¿Qué es la Cámara Radiométrica? *

La cámara radiométrica es el instrumento encargado de convertir la radiación térmica infrarroja de un intervalo del espectro electromagnético emitida por un cuerpo, en imágenes térmicas.

Sus aplicaciones son innumerables si se tiene en cuenta que todos los cuerpos emiten radiación por encima de la temperatura del cero absoluto y que la temperatura es una manifestación del comportamiento intramolecular de la materia, por tanto el equipo termográfico puede utilizarse desde aplicaciones de medicina hasta operaciones industriales o militares.

Comercialmente las cámaras infrarrojas se clasifican en dos grupos: las cámaras radiométricas o profesionales y las cámaras no radiométricas. Una cámara calibrada no sólo presenta una imagen visual de referencia sino también una medición de temperatura con un alto grado de exactitud. La cámara no calibrada solamente presenta la imagen de referencia.

Independiente del programa de termografía que se desee implantar, todo se fundamentará en la exactitud, confiabilidad y repetibilidad de los datos de temperatura que determinarán la acción correctiva correspodiente.

Hay dos requerimientos específicos para obtener buenos resultados:

1. Una cámara de buen desempeño (profesional) en todas las tareas requeridas.
2. Entrenamiento termográfico certificado por una organización reconocida.

Por tanto, es necesario que el grupo profesional encargado de realizar la selección tenga en cuenta algunos parámetros y conozca definiciones básicas que le permitirán realizar una buena elección considerando el desempeño y la inversión.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Las principales especificaciones que se deben tener en cuenta antes de adquirir una cámara termográfica son:

1. Exactitud¹: Significa la cercan.a entre el valor que es aceptado, como un valor convencional verdadero, o como un valor de referencia aceptado y el valor encontrado obtenido al aplicar la técnica un cierto número de veces. Se expresa en la escala de temperatura más o menos del valor real o en términos del porcentaje más o menos del valor real.

Es el grado en el cual la información digital se muestra verdadera o con valores aceptables. Considerando que la habilidad del termógrafo es de alto nivel, la exactitud en la medición de la temperatura dependerá totalmente del desempeño de la cámara, su óptica, su arreglo de detector focal plano (FPA) su electrónica y los factores claves para cumplir los objetivos.

Los principales factores que afectan la exactitud en la medición de temperatura son:

• Distancia al objetivo
• Emisividad del objetivo.
• Diferencia térmica entre objetivo, fondo y alrededores.
• Temperatura aparente reflejada.

Para determinar el grado de exactitud necesaria, un primer paso es crear una lista de todos los objetivos en la planta que ser.n inspeccionados con la cámara. Priorizar cada objetivo en términos de su criticidad para su operación, la seguridad o distancia mínima disponible de cada uno para trabajar, condiciones ambientales, el contraste térmico de todos los objetivos y sus alrededores, y la frecuencia de inspección con cada objetivo que será revisado. Hay que asegurarse de considerar los equipos adicionales que se planean adquirir y determinar para cuáles objetivos y bajo qué condiciones podría la inspección termográfica complementar métodos de inspección tales como análisis de aceite, ultrasonido, análisis de vibraciones y circuitos de motor.

2. Sensibilidad térmica³: La sensibilidad de una cámara algunas veces se expresa como el ruido equivalente de la temperatura diferencial NETD por sus iniciales en inglés, el cual es la más pequeña diferencia de temperaturas que la cámara puede detectar bajo condiciones establecidas. NETD se determina bajo condiciones de laboratorio y el desempeño de la cámara es evaluado en el contexto de la aplicación. Si la cámara debe ser usada en bajos y altos regímenes de temperatura, se debe asegurar con el proveedor, que se puede compensar para todas las condiciones probablemente encontradas. Una elevada sensibilidad conducirá a la evaluación bajo condiciones muy cercanas a las ideales.

En las fichas de los proveedores su valor está acompañado de la temperatura a la cual se obtiene en las condiciones de laboratorio.

3 Resolución⁴: Es extremadamente crítica para la exactitud y puede ser descrita como el tamaño más pequeño del objetivo que puede ser confiable y medido exactamente por la cámara. Si se presenta movimiento no importa, la temperatura del objetivo debe medirse con exactitud. La resolución puede ser descrita como la capacidad de la cámara de medir la temperatura exactamente de un punto objetivo de cierto diámetro a una máxima distancia.

La relación de la máxima distancia a la cual una cámara puede dar resolución con exactitud y medir un mínimo tamaño de punto al tamaño del punto es llamada la relación tamaño punto. Las cámaras que tienen lentes intercambiables pueden cambiar dicha relación, cambiando la óptica de la cámara.

La resolución depende de la capacidad de la cámara de enfocar el punto medido en los suficientes píxeles de su detector FPA para poder diferenciar el objetivo de su fondo y medir exactamente su temperatura.

4. Píxel en la imagen: El píxel (del inglés picture element, o sea, “elemento de la imagen”) es la menor unidad en la que se descompone una imagen digital, ya sea una fotografía, un fotograma de video o un gráfico.

Al ampliar fuertemente una imagen digital en la pantalla de un computador, pueden observarse los píxeles que componen la imagen; aparecen como pequeños cuadrados en color, en blanco o en negro, o en matices de gris. Las imágenes se forman como una matriz rectangular de píxeles, donde cada píxel forma un punto diminuto de la imagen total (figura1).

Entonces la imagen se define a través de dos características de los píxeles, la resolución espacial correspondiente al número de pixeles que conforman la imagen dividida y el tamaño de cada uno de ellos. Cuando se habla de la resolución se hace referencia a las dimensiones expresadas en pixeles de anchura por pixeles de altura de una imagen.

Si la cantidad de píxeles o puntos es escasa, la imagen representada es pobre en detalle, incluso es posible detectar irregularidades en los contornos de la misma. Conforme se va aumentando la cantidad de píxeles utilizados para construir una misma imagen, ésta va ganando en detalle; en el caso de bordes, las irregularidades mencionadas se van corrigiendo hasta que prácticamente desaparecen, mejorando considerablemente la resolución.

La cantidad de pixeles usados para formar la imagen va de la mano con el peso en bytes de la misma. Otro factor que también afecta al peso es la cantidad de información que respalda a cada pixel (entre más información más colores puede tener un pixel) -este otro punto se conoce como “profundidad de color”.

5. Campo de visión y distancia focal: También llamado ángulo de cobertura o ángulo de visión. Es el tamaño angular del panorama observado a través de la cámara, descrito por el ángulo entre el lado izquierdo y derecho (α), y el ángulo entre el lado superior e inferior (θ) del origen de la observación (figura 2).

La distancia focal es la mínima distancia a la cual puede encontrarse un objeto para que éste sea enfocado correctamente. Si el foco cercano se encuentra, por ejemplo, a 0,5 metros, un objeto a menor distancia no puede ser bien enfocado.

6. Alcance: El alcance se expresa con los rangos mínimo y máximo en longitud que la cámara está en capacidad de medir entre el detector y el elemento estudiado. En algunos casos el valor mínimo que se presenta es inferior a la distancia focal por lo que se debe hacer una corrección si se sale del límite inferior. Sin embargo es importante considerar la distancia focal como el límite inferior.

El alcance es un par.metro muy importante que se debe tener en cuenta en la medición y por tanto debe corregirse cuantas veces se modifique la distancia al elemento estudiado.

7. Rango espectral: El rango espectral obedece al ancho de banda de radiación infrarroja cubierta por el detector FPA que como se mencionó depende directamente del material utilizado para su fabricación.

8. Elementos adicionales: Aparte de las caracter.sticas descritas, las actuales cámaras poseen especificaciones adicionales que pueden interferir directamente en la decisión de compra como por ejemplo:

1. LEONARD A PHILLIPS and GARY L. ORLOVE, PE. IR Thermography on the spot. Infrared training Center,
   FLIR Systems. North Billerica, MA, Feb 2004. ProQuest Science Journals. ↩︎
2. Ibid. ↩︎
3. Ibid. ↩︎

*Fuente: Jorge René Silva Larrotta, Introducción A La Termografía Industrial. Universidad Libre – Bogotá. 2006. ISBN 978-958-97987-0-6