Termografia Curso PDF[1]

oluciones FLUKE en Term rmoo g rafía y

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

Agenda • • Teoría Básica de Infrarrojos – – Conducción, Convección y Radiación – Espectro electromagnético – Sistema infrarrojo – Energía emitida, transmitida y reflejada ( ε y RTC) – • Cámara termográfica Ti25 – – Especificaciones – Operación 2

Agenda • • Teoría Básica de Infrarrojos – – Conducción, Convección y Radiación – Espectro electromagnético – Sistema infrarrojo – Energía emitida, transmitida y reflejada ( ε y RTC) – • Cámara termográfica Ti25 – – Especificaciones – Operación 2

Agenda • Software SmartView • Aplicaciones – Eléctricas – Motores – Procesos – Construcciones

3

¿Quu é es TTerm ¿Q ermoo g r afía? afía? ¿Qué es Emisividad? ¿Qué es Reflexión? ¿Qué es traslucido? ¿Qué es opaco? ¿Qué es Conductividad? 4

¿Qué es Calor? ¿Qué es Temperatura? ¿Qué es Termocapacidad? ¿Qué es longitud de onda? ¿Cuánto mide una micra? ¿Qué es resolución óptica? 5

PRINCIPIOS BÁSICOS

Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

6

¿Que es termografía?


7

¿Que es termografía? • Utiliza “cámaras” electrónicas para detectar producida por una imagen visual llamada termo rama (o fotografía térmica) • Algunas cámaras deducen la temperatura basadas en la cantidad de radiación detectada • Termografía es una poderosa herramienta para resolver problemas de mantenimiento en maquinaria y en la construcción Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

8

Cámara termográfica Que es una cámara termográfica? Las cámaras termográficas son instrumentos que crean imágenes de calor en vez de luz. Estas miden energía infrarroja (IR) y convierten los datos en imágenes .


9

Beneficios de la termografía El uso de dispositivos infrarrojos proveen mediciones r pidas, seguras y con exactitud de los objetos en:

– – Difíciles de alcanzar – – Peligrosos al contacto – dañar, contaminar o cambiar su tem eratura También nos ayuda a localizar muchos problemas en sus primeras etapas por lo regular antes que sean vistos o encontrados por cualquier otro método. Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

10

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

11

Temperatura • Es la medición que nos permite saber que tan caliente o frío se encuentra un cuerpo con respecto a una referencia conocida • Las escalas Celsius y Kelvin utilizan la misma división, mientras que Fahrenheit y Rankine utilizan una más pequeña

ºC = (ºF – 32) / 1.8 =

.

+ Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

12

Calor • Es una forma en que la energía es presentada • Cuando un ob eto cambia su tem eratura es or ue ener ía calorífica es transferida • Es importante pensar en calor como una cantidad de energía, dada en Calorías o BTUs • Una caloría es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un gramo


13

Transferencia de calor • En un sistema cerrado la energía total es constante. Ley de la conservación de la energía. • El calor siempre es transferido de caliente a frío hasta que un equilibrio sea alcanzado • En termografía usualmente se encuentran dos estados – Estado Estable – Estado Cambiante


14

Métodos de transferencia de calor • Existen tres métodos para la transferencia de energía calorífica: on ucc n

onvecc n

a ac n

Ts Temperature of heated surface E C A F R U S

*Solidos*

*Solidos y Gases* *Ondas Electromagnéticas* Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

15

Transferencia por conducción • Es la transferencia de calor de una molécula a otra en un sólido y algunas veces a un líquido. Depende de: – La conductividad de material – erenc a e empera ura – Área sobre la cual la energía es transferida ∆ Q = Calor transferido k = Conductividad térmica L = Espesor del material A = Área T = Diferencia de temp.


16

Cambios de conductividad

17

Capacitancia térmica • Es la habilidad de un material para almacenar energía • La capacitancia térmica puede tanto confundir como ayudar en inspecciones debido a que afecta la velocidad en que cambia la temperatura térmica – La temperatura en las paredes de un tanque pueden diferir si están en contacto con un material de alta capacitancia vs un material de baja capacitancia aire Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

18

Capacitancia térmica Es la habilidad de un material para almacenar calor y describe la capacidad de los materiales para cambiar de temperatura. de su calor específico – Algunos materiales como el a ua se calientan o se enfrían lentamente, mientras que otros como el aire cambian su temperatura rápidamente Termografía Ti30/Ti20

19

Diferencia de temperatura T • Cuando ∆T se incrementa también la transferencia se incrementa • Cuando ∆T se decrementa también la transferencia se decrementa • Cuando no existe ∆T no existe transferencia


20

Diferencia de Temperaturas


21

Transferencia por convección • Se presenta principalmente en fluidos y durante este proceso el calor es transferido por conducción de una molécula a otra después de haberse mezclado.

Q = Calor transferido h = Coeficiente de convectividad A = Área ∆T = Diferencia de temp.


22

Coeficiente de convección “ h” • El coeficiente de convección depende de: – – – – –

Velocidad del flujo Orientación de flujo Condición de la superficie Geometría

•


23

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


24

La Conveccion es poderosa


25

Transferencia por radiación • La radiación infrarroja es radiación electromagnética con longitudes de onda mas largas que la luz visible pero más cortas que las microondas – Viaja a la velocidad de la (3 x 10 8 m/s) – Viaja en línea recta en – Todos los objetos arriba del cero absoluto (0ºK) ra an n rarro os


26

Propiedades de la IR • Todos los objetos emiten radiación infrarroja • No es dañina • No puede ser vista por el ojo humano pero si puede sentirse en la piel • Cualquier objeto con temperatura arriba del cero absoluto (273ºK) emite radiación infrarroja • Los objetos emiten radiación infrarroja en distintas longitudes de onda • Entre mayor es la temperatura mas corta es la longitud de onda y mayor es la radiación emitida Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

27

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


28

Espectro electromagnético Onda en mm

TV

VISIBLE amma X-rays Rays 0.1A 1A

UV 100A

Radio EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF

Infrared 100µ 1mm 1cm

1µ

1m

1km

100km

Lon itud de onda

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 µm

eg on e me c n n rarro a


29

Radiación térmica infrarroja •La energía infrarroja es emitida desde un objeto como una onda electromagnética. • os componen es e es a on a son: – Amplitud (A) – λ

A


30

Radiación de un emisor perfecto 1 10

1 10

R E W O P D E T A I A R E V I T A L E R Y D O B K C A L B

1 10

1 10

1 10

1 10

1 10

max

8

T = 2898 m-K

7

6

5

4

1000C

3

500C

100

200C

10

25C

1 . WAVELENGTH (um)


31

Longitudes de onda comunes • Aplicaciones generales 8 a 14 µm • Respuesta de longitudes de onda para aplicaciones únicas – – – –

Plastico delgado 3 µm Plastico grueso 7 µm Vidrio 5 um Alta temperatura 1µm


32

Comportamiento IR Emisividad, reflectividad, transmisividad

R = Energía Reflejada = nerg a ransm a E = Energía Emitida

Energía reflejada Energía Transmitida Energía Emitida


33

Ecuación Stefan-Boltzmann • La intensidad de la radiación emitida desde un objeto es determinada por la ecuación de Stefan-Boltzmann. • La radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la fuente y a su emisividad.

є

W=

* S * T4

= Emisividad

S = Constante Stefan-Boltzmann T = Temperatura absoluta


34

¿Que es la emisividad?


35

¿Que es la emisividad? • La emisividad mide la habilidad de los objetos para absorber y emitir energía radiada • Los valores de emisividad real son típicamente 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 • una super c e es e co or negro no s gn ca que sea un cuerpo negro (ε = 1.0) Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

36

Emisividad y cuerpos negros “Cuerpo Real”

Ideal I

T

I

R I

Absorbe y emite perfectamente la energía

Alguna energía es reflejada y transmitida Emisividad ( ) < 1

Emisividad ( ) =1 Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

37

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

• Plástico delgado – R = 0.05; T = 0.80; E = 0.15

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


38

Tabla de emisividad (No metálicos)


39

Tabla de emisividad (Metálicos)


40

Métodos de comparación • Existen dos métodos de comparación para determinara la emisividad: – Determine la temperatura del objeto utilizando un RTD o un termopar, mida la tem eratura del ob eto con el sensor IR a uste la emisividad hasta que alcance el valor correcto de temperatura –

, 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. hasta que la temperatura sea la misma


41

¿ Son las mismas temperaturas ?


42

¡Alta y baja emisividad! *>48.4°C 48.0 46.0 44.0 . 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 *<31.8°C


43

Angulo de Vision • Trabaje tan cerca de la perpendicular como le sea posible. • Este atento a los cambios de tem eratura radiante devido a • Cambios en el angulo de vision •

Variaciones de forma de su objetivo

• Orillas de Objetos curvos a menudo parecen estar a temperaturas diferentes


44

Mediciones en vidrio • El vidrio cuenta con una región de transición entre 3 y 5 micrones, haciendo posible medir tanto la superficie como debajo de ella 1.0 0.2 mm (10 Mil)

ara me r empera uras a

.8

través del vidrio utilice

n ó i .6 i m s n.4 a r T

sensores de 1, 2.2, o 3.9

µm

.

Para medir temperaturas en la superficie del vidrio utilice sensores de 5 o 7.9

.2

µm

6 mm (240 Mil)

2

3

4

5

6

8

Longitud de onda (micrones) Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

45

Mediciones en plástico • Para la medición en plásticos es importante seleccionar la banda de medición donde la transmisión se aproxime a cero (3.43 µm para Polyethyleno; 7.9 µm para Polyester) % 100 90

% 100 n 90 o 80 i s 70 s 60 i 50

0.03 mm (1 mil)

0.13 mm (5 mils)

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Wavelength in Microns

40

s 30 n 20 10 a r T 0 2

o80 i s 70 s 60 i 50 m40 s 30 20 a r 100 T 2

Polyethylene 0.03 mm 1 mil

0.13 mm (5 mils) 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14


46

13

14

En caso de lluvia o polvo • La gran mayoría de las cámaras termográficas cuentan con un rango espectral de 7 a 14 µm por lo que puede utilizar un bolsa de plástico muy delgado para hacer mediciones en caso de lluvia


47

Resolución


48

Resolución • La resolución de la cámara depende de: – Detector (160 x 120) – Lentes – u a p ca

• son los más comunes: – Espacial (IFOV) – Medición (IFOVmeas) Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

49

Campo de visión (FOV e IFOV)

Campo de visión (FOV) Sensor

Lente

Blanco

Distancia al blanco

Campo de visión instantáneo (IFOV)


50

Campo de visión • El termino campo de visión (FOV) describe el área total que es vista por la cámara cuando se utiliza un lente especifico • El término campo de visión instantáneo (IFOV) es utilizado para describir la resolución espacial instantánea, ó el objeto más dada. • Medición del campo de visión instantáneo (IFOVmeas) es utilizado para describir la resolución de la medición radiométrica • IFOV e IFOVmeas son generalmente especificados en mRad


51

Resolución espacial • Es la habilidad para resolver detalles • Tamaño del detector, los lentes la distancia definen el tamaño mínimo de lo que se puede ver


52

Resolución espacial Ti30 = 1.9 mRad (500:1) Ti20 = 2.8 mRad 350:1

Puede ser capaz de ver los objetos, pero...


53

Resolución de medición Ti30 = 11 mRad (90:1) Ti20 = 20 mRad 75:1 ..pueden estar muy pequeños o con precisión


54

Un ejemplo Real

Puedo ver el punto caliente ¡ Pero no puedo medirlo!

Cuando me acerco ¡puedo medirlo!


55

Sensibilidad térmica o NETD • Noise Equivalent Temperature Difference (NEDT)

• La variación equivalente a la diferencia de temperatura (NETD) es la sensibilidad térmica, es decir, la diferencia mínima de temperatura que el sistema puede medir. – – – – –

Es especificada a 30ºC El NETD de la Ti10 es 200 mK ea es m El NETD de la Ti40 es 80 mK El NETD de la Ti50 es 50 mK Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

56

¿Por qué radiométrica? • Una cámara radiométrica muestra la temperatura en cada uno de los pixeles de la pantalla

Ejemplo: La Ti25 se pueden tener hasta 19,200 mediciones


57

Calibración de termómetros infrarrojos • Los equipos Hart Scientific para calibración de termómetros infrarrojos modelos 9132 y 9133 ofrecen calibración desde los – 30ºC hasta los 500ºC con una emisividad fija de 0.95 en dos equipos completamente portátiles.

Soluciones en Termografía - David R. González

58

Tecnología “ IR-Fusion” • Es la fusión de imágenes en espectro visible e infrarrojo en una sola pantalla • Esta tecnología ayuda a identificar y reportar componentes sospechosos • Existen 5 modos de visión: – Infrarrojo completo – s e compe o – Imagen en imagen – – Alarma IR/Visible


59

Modos de visión “ IR-Fusion” • La tecnología IR-Fusión captura simultáneamente pixel por pixel las imágenes en luz infrarroja y visible permitiendo la optimización de 5 diferentes modos de visión en la cámara y el software

Infrarrojo completo

Visible completo


Imagen en imagen

60

Modos de visión “ IR-Fusion”

Mezclado

Alarma IR/Visible


61

Campo de visión FOV IR/Visible

'


62

as nuevas c maras

u e Un paquete completo que incluye: • Software de análisis y reporte • • • • • •

gratuitas) Estuche rígido y suave para transporte Correa ajustable para la mano Tarjeta de memoria SD de 2 GB ec or e memor as Batería recargable interna

63

Fluke Ti40 y Ti45


64

Software - Fluke SmartView


65

Aplicaciones Procesos Edificios

Motores Eléctrico Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza

66

Aplicaciones eléctricas


67

Aplicaciones eléctricas (Cont.)


68



69



70

Centro de Control de Motores


71

Tableros Electricos et rar cu ertas nter ores Verifique las cargas - Desbalances - Falsos contactos electricos - Falsos contactos mecanicos - rmon cos


72

Aplicaciones eléctricas (Cont.) ¡ FRIO ! Tambien puede ser malo Componentes frios pueden indicar pro emas: - Ba o nivel de aceite o flu o restrin ido en tubos de enfriamiento - Fusibles quemados -


73



74



75

Aplicaciones en motores


76

Aplicaciones en motores


77

Aplicaciones en procesos


78

Aplicaciones en procesos (Cont.)


79

Aplicaciones en procesos (Cont.)


80

Rodamientos pequeños Ningun otro metodo es tan efectivo

Falla en rodamientos puede resultar en fue o esfuerzo mecanico desgaste de bandas y aumento la carga electrica


81

Aplicacion Apl icacionees en pro proce cesos sos (Cont ont..)

Soluciones en Termografía - Mi Miguel Mendoza

82

Mas Ap Aplilicacio caciones nes

c os - Hum Humedad edad en Techos chos


83

Aplicacion Apl icacionees en en edif edifici icios os


84

Aplicacion Apl icacionees en en edif edifici icios os Inspeccionamos edificios por muchas razones Detectar fugas de aire Desempeño de edificios Entradas de humedad ¡Solucion de problemas!


85

Aplicaciones en edificios (Cont.)

Outside

Inside


86

Termografia Curso PDF[1]

Recommend Documents