fluke thermal imagingcompany confidential 1 cámaras termográficas de fluke

Fluke Thermal Imaging Company Confidential 1

Cámaras Termográficas de Fluke


¿Qué es la Termografía?

La medición sin contacto que asigna un color para cada valor de temperatura observada.

Eficiencia en las inspecciones:Equipamiento eléctricoCircuitos eléctricosEquipamiento mecánicoEquipos de refrigeración y aire acondicionadoEnvolvente de edificiosElectrónica

Capacitación Champions 2014


Es la ciencia que permite observar patrones térmicos utilizando cámaras especialmente desarrolladas

En lugar de capturar luz visible, estos instrumentos crean imágenes térmicas. Miden la energía infrarroja (IR) y convierten la información en imágenes que se corresponden con la temperatura.

Termografía



En objetos que:

• Estan en movimiento

• A altas temperaturas

• Dificiles de acceder

• Imposibles de apagar

• Peligrosos al contacto

• Se alteran o contaminan

Mediciones seguras y precisas



– Sin contacto

– Se obtiene sin perjudicar la producción

– Permite la detección de anomalías antes de que se conviertan en falla

– Inspeccionar instalaciones e identificar elementos muy rapidamente con gran velocidad

Características de la Termografía



¿Preventivo o correctivo?

• La Termografía puede ser usada tanto para prevenir y anticipar problemas como para encontrarlos luego de que ocurren .

• La Termografía permite visualizar lo que es invisible a nuestros ojos y permite identificar problemas más rápido que cualquier otra tecnología predictiva.



Las Cámaras Termográficas permiten encontrar y solucionar fallas eléctricas

• Desbalance de cargas• Armónicos (de 3er orden en

Neutro)• Sistemas sobrecargados• Incrementos de resistencia en

circuitos debidos a conexiones sueltas o corroídas

• Fallas en transformadores• Conductores deficientes• Fallas en bancos de

capacitores• Pérdidas y calentamiento

indebido


Las Cámaras Termográficas permiten encontrar y solucionar problemas Electromecánicos

• Deficiente refrigeración por baja circulación de aire

• Problemas de calidad de potencia como desbalance, sobrecarga o 5to armónico (voltaje)

• Desalineación• Fallas de aislación en

arrollamientos de motores• Problemas de lubricación–

desgaste, etc.



Termografía permite encontrar y resolver problemas en procesos

• Daños en estructuras y cañerías

• Flujo anormal de calor• Defecto en válvulas/trampas • Pérdidas de gas o vapor• Control de nivel en tanques



La tomografía permite encontrar y resolver problemas en edificios:

humedad

• Filtraciones de humedad en edificios

• Plomería incorrecta• Condensación• Detección de moho



La tomografía permite encontrar y resolver fallas en edificios:

aislación• Instalación incorrecta o pérdida de

aislación• Puentes térmicos en juntas de paredes• Pérdidas de calor por sellos dañados en

ventanas multipanel• Daños en ductos de

calefacción/pérdidas en circuitos radiantes

• Cierre incorrecto de puertas y ventanas• Problemas con instalaciones de aire

acondicionado



•Ejemplo de humedad en cielorraso


Dentro del espectro electromagnético, la radiación infrarroja se encuentra entre el espectro visible y las microondas.

• El calor infrarrojo irradiado no puede ser visto por los ojos pero puede sentirse a través de la piel

• Todos los objetos, sin importar su temperatura, emiten radiación infrarroja.

• La intensidad de la radiación depende de la temperatura y superficie según su “emisividad”.

Radiación infrarroja



Ventaja 8-14 micrones

Banda de transmisión atmosférica



Temperatura

• La Temperatura es el estado de energía calorica– Es la medición de la vibración molecular en un objeto relativo a la

vibración molecular en otros objetos de referencia– Las moléculas aumentan su vibración en objetos más calientes

• Fahrenheit y Celsius son las escalas de temperatura mas comúnmente usadas

– Ellos utilizan el punto de fusión y ebullición del agua como referencia

• Kelvin y Rankin son escalas de temperatura absoluta– Utilizan el cero absoluto como punto de referencia

• Celsius y Kelvin usan la misma división métrica• Rankin y Fahrenheit usan la una división diferente de la métrica



Transferencia de energía

• La energía calórica siempre fluye desde el punto mas caliente al frío hasta alcanzar el equilibrio

– En la termografía el equilibrio no nos da información de importancia– La transferencia de calor provee de mayor información al estudio

• La transferencia de calor en estado estacionario es cuando el flujo de calor es constante en el tiempo - Ejemplo: Un motor eléctrico que ha estado funcionando durante un periodo de tiempo

• Transferencia de calor transitoria es cuando la temperatura cambia contantemente y significativamente.

- Ejemplo: el del motor que se calienta y refrigera constantemente.



Energía Calórica

• La transferencia de calor puede enmascarar un punto

caliente por lo que es importante entender la energía

térmica y sus procesos de transferencia.

• La energía existe en distintas formas:

– Mecánica, eléctrica, química, nuclear y termal (calor)

• Un balde de agua contiene más energía calórica de

una taza, y como resultado se necesitará más tiempo

para enfriarse en igualdad de condiciones.



Capacitancia Calórica

Tank Temperatures

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Time

Tem

p

Air Liquid

• La capacitancia calórica puede tanto confundir o ayudar a una inspección porque afecta a la tasa de cambio de la temperatura.

- El agua se calienta el agua y se enfría lentamente debido a su alta capacidad de calor. - El aire se calienta y se enfría rápidamente debido a su baja capacidad calorífica

– Esto puede crear confusión en la interpretación de patrones térmicos.• La capacitancia calórica nos permite encontrar el nivel de liquido en un tanque

o filtraciones en superficies planas.

La temperatura en las paredes de un tanque pueden diferir si están en contacto con los líquidos capacitancia calórica a los puntos donde esta en contacto con el aire.


Calor o Capacitancia Térmica



Capacitancia Térmica



Radiación Térmica



Tres formas de transferencia de calor.

Flujo de Calor por Conductividad :

* Sólidos *

Conducción

Flujo de Calor por Conveccion:

* Fluidos & Gases *

Convección

Flujo de Calor por Radiación:

Ondas Electromagnéticas

Radiación

Ts

Temperature

of heated

surface

SURFACE



Transferencia de calor por conducción

• Conducción es la transferencia de calor de una molécula a otra en los sólidos, y a veces en los líquidos

• A altas temperaturas las moléculas vibran rápido y transfieren su energía a aquellas de la vecindad con menos temperatura y vibrando mas lento.

– Si un objeto esta totalmente aislado, todas sus moléculas se encuentran en un equilibrio térmico y vibran a la misma frecuencia.

• Los metales son buenos conductores de calor. Lo conducen a través del flujo de electrones, así como también entre molécula y molécula.

• Los no metales son generalmente pobres conductores de calor.



Transferencia de calor por convección.

• Convección es la transferencia de calor entre los fluidos o gases que fluyen y las superficies.

– Si el movimiento del fluido es accionado por una fuerza exterior, esta se llama convección forzada.

– Si el movimiento del fluido es impulsado por la diferencia de densidad entre las moléculas más calientes y las más frías, se llama convección natural - A medida que se calienta el fluido se hace menos denso y se eleva, mientras que cuanto más fríos, se hacen mas densos y descienden para reemplazar al líquido más caliente.

• Un ejemplo de la convección natural es las olas de calor se elevaba de una carretera de asfalto en un día caluroso de verano.

• Otro de convección forzada es el calentamiento de aire en el horno de una casa y su salida sin un motor.



Transferencia de calor por convección.

Descarga de agua refrigerante de una planta de energía térmica.



Efectos del viento.

• El viento puede reducir significativamente la temperatura de un

punto caliente.

• Regla de oro!

– Vientos de 16 Km/h reducen la temperatura en un 25% y uno de 32Km/h en

un 33%.

• La inspección de la humedad en un techo es muy difícil con

mucho viento!

– Prácticamente después de los 30 Km/h es imposible realizar una medición

sin que se produzca un gran error!

• La escala de viento de Beaufort nos brinda mas detalles para la

estimación de su velocidad.



El poder de la convección!

30°C 25°C 22°C

Viento 25 km/h

47°C 35°C 27°C

Sin VientoT =8°C T = 20°C



Transferencia de Calor por Radiación.

• El efecto de la radiación es diferente a los de convección y a los de conducción.

– La radiación no necesita un medio.– La conducción y la convección son linealmente

proporcionales a la diferencia de temperatura.– La radiación emitida por una superficie es proporcional a la

temperatura absoluta elevado a la cuarta.– El intercambio de calor entre dos objetos involucra una

compleja relación entre la geometría , la emisividad y los objetos del entorno.



Capacitancia Térmica.

• Es la propiedad de los materiales de almacenar caIor.• Cuales son los que tienen mayor capacitancia térmica?

- Cobre- Acero- Ladrillo- Madera- Agua


Fluke Thermal Imaging Company Confidential 36 XXX Elements

XX

X E

lements

Cada uno de los cientos de elementos, o pixels, contiene el exacto valor de la temperatura. El dispositivo, a través de un complejo grupo de algoritmos, asigna un especifico color que corresponde exactamente con un especifico valor de temperatura encontrado en una única coordenada XY.

Como se obtiene una imagen?

Algunas cámaras guardan una imagen que en realidad no contiene ningún valor medido.

Otras cámaras guardan una imagen llamada “totalmente radiométrica”, la cual contiene la totalidad de las temperaturas de cada punto. Estas pueden ser llevadas a una PC para un posterior análisis.


Imagenes Radiometricas Es como tener cientos de termómetros infrarrojos en uno…

Cuando una imagen es capturada utilizando cualquier cámara termográfica Fluke, todos los datos de fondo también se guarda junto con la imagen para permitir un análisis de post-procesamiento en profundidad.



Como funciona?

• Todos los objetos emiten energía infrarroja o calor.• 12,280 / 19,200 / 76,800 es la cantidad de sensores que miden la energía emitida por un objeto y producen una imagen térmica digital.

• Los sensores pueden detectar cambios de temperatura muy leves:

– La mínima diferencia de temperatura que puede ser medida sobre una imagen térmica se llama Sensibilidad Térmica o NETD.

– La unidad de medición es el mK (miliKelvin)– Aquellas cámaras que presenten un menor valor en mK, mayor

es su sensibilidad térmica. P.ej: Ti400 ≤0.05 a 30 temp. Objetivo (50 mK)℃ ℃ Ti200 ≤0.075 a 30 temp. Objetivo (75 mK)℃ ℃



Reflexión, Absorción y Transmisión.

• Cuando la radiación infrarroja incide sobre la superficie de un objeto:

* Parte puede ser reflejada ()* Parte puede ser absorbida como calor ()* Parte puede pasar a través del objeto ()



Transmisión

• La mayoría de los materiales son opacos (no transparentes)• Algunos son parcialmente transparentes:

– Atmosfera – Material de los lentes– Film plásticos finos

• Es dificultoso el hacer mediciones precisas en aquellos materiales que tienen una superficie no opaca.

– En realidad se está midiendo lo que está detrás de la superficie

– Los materiales opacos tienen = 0, = 1 -



Reflexión, Absorción y Transmisión

• Cuando la radiación IR impacta la superficie de un objeto– Parte puede ser reflejada ()– Parte puede ser absorbida como calor ()– Parte puede atravesar el objeto ()

• De la 1ra Ley de la Termodinámica + + = 1

• Conociendo que emisividad () = absorción ()– Entonces + + = 1– Y para materiales opacos = 0, = 1 - – Esta relación es fundamental para el funcionamiento de las

cámaras IR

ρ

Sólo la radiación “emitida” me informa sobre la temperatura de la superficie del objeto.



A tener en cuenta…

• Todos los objetos orgánicos tienen una emisividad aproximada a 0.95

– Polvo, cal, piedra, papel, textiles– Pinturas no metálicas, plástico, goma– Aceite, grasa, solventes– Mediciones confiables:– Emisividad superior a 0.6– Conocer y manejar la temperatura de ambiente o de fondo

• Aplicar cinta o pintura para aumentar la emisividad

Siempre que sea posible…

aumentar la emisividad!



Midiendo emisividad desconocida• Coloque cinta aisladora sobre la superficie• Anote la temperatura obtenida sobre la cinta

con una emisividad de 0.95• Mover lateralmente la cámara hasta un punto

no cubierto con la cinta aisladora• Ajustar la emisividad en la cámara hasta que

la indicación de temperatura sea igual a la tomada en la cinta.

• La emisividad alcanzada es la de la superficie.

ID 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


Emisividad Típica de Superficies

Ejemplos:

Aluminio pulido 0.05 Platino 0.08

Ladrillo 0.85 Goma 0.95

Bronce pulido 0.10 Nieve 0.80

Bronce poroso 0.55 Acero galvanizado 0.28

Cobre oxidado 0.65 Acero en rollo 0.24

Cobre oxidado a negro. 0.88 Acero rugoso 0.96

Piel 0.98 Laton 0.05

Nickel 0.05 Tungsteno 0.05

Pintura 0.94 Agua 0.98

Pintura con acabado plata 0.31 Zinc en plancha 0.20



Nivel y Alcance

• El rango de temperatura representa la "ventana térmica", que es el valor más alto y más bajo de temperatura en el campo de visión.

• Un alcance más amplio da menos detalles térmicos.• Un alcance más estrecho dará mas detalles térmicos y más contraste.

• Los colores de saturación se mostrarán cuando la temperatura en el campo de vista está por encima o por debajo de la ventana térmica definida en la cámara.

• Se puede reducir el alcance mirando la cara de una personas, llegándose hasta unos 6 grados Celsius, con el nivel más bajo en 32 a 33 grados C.



Nivel y Alcance“Ajustando la paleta de temperaturas”

• Los ajustes de nivel y alcance pueden ser hechos en la cámara en forma “automática” o “manual”.

• En forma automática, los niveles de temperatura mas altos y los mas bajos serán los que se tome del “FOV” (field of view – campo de visión).

• Se puede obtener ajustes con una mayor resolución térmica realizando estos en forma manual dentro del campo del FOV.



Nivel y Alcance

Manualmente ajustado

Auto escala



Edificios - “Mejora de nivel y alcance”

Manualmente ajustado

Auto escala



FOV, IFOV & IFOVm

• FOV: Campo de visión (Field of View)

• IFOV: Campo de visión instantáneo (Instantaneous Field

of View)

• IFOVm: Campo de visión instantáneo de la medición

(Instantaneous Field of View Measure)



FOV• Campo de visión (FOV) es el área que cubre la medición (se mide en grados en la vertical y la horizontal)



IFOV• Campo de visión instantáneo (IFOV) es un área que puede ser detectada en forma cualitativa.



IFOVm• Campo de visión instantáneo de la medición (IFOVm) es cuando el área puede ser medida con gran presición tanto cualitativa como cuantitativamente

Fluke IR



Tamaño del Spot• El tamaño del Spot es el área detectada por un simple detector

– Usualmente utilizada por termómetros infrarrojos– Se expresa como una relación, por ejemplo 60:1, representa a 1,2

metros de distancia al objeto, 2 cm de diámetro de medición

Spot Size

Objetivo

Spot Size > Area del Objetivo Spot Size < Area del Objetivo



Es posible ver el punto caliente, pero la medición que obtengo es errónea por considerar un área de medición

mayor a la del punto caliente.

Un ejemplo real...

Acercándose al punto caliente, se obtiene una medición precisa!



USO DEL CALCULADOR FOV



Que es el IR-Fusion® ?• IR-Fusion es una función disponible solo en las Cámaras Termográfica Fluke.

• IR-Fusion superpone la Imagen Térmica con la Imagen Visual.

– Facilita el entender que es lo que se esta mirando al:

* Ver el contexto.* Leer cualquier marca, texto o etiqueta

lateral.– Mejora la generación de reportes a terceros.

* No es necesario el tener una cámara normal adicional.

– Ayuda a obtener un mejor foco de la imagen térmica.

* Se obtiene el mejor ajuste de foco cuando las imágenes térmica y visual se encuentran correctamente alineadas.



Modos de visualización con IR-Fusion®

Traditional Full IR

Blended IR/Visual

PIP Full IR

PIP Blended IR/Visual

Color Alarms

Full Visual

No todos los modos de visualización se encuentran disponibles en todos los modelos de cámaras termográfica, pero si se encuentran utilizados en el software Smart View.



Aplicacion en equipos industriales



Aplicación de la Tomografía

Electricas

Motores

Control de ProcesosCimientos, paredes y techos

de edificios

Transporte



Aplicación en edificios

Lugares comunmente inspeccionados

• Paredes• Techos• Cielorrasos• Ventanas• Puertas• Dispositivos de calefacción, ventilación y aire

acondicionado.• Aislaciones• Pisos calefaccionados.



Aplicación en edificios

Tipicas razones para la existencia de “puntos calientes” y derivaciones

• Verificación de elementos de aislación mal instalados o inexistentes.• Inspección de techos: rupturas que provocan la entrada de agua a la

aislación o al interior.• Evaluación de la construcción. • Localización de fugas de aire.• Entrada de humedad: ruptura de aislantes y/o partes de la

construcción.• Verificación de hermeticidad de cierres• Puentes térmicos en uniones de paredes. • Perdidas de calor por ruptura de burletes en puertas y ventanas.• Rupturas de ductos de calor y líneas de vapor embutidas.



Inspeccion de techos

Puntos de humedad bajo la membrana en el techo.



Indicaciones típicas

• Las patrones de indicaciones puede variar con:

– Tipo de Techo– Tipo de aislación– Deck– Condiciones

• Los tipos de aislaciones No-absorbentes son mas dificultosas de inspeccionar.



Condiciones para el chequeo de aislaciones

• El T entre el exterior y el interior debe ser de al menos 10 .℃

• Deben ser estables en todas partes.

• Inspecciones tanto la parte interior como la exterior.

• Conozca que tipo de aislación se usa y cuales fueron los detalles en la construcción.



Imágenes Térmicas Agrupadas



Líneas de Refrigeración


Filtraciones de aire y agua.



Bridge Deck / Calefacción Embutida en Piso.



Anomalías bajo la superficie

• Localización de líneas e instalaciones en paredes, pisos y techos



Checkeo de paredes de bloques



Cobertura de Edificios

Filtraciones de HumedadY Aire.



OTROS EJEMPLOS



Pisos con temperaturas “anormales”



Puertas de frigoríficos con fugas



Filtraciones de aire bajo puertas



Ductos de aire abiertos/cerrados


Ingreso de humedad por piso/pared



Problemas con material aislante


Sistemas Electricos

Lugares comunmente inspeccionados

• Distr. de energía (3 fases)• Cajas de fusibles• Cables y conexiones• Relays/Interruptores• Aislaciones• Capacitores• Subestaciones• Breakers de circuitos• Controladores• Transformadores• Motores• Bancos de Baterías

Razones típicas para que haya puntos calientes o

desviaciones de temperatura.• Cargas desbalanceadas• Armónicos (Corrientes de 3er armónicos en

neutro)• Sistemas sobrecargados/corrientes excesivas

• Las conexiones corroídas incrementan la resistencia en un circuito (típicamente de un solo lado de un componente)

• Fallas en la aislación• Componentes electrónicos con fallas• Errores de cableado• Componentes no específicos que se

calientan de ambos lados.



Mantenimiento Termográfica

Two lighting breakers are 35°F above ambient


Fluke Thermal Imaging Company Confidential 95 -9.4°C

74.4°C

0

20

40

60


Overheated transformer report

Near catastrophic failure! Found and managed until normal factory shut down


Transformers, regulators and capacitors!


Transformer and sub station applications

Most likely caused by high resistance corrosion on the connector


Motor control centers

Inspect lug connections and also look for subtle patterns that may be caused by internal contacts or connections to the bus


Quickly locate high resistance connections causing excessive heat on conductors


Identify a possible phase imbalance or high resistance connection

Note the increase intemperature on this phase


Motores

Uneven heating in an electrical motor will reduce the life and efficiency of the motor if not properly addressed

For each 10ºC (18ºF) rise over maximum rated temperature, approximately ½ the life of a motor is lost due to insulation failure!

Fluke Thermal Imaging Company Confidential 107 Capacitación Champions 2014

Fluke Thermal Imaging Company Confidential 115 66.9°F

202.3°F

80

100

120

140

160

180

200


Pipe insulation

• Locate damaged or missing insulation• Locate blockages in process lines• Shiny coverings makes inspection impractical



Rotating cement kiln


Process monitoring

• Drying• Heating• Flow issues• Temperature distribution



Transporte

Gasoline tankerThe only hot spots in a gas tanker are in the ship tower and in the engine room.



Transporte

Automotive• Brakes• Cooling System• Exhaust Runners• Bearings / Belts

Exhaust

Heater Hoses

Brakes

Catalytic ConverterCapacitación Champions 2014


Tanks and vessels



Tank levels


Tank Levels

-1 8 .8 °C

4 8 .2 °C

0

2 0

4 0

L I0 1



USO DEL SOFTWARE SMART VIEW



Preguntas?



Muchas gracias!


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