ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZOFACULTA DE MECNICAESCUELA DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

IMPORTANCIA DE TENER EN CUENTA LOS PRINCIPALES ERRORES QUE SE PUEDEN COMETER AL MOMENTO DE REALIZAR TERMOGRAFA INFRARROJA.

PILATUA QUINALUISA LORENA ISABEL

INGENIERO EDUARDO HERNANDEZRIOBAMBA2015IMPORTANCIA DE TENER EN CUENTA LOS PRINCIPALES ERRORES QUE SE PUEDEN COMETER AL MOMENTO DE REALIZAR TERMOGRAFA INFRARROJA.- 0 -

RESUMENYa que la termografa infrarroja es una tcnica no destructiva que permite que la radiacin infrarroja sea cuantificada, est es utilizada en el mantenimiento predictivo puesto que se emplea en diversas reas de la mecnica como instalaciones elctricas, equipos mecnicos o incluso en estructuras refractarias etc., la termografa infrarroja sostiene que todo cuerpo emite calor, y debido a que este viaja en forma de ondas electromagnticas que no se puede visualizar a simple vista debido a su longitud de onda, es necesario emplear una cmara termogrfica la cual proporciona una imagen trmica denomina termograma. Debido a lo mencionado, en el presente trabajo se enunciara con su respectivo desarrollo los principales factores que pueden alterar los datos proporcionados por cmaras termogrficas al momento de realizar el anlisis del termograma ya que con estos errores se podra emitir un criterio equivocado sobre el verdadero funcionamiento del equipo sometido a inspeccin, y sobre todo se correra el riesgo de no poder visualizar el verdadero modo de falla que se podra estar suscitando en el equipo inspeccionado, lo que ocasionara altos costos de mantenimiento y un nivel de produccin pobre.Para el desarrollo de este ensayo fue necesaria la bsqueda de informacin acorde al tema involucrando una seleccin minuciosa de la misma, mediante esta bsqueda de informacin que debe ser verificada y comprobada se proceder a identificar los principales errores que suele afectar de manera colosal a los datos de temperatura del termograma. De la que se va a tratar en forma ms amplia ser sobre la emisividad, un parmetro de error que por su desconocimiento al momento de ingresar este valor al software (SatIrReport), afecta gravemente los niveles de temperatura del termograma.Palabras clave: termografa infrarroja, termograma, cmara termogrfica, modo de falla, radiacin infrarroja.1. INTRODUCCIONSir William Herschel astrnomo y compositor personaje protagonista del descubrimiento de la radiacin infrarroja, en su afn de conocer cunto calor atravesaba los diferentes filtros de color que utilizaba para observar la luz solar, hizo pasar directamente luz solar a travs de un prisma de cristal, mediante este ingenioso sistema creo as un espectro que le permiti medir la temperatura de cada color, con esto vale recalcar que es importante conocer dos conceptos importantes que involucra a este descubrimiento que son el calor y la temperatura ,estos son dos vocablos que estn relacionados pero a su vez tienen diferentes significados, el calor es la forma de energa ms habitual del universo y este se transmite de un cuerpo a otro pero desde el ms caliente al ms frio no as en forma viceversa . La temperatura es la medida de la cantidad de calor presente en cualquier cuerpo.Continuando con este descubrimiento Sir William al examinar el espectro de luz visible observo que exista un incremento de temperatura del color violeta al color rojo, tras revelar este patrn Sir William mido el punto ms all del color rojo esta regin corresponda a una sin luz solar visible, entonces se dio cuenta que esta zona era la que mostraba la temperatura ms alta del espectro.En si con este descubrimiento se demostr que existan tipos de luz no visible al ojo humano y lo que sir William descubri es lo que hoy se conoce con radiacin infrarroja Con este importante descubrimiento de la radiacin infrarroja otorgada a Sir William Herschel se dio el paulatino desarrollo de la termografa misma que en la actualidad es un gran aporte para las industrias y para otros campos como la medicina, la construccin etc.El espectro electromagntico es la distribucin de ondas electromagnticas, estas no necesitan de un material para propagarse a diferencia de las ondas mecnicas que requieren un medio para trasmitirse, es necesario comprender que en este espectro electromagntico la distribucin de los distintos tipos de ondas est en funcin de su longitud o de su frecuencia.La longitud de onda de la luz infrarroja es demasiado grande para que el ojo humano pueda percibirla, por esta razn hoy en da se desarrollaron las cmaras termografas o cmaras infrarrojas.Las cmaras termogrficas son instrumentos sofisticados que a inicios se utilizaban con fines militares pero posteriormente estas se modificaron para que sean aptas para la utilizacin en la industria. Aunque las cmaras termogrficas se parecen a las cmaras habituales a simple vista estn muy lejos de ser lo mismo puesto que la lente de la cmara termogrfica es de germanio un metal muy costoso pero es un muy buen conductor de rayos infrarrojos.Se debe tener en cuenta que con la cmara termogrfica solo se puede medir la temperatura superficial de los objetos pero nunca la interna y tampoco se puede ver mediante esta cmara a travs de los objetos.En fin se debe mencionar que la calidad de informacin obtenida por termografa infrarroja depende de factores que se deben tomar en cuenta al momento de realizarla, estos factores pueden convertirse en grandes enemigos del analista del termograma ya que estos elementos pueden ocasionar graves confusiones de informacin en la medicin de la temperatura del equipo inspeccionado. El analista del termograma debe ser una persona capacita para este tipo de trabajos ya que en su mayora estos errores son olvidados o simplemente ignorados. Los aspectos que se deben tener en cuenta son los siguientes: Enfoque Distancia ngulo Rango de la cmara Spam trmico Velocidad del viento Humedad relativa Temperatura ambiente Emisividad Reflejos Incidencia solar

2. MATERIALES Y MTODOS2.1 Aspectos fsicos que involucra la termografaLa termografa como lo mencionamos anteriormente es una tcnica que no implica contacto directo con el equipo que ser sometido a inspeccin, lo que conlleva a denominar a la termografa infrarroja como una tcnica no destructiva y sobre todo que beneficia al operador ya que este no corre ningn tipo de riesgo o peligro al momento de realizar la respectiva termografa. La termografa se basa en ciertos parmetros fsicos: termodinmica, ley de Planck, ley de Kirchhoff las cuales las denotaremos como las principales.La fsica es una de las tantas ciencias que hay la misma que se presta para comprobar y explicar el comportamiento de ciertos fenmenos fsicos que cotidianamente rodean el entorno en el que nos desenvolvemos. Una parte importante de la fsica es la termodinmica la misma que se puede definir como el estudio del flujo del calor. El calor es parte primordial de la termografa, podemos definir al calor como una forma de energa. Al hablar de termodinmica se puede mencionar algunas leyes como la ley cero, la primera ley de la termodinmica, la segunda ley de la termodinmica y la tercera ley de la termodinmica. La ley cero de la termodinmica establece que existe equilibrio trmico siempre y cuando en el sistema exista la misma temperatura. La primera ley de la termodinmica es la ms importante ya que gracias a esta se puede establecer un principio fundamental de la fsica la misma que manifiesta que La energa no se crea ni se destruye solo se transforma.La segunda ley de la termodinmica manifiesta que solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso de calor de un cuerpo con mayor temperatura a otro que tiene menor temperatura, cabe recalcar que con esta ley se puede establecer la entropa la misma que se define como un grado de medida de desorden que ocurre en un sistema.Por ltimo la tercera ley de la termodinmica enuncia que es posible acercase al cero absoluto pero nunca llegar a el mediante esta expresin se puede deducir que no hay movimiento, adems vale recalcar que para que algn cuerpo llegue al cero absoluto este debe estar aislado de toda fuente de calor, caso que es imposible a que todo cuerpo emite algn tipo de forma de energa.En cuanto a la ley de Planck se puede decir que mediante esta se pude calcular la potencia radiada por un cuerpo negro por unidad de rea y unidad de longitud de onda.La ley de Kirchhoff establece que La suma de radiacin que sale de la superficie de un objeto es igual a uno es decir que del de radiacin una parte es reflejada, otra transmitida y otra emitida.2.2 Equipos utilizados para realizar termografa Entre los equipos utilizados para realizar inspecciones termogrficas estn principalmente las cmaras termogrficas, las mismas que en la actualidad son distribuidas por diferentes fabricantes, cada cmara termogrfica difiere de otra por su funcionalidad, calidad de imagen trmica y por su costo. El manejo de estos equipos es similar a la de una cmara habitual pero su cuidado debe ser extremado debido a sus componentes y a su costo. El uso de estas cmaras termogrficas ha generado que este tipo de inspecciones sean seguras y rpidas para el operario, al momento de finalizar esta inspeccin los datos deben ser descargados a un software el mismo que son promocionados por fabricantes de las cmaras. De la misma forma se debe tener siempre a la mano instrumentos de medicin de humedad relativa y temperatura ambiente para una correcta recoleccin de datos de temperatura.2.2 Parmetros de temperatura en el software (satIrReport)La modificacin de estos parmetros se debe realizar en el software que se utilice en este caso satIrReport.2.2.1 Emisividad, humedad relativa, distancia y temperatura ambienteEntre los muchos factores que pueden alterar los datos trmicos de un termograma est la emisividad, la humedad relativa, distancia y temperatura ambiente. Los valores de humedad relativa y temperatura ambiente deben ser medidos a travs de instrumentos de medicin de esa ndole en todo en proceso de termografa, es decir estos datos se deben ir actualizando en todo el transcurso del proceso.La emisividad es la capacidad que tiene todos los cuerpos de emitir radiacin infrarroja, esta emisividad depender directamente de la composicin qumica de la superficie del objeto, entonces se pude decir que mientras ms caliente este el objeto ms radiacin infrarroja emitir, por ejemplo existe valores de emisividad que pueden ser de 0 cuyos objetos son considerados como reflectores prefectos como es el caso ms evidente es el espejo, pero existe valores de emisividad de 1,0 estos son denominados como emisores perfectos.La emisividad se expresa de la siguiente forma:

La mayora de superficies orgnicas que se encuentran oxidadas o pintadas pueden llegar a tener valores de emisividad que oscilan entre 0,92-0,95.Se puede deducir entonces que al momento de no asignar correctamente los valores de emisividad los datos del termograma se vern gravemente afectados, ya que si se introduce en el software un valor de emisividad bajo los valores de temperatura mxima se elevaran de manera incontrolable, pero si se elevan demasiado los valores de emisividad los valores de la temperatura en el termograma se disminuirn, de cualquier forma se debe tener en cuenta los valores de emisividad y la mejor forma de controlar estos valores tener a la mano algn tipo de tablas de emisividad en momentos que se desconozca.La distancia al capturar el termograma es otro de los aspectos a consideracin para esto es importante esclarecer un relacin de la distancia con el objeto de medicin y sobre todo con la resolucin de la cmara.2.3 Velocidad del viento, reflejos e incidencia solarEstos factores se involucran directamente con el entorno donde se encuentran el objeto o equipo a ser inspeccionado, estos factores son, la incidencia solar, los reflejos presentes y la velocidad del viento que deben ser considerados para evaluar los resultados de la inspeccin.Con la presencia de viento y si esta se encuentra a altos niveles esta puede generar la perdida de calor por conveccin, causando que los verdaderos valores de termografa sean ignorados, manifestando as que este factor incide mucho en termografa Los reflejos presentes en el espacio de termografa deben ser examinados detenidamente, puesto que con la presencia de reflejos el rea de trabajo se puede cometer errores al emitir el diagnostico termogrfico, una forma de determinar si el entorno hay presencia es conveniente tomara varios termogramas de distintas perspectivas y ngulos de visin, entonces cuando estos se muevan de un lugar a otro en la imagen trmica se podr identificar a estos reflejos que confundiran al operario al momento que se estara analizando el termograma.En equipos que se encuentra al aire libre se debe tomar muy en cuenta la radiacin solar debido a que con la presencia de esta se aumenta los valores de temperatura y causando dificultades al momento de identificar los componentes defectuosos de los que estn funcionando correctamente.2.4 Spam trmico, Rango trmico, resolucin y enfoque El spam trmico es la escala de valores de temperatura del valor ms alto al ms bajo, este spam trmico debe tener un correcto ajuste en la cmara.El rango trmico de la cmara termogrfica permite la visualizacin de los objetos que estn a diferente temperatura, por ejemplo si un objeto est a 200 y el rango trmico de la cmara es de solo este objeto no se podr visualizar en el termograma solo se observara una imagen de color blanco por esta razn es importante seleccionar una cmara con el apropiado rango trmico puesto que si no lo considera los objetos fuera de rango van a ser difciles de ser visualizados. En cuanto a la resolucin hay de dos tipos la espacial y la de medicin, esta resolucin depender del tamao del objeto al que se le realizara la inspeccin. En fin estos factores que se deben tomar en cuenta en la cmara.El mal enfoque con la cmara termogrfica es otro factor que frecuentemente genera errores en el anlisis del termograma debido que los valores reales de temperatura se disminuirn enmascarando los puntos ms calientes en el termograma, para verificar que una cmara este muy bien enfocada la persona que manipula la cmara debe notar que las lneas de la imagen trmica no este difuminada.2.5 Criterios de severidad empleados en termografaPara evaluar la severidad de un equipo se lo hace mediante la utilizacin de tablas (Tabla 1) anteriormente aprobadas tomando en cuenta las caractersticas de equipos inspeccionados T [C]BAJA TENSINALTA TENSINACCIN A TOMAR PARA SU REPARACIN

SOBREEXTREMO>= 70EXTREMO>= 65INMEDIATA

90

85

80

75

70CRTICO50 - 69

65CRTICO30 - 64LO MS PRONTO

60

55

50SEVERO30 - 49

45

40

35

30MEDIO10 - 29SEVERO15 - 29EN PRIMERA PARADA

25

20

15MEDIO6 - 14PROGRAMABLE

10LEVE1 - 9

5LEVE1 - 5OBSERVACIN

1

Tabla 1. Criterios de severidad 3 DISCUSION Y RESULTADOSMediante esta investigacin se puede manifestar que existen varios factores externos e internos que modifican los correctos datos de un termograma, entre los factores externos estn la temperatura ambiente, humedad relativa, velocidad del viento, reflejos que existen alrededor del objeto donde se va a realizar termografa, la lluvia, la incidencia solar. Por esta razn es imprescindible tener a la mano instrumentos de medicin de humedad relativa, de temperatura ambiente, en cuanto a la velocidad del viento esta debe ser menos de 16km/h es la condicin ideal para realizar termografa, la incidencia solar es otro factor que altera notablemente a los datos de temperatura ya que estos valores pueden elevarse por esta incidencia solar y no dar a notar los verdaderos valores del temperatura.

Figura 1. Termograma con parmetros de temperatura correctosMaterialVidrio

Ambient Temp23,6 C

Emissivity0,92

Distance1m

Relative Humidity34%

Max Temp41,7 C

Min Temp21,6 C

Tabla 2. Datos de los parmetros de termografa correcta

Figura 2.Termograma con parmetros de temperatura incorrectos

MaterialVidrio

Ambient Temp23,6 C

Emissivity0,56

Distance2m

Relative Humidity45%

Max Temp47,8 C

Min Temp14,6 C

Tabla 3. Datos de los parmetros de termografa incorrectaTermograma correcto Termograma incorrecto

Temperatura ambiente23,6 Temperatura ambiente23,6

Temperatura mxima41,7Temperatura mxima47,8

Tabla 4. Comparacin de Valores de Para realizar los diagnstico de termografa se utiliza el valor para emitir criterios de severidad guiados de tablas establecidas (tabla 1) respecto a los valores obtenidos en la tabla 4 los criterios de severidad difieren considerablemente, por esta razn se puede aseverar que por la errores cometidos al momento de realizar termografa, los diagnostico que se emitan sern errneos.Al realizar una comparacin de un termograma con datos correctos (figura1) con otro termograma con valores modificados e incorrectos (figura 2) se puede aseverar que la emisividad la temperatura ambiente, humedad relativa, distancia inciden en su totalidad en el termograma puesto que si el valor de emisividad es bajo el valor temperatura mximo aumentara (figura 2) y si la emisividad es alta el valor de temperatura mximo disminuir.En cuanto a la manipulacin de la cmara termogrfica el operador puede cometer algunos errores como olvidar enfocar la cmara, para verificar el correcto enfoque se debe hacer con ayuda de su mano, tomar una termografa de ella y verificar que la misma este dentro de rea del termograma, otro factor es no tener en cuenta la distancia y el ngulo para capturar al objeto sometido a termografa, la distancia ideal es de 1m de distancia pero esta va variar de acuerdo al equipo con el que se va a trabajar, y con esto la termografa debe ser tomada de forma perpendicular.

Figura 3. Termograma desenfocadoOtros factores que deben ser considerados son el spam trmico, el rango trmico, y la emisividad que debe ser introducido por el operario de la cmara de acuerdo a las propiedades de la superficie del equipo inspeccionado. En lo que respecta a la emisividad se puede determinar que hay distintos valores de emisividad para cada superficie de material. Con esto se puede acotar que las superficies oscuras de algunos materiales absorben ms rayos infrarrojos en comparacin a las superficies claras. Muy a menudo sucede que al momento de analizar los datos proporcionados por la cmara termografa mediante un software las personas encargadas del anlisis de estos datos olvidan configurar la emisividad y otros datos como la temperatura ambiente, la humedad relativa etc. Este es un factor que ocasionara la lectura. Se puede aclarar que la emisividad es un factor que incide de forma negativa en un anlisis termogrfico.

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Con la ayuda de la cmara termogrfica solo se mide la temperatura superficial de los objetos y no as la del interior o a travs de los objetos, en si la termografa es un tcnica no destructiva, que se la puede realizar sin que exista par en la produccin industrial, es decir que beneficia a los costos de fabricacin

La capacidad de un objeto de emitir radiacin infrarroja depende de varios factores, incluyendo, tipo de material del objeto, condicin de superficie es decir su pulcritud, rugosidad o presencia de partculas.

Cuan mayor es la diferencia entre la temperatura del objeto medido y la temperatura ambiente y el valor de la emisividad es bajo mayor es el nmero de errores en la medicin

La emisividad, la reflexin y la velocidad del viento son factores que alteran el resultado de la medicin de temperaturas de mecanismos a ser medidos razn por la cual se las debe tener en cuenta al realizar termografa.

Tener en cuenta aspectos de transferencia de calor ya que existe tres tipos de proceso para la transferencia de calor como es la conveccin, conduccin y la radiacin.

Para establecer la severidad del equipo inspeccionado mediante termografa infrarroja se utiliza el valor de y se procede a comprar con tablas de severidad pero guiados de las caractersticas de los equipos inspeccionados

BIBLIOGRAFIA

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