Una cámara termográfica (cámara de imágenes infrarrojas o cámara térmica) usa la radiación infrarroja para detectar los objetos.

Las imágenes infrarrojas desempeñan una función esencial en el mantenimiento predictivo. Las cámaras monitorizan la maquinaria o los equipos de las plantas para crear imágenes térmicas que revelan los puntos de calor que ayudan a detectar futuros fallos de funcionamiento, sobrecalentamiento, daños en la maquinaria o las instalaciones y lesiones al personal. Las reparaciones o el mantenimiento se pueden llevar a cabo en el momento más seguro y rentable.

Una condición esencial para el funcionamiento seguro de cualquier instalación eléctrica es la selección del equipo correcto. El mantenimiento de dichos equipos debe seguir los parámetros establecidos en cuanto a la evacuación del calor en todos los modos de funcionamiento y en los componentes electroconductores que los conectan. La transferencia de calor también tiene lugar en las instalaciones eléctricas desde las zonas calientes hacia las zonas frías de tres formas: por conducción, convección y radiación.

Cámaras termográficas / de infrarrojos

Todos los objetos emiten energía infrarroja, lo que se conoce como la firma térmica. Esta energía infrarroja la mide y detecta una cámara de infrarrojos (IR) o cámara termográfica. La cámara convierte estos datos infrarrojos en una imagen electrónica que representa la temperatura aparente de la superficie del objeto que se mide. Una cámara termográfica tiene un sistema óptico que dirige la energía infrarroja sobre un chip detector especial (array de sensores) conformado por miles de píxeles detectores dispuestos en una cuadrícula. Cuando cada píxel del array de sensores reacciona a la energía infrarroja que recibe, se produce una señal electrónica. La unidad de procesamiento de la cámara toma la señal de cada píxel y aplica un algoritmo matemático para crear un mapa de colores (termografía) de la temperatura aparente del objeto medido. A cada valor de temperatura se le asigna un color diferente, y se produce una matriz de colores que se envía a la unidad de memoria de la cámara que muestra la termografía (imagen térmica) del objeto, como muestra la Figura 1.

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Figura 1:  Sistema termográfico (cámara de infrarrojos)

Aplicación de la cámara de infrarrojos en la monitorización del estado

Al detectar anomalías a menudo invisibles a simple vista, la termografía permite tomar medidas correctivas antes de que ocurran costosos fallos en el sistema. Existe un sinfín de usos para las cámaras termográficas en el área del mantenimiento predictivo, como el mantenimiento eléctrico y mecánico, los servicios públicos y la pérdida de energía. A continuación encontrará algunos de los retos que se enfrentan en las aplicaciones industriales.

  • Inspecciones de baja tensión:  Las inspecciones eléctricas requieren cámaras de infrarrojos. Las conexiones eléctricas sueltas aumentan la resistencia de la corriente, lo que aumenta la temperatura. Como resultado, pueden fallar los componentes provocando lesiones e interrupciones imprevistas. Además, la eficiencia de una red eléctrica disminuye antes de producirse un fallo, por lo que se pierde energía de manera innecesaria en forma de calor, como se muestra a continuación.

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    Figura 2(a): Mala conexión y daños internos   (b)daños internos del fusible
  • Inspecciones de alta tensión:  Las cámaras de infrarrojos se usan de forma rutinaria para monitorizar los transformadores de potencia. Se pueden comparar las temperaturas de las aletas de refrigeración y las conexiones de alta tensión para poder tomar medidas correctivas antes de que surjan problemas importantes. Los disyuntores, los conmutadores y las líneas eléctricas de alta tensión están entre las otras instalaciones de alta tensión que se inspeccionan con una cámara de infrarrojos. Las imágenes infrarrojas identificarán regiones potencialmente problemáticas, como lo muestra la siguiente figura.

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    Figura 3(a): Conexión mal asegurada   (b)Inspección de líneas eléctricas de alta tensión
  • Mantenimiento mecánico:  La mayoría de las industrias de la fabricación están compuestas por equipos estáticos y giratorios críticos que son la columna vertebral de las operaciones, como motores, arrancadores, cintas transportadoras, sistemas de ensamblaje, etc. Los datos termográficos complementan los estudios de vibraciones en la monitorización de los equipos mecánicos.

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    Figura 4(a): Rodillo sospechoso   (b)Motor sobrecalentado

Integración de la termografía infrarroja con la monitorización del estado

A continuación se muestra un algoritmo de escaneo de monitorización por infrarrojos para el proceso general de escaneo de equipos para la detección de fallos mediante una cámara termográfica de infrarrojos. El escáner de infrarrojos forma parte de un sistema integrado de control de estado que usa otras tecnologías para una monitorización exhaustiva de la condición.

El proceso de escaneo de la máquina o el equipo puede configurarse a intervalos de tiempo predeterminados según convenga. Una vez iniciado el proceso de escaneado, compara las imágenes térmicas de un objetivo definido con la imagen de referencia del equipo para detectar anomalías térmicas en el sistema. Si no se encuentra ninguna desviación, el proceso de escaneo se repite tras un intervalo de tiempo determinado por el usuario. Si se detecta una anomalía durante el proceso de escaneo, se pasa a la siguiente fase para evaluar el problema usando software de imágenes térmicas por infrarrojos. El proceso de diagnóstico comienza con la identificación de la índole del problema; luego el problema se compara con la prioridad establecida en la lista de importancia y alarma del plan de mantenimiento. Si el problema es drástico y contraindicado, se genera un informe IR del área efectiva del objetivo con todos los detalles necesarios del gradiente de temperatura y los patrones térmicos para investigación detallada y reparación, para que el responsable de mantenimiento tome las medidas correctivas necesarias durante esta fase de diagnóstico.

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Figura 5: Proceso de escaneo de monitorización por infrarrojos del equipo

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Figura 6: Componentes típicos del sistema termográfico empleado en la monitorización del estado

Si el problema no es de alta prioridad, se añade a la fila de espera para repetir el escaneo. Si se detecta una anomalía pero no se identifica el problema, se investigará más a fondo usando pruebas de vibración y ultrasonidos en el equipo.

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