite identificar el problema, en la segunda imagen ya se puede medir temperatura con mejor exactitud y determinar la severidad de la falla. En la última imagen es posible determinar la causa-raíz del problema. En estas imágenes, además del intercambio de lente, existe una buena resolución y sensibilidad térmica que permiten un mayor nivel de detalles para el análisis.

Figura 1

Imagen tomada con cámara Fluke Ti400. Resolución  320x240 a 10m aprox.

Figura 2

Imagen tomada con cámara Fluke Ti400 + Lente Tele 2X a 10m aprox.

Figura 3

Imagen tomada con cámara Fluke Ti400 + Lente Tele 2X a 4 m aprox.

Otras características a tener en cuenta y que van en la dirección del “Análisis Cuantitativo” están relacionados con determinar, por ejemplo:

-     Porcentaje de carga con el cual operan el sistema eléctrico (recordar el efecto Joule). Entonces una conectividad inalámbrica entre la cámara termográfica y un amperímetro de tenaza es muy útil al determinar la severidad de la falla.

-     O asignar un correcto valor de Emisividad del elemento medido.

-     O también, verificar la velocidad del viento que puede generar un enfriamiento convectivo sobre los equipos inspeccionados en terreno.

-     O el asignar la imagen termográfica capturada a los activos para realizar un seguimiento en el tiempo (esto podría realizarlo con aplicación Fluke Connect del smartphone).

   Claro que todas estas otras características dan para desarrollar una nueva nota de aplicación al respecto.

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Las cámaras infrarrojas Fluke cubren un amplio rango de aplicaciones