La termografía Industrial es una técnica de inspección no destructiva empleada extensamente en todo el mundo, especialmente en los sectores industriales.
La termografía Industrial es un ensayos no destructivo. Por lo cual, sus criterios son de aceptación o rechazo, dependiendo de la distribución de temperaturas en zonas específicas predeterminadas. Las temperaturas de los objetos son el resultado del cambios en las propiedades radiativas del elemento a inspección.
Inicios de la Termografía Industrial
Hacia el año de 1800, el inglés Guillermo Herschel quien se dedicaba a la astronomía. Se dio a la tarea de fabricar telescopios, para ello empleo gran parte de su tiempo desarrollando lentes y espejos para la refracción de la luz. Con esto se dio inicio a la exploración de la ciencia en termografía.
Su investigación en termografía comenzó con el conocimiento de la luz solar, su composición en todos los colores del espectro, y como fuente de calor para determinar cuál era el color responsable del calentamiento de objetos.
En el primer experimento de termografía utilizó un prisma, cartón y termómetros con bulbos ennegrecidos en los cuales las temperaturas de los diferentes colores eran medidas. Cuando la luz solar pasó a través del prisma, Herschel observó tres cosas:
- Un aumento de la temperatura al mover el termómetro del color violeta al rojo en el arco iris creado por la luz.
- La temperatura más caliente se ubicaba última del espectro visible. Es decir, que se encuentra por encima de la luz roja.
- La radiación causante de este calentamiento era invisible.
A estos fenómenos el los llamó “rayos caloríficos”. Hoy en día estos fenómenos se conocen con el nombre de energía infrarroja y la medición del calor emitido: termografía.
La termografía se fundamenta en la conversión de la radiación térmica infrarroja emitida por un cuerpo en imágenes térmicas. Todas las formas de materia emiten energía por radiación independiente de su naturaleza y temperatura, y aunque es un fenómeno de carácter volumétrico, dado que ocurre al interior, como resultado de la interacción molecular que origina un movimiento armónico vibratorio, para efectos prácticos se considera un fenómeno superficial ya que la mayoría de energía es absorbida por la misma materia y solamente se emite la originada por la interacción de moléculas cercanas a la superficie.
El transporte de dicha energía (radiación) presenta dos teorías: la teoría cuántica y la teoría ondulatoria. La teoría de los cuantos explica que para cada frecuencia de radiación hay una pequeña pulsación mínima de energía que se emite y corresponde al cuanto o fotón que puede multiplicarse según la frecuencia. La teoría ondulatoria considera que la radiación simplemente es la propagación de ondas electromagnéticas.
Independiente de la teoría, es claro que la radiación presenta las propiedades características de las ondas como longitud (λ), frecuencia (v) y velocidad de propagación (c) que se relacionan así:
Para el caso particular, c corresponde a la velocidad de la luz en el medio, siendo en el vacío de 2.9979 x 108 m/s; v la frecuencia de oscilación del cuerpo emisor y λ la longitud de onda expresada en micras (µm) que equivalen a 10-6m.
Cada forma de energía tiene una aplicación diferente y ocupa un ancho de banda particular del espectro electromagnético. La radiación térmica, por ejemplo, ocupa el intervalo desde 0.1µm hasta 100 µm, como se observa en la figura 1, y su participación principal es en la interacción de la transferencia de calor en múltiples fenómenos naturales. La diferencia principal en el espectro radica en la cantidad de energía emitida, ya que entre menor sea la longitud de onda, mayor será la energía emitida (mayor frecuencia de oscilación) y por lo tanto de mayor peligrosidad para el ser humano como es el caso de los rayos gama, rayos x y el ultravioleta1.
Figura 1. Espectro de la radiación electromagnética.
La radiación térmica la constituyen una fracción de los rayos ultravioleta y la totalidad de la luz visible y el infrarrojo, en los siguientes anchos de banda:
• Ultravioleta (UV): 0.01µm – 0.38µm2.
• Luz visible: ): 0.38µm – 0.77µm
• Infrarrojo (IR): 0.77µm – 100 µm.
Ventanas atmosféricas en el infrarrojo.
Aunque es común utilizar las clasificaciones anteriores del espectro electro- magnético, en algunas ocasiones el infrarrojo a su vez es clasificado y su rango modificado así 3.
• Infrarrojo cercano: 0.77µm – 5µm.
• Infrarrojo mediano: 5µm – 30µm4.
• Infrarrojo lejano: 30µm – 1000µm.
Dicha radiación presenta dos características fundamentales que dificultan su comprensión y análisis: la distribución espectral y la distribución direccional. Para entenderlas fácilmente, basta con interpretar la luz visible que se encuentra entre 0.38µm – 0.77µm y sus propiedades.
Notas:
1 La atmósfera terrestre se presenta como una barrera frente a la radiación de la mayoría de ondas electromagnéticas procedentes del espacio debido a las características absortivas de sus componentes, principalmente por el vapor de agua y el dióxido de carbono; sin embargo existen algunos rangos del espectro para los que es transmisiva tal como la luz visible, las radiofrecuencias y el bajo infrarrojo. Tales rangos son denominados ventanas y para el caso particular del espectro infrarrojo, ventanas atmosféricas en el infrarrojo así:
2 A partir de 0.1µm se considera el inicio de la radiación térmica.
3 http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/ask/radiation.html
*Fuente: Jorge René Silva Larrotta, Introducción A La Termografía Industrial. Universidad Libre – Bogotá. 2006. ISBN 978-958-97987-0-6