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Comprender y solucionar problemas de termografía en superficies reflectantes

1 Feb 2021 | Termografía

Aunque hay muchos tipos de transferencia de calor, la radiación es el más importante para la termografía. La radiación es el modo de transferir energía desde la superficie del objetivo a una cámara termográfica. El contenido visible en una imagen termográfica se basa casi por completo en la cantidad de radiación emitida o reflejada por la superficie. Sea cual sea la aplicación, ya sea para edificios como para el sector aeroespacial, médico o industrial, todas presentan problemas de emisividad y reflectividad para la termografía.

Distorsión para la termografía de infrarrojos provocada por superficies reflectantes

Estas imágenes termográficas provienen de dos ángulos diferentes de una escultura de acero inoxidable situada en una calle de la ciudad. Visto a simple vista, seguramente daremos por hecho que todo el objeto debe tener la misma temperatura, que será la misma o similar a la temperatura del aire que lo rodea. Sin embargo, las imágenes infrarrojas muestran lo contrario.

Las superficies reflectantes son emisores poco eficientes

La presencia de reflejos es obvia, pero a medida que cambiamos nuestra posición, los objetos que se reflejan suelen cambiar. Además, como se muestra en las imágenes anteriores, cambia la temperatura aparente que vemos en la escultura. En estas imágenes podemos ver tanto las zonas frías, que reflejan el cielo despejado, como las más cálidas, que reflejan la temperatura de los edificios cercanos o incluso nosotros mismos. Los reflejos son en realidad “mentiras térmicas”, porque la verdad es que las superficies reflectantes son emisores poco eficientes.

Cómo averiguar la temperatura real

La mayoría de las veces es bastante fácil distinguir la radiación reflejada de la radiación emitida porque, de la misma forma que con un espejo, la radiación reflejada se mueve cuando nos movemos en relación con la superficie.

Cuando medimos las temperaturas radiométricas, solo cuantificamos la radiación que produce la imagen termográfica. Entonces, ¿cómo medir la temperatura real del objeto inspeccionado a partir de la cantidad de radiación?

Las cámaras termográficas están calibradas para correlacionar una temperatura con un determinado nivel de intensidad de radiación. Si una superficie emitiera perfectamente podríamos saber de forma sencilla su temperatura en función de la cantidad de radiación que ha emitido. Cuanto más caliente esté, más irradiará. Por desgracia, ninguna superficie emite perfectamente.

Emisividad de la superficie frente a la reflectividad

Las superficies opacas (no transparentes) producen una combinación de radiación emitida y reflejada. Debido a que la radiación reflejada no está relacionada con la temperatura de la superficie, debemos indicar a la cámara que ignore esa parte de lo que ve. Para ello corregimos la emisividad (E). El reflejo (R) es igual a 1 menos E. También necesitamos corregir la temperatura que se refleja. Con estas dos correcciones, la cámara proporcionará una temperatura radiométrica exacta.

Hay dos situaciones en las que esta corrección no es tan exacta como nos gustaría. Por ejemplo, cuando:

  1. La superficie que se está midiendo tiene una emisividad inferior a 0,6.
  2. La temperatura reflejada es extremadamente diferente a la temperatura de la superficie

Esta limitación se aplica a todos los sistemas de cámaras termográficas. Esto significa que no se puede medir con exactitud la temperatura de la mayoría de los metales expuestos. Pero hay una solución.

Cómo aumentar la exactitud de la termografía en superficies reflectantes

Cuando necesite un alto nivel de exactitud para medir la temperatura en superficies de baja emisividad (altamente reflectantes), pegue con firmeza un pequeño trozo de cinta aislante en la superficie (siguiendo las prácticas de seguridad correctas). Establezca la emisividad en la cámara termográfica en 0,95 y la corrección de fondo en la temperatura de lo que se reflejaría si la cinta fuera un espejo. Tras este proceso, debería poder alcanzar una exactitud de la medida de +/–2 °C o del 2% de la medida.

Para aumentar el nivel de fiabilidad, pruebe con algunos experimentos sencillos en la oficina o en la cocina hasta que se sienta cómodo haciendo las correcciones. Háganos saber cómo va o envíenos sus preguntas en la sección de comentarios.

Cómo aumentar la exactitud de la termografía en superficies reflectantes con cinta aislante

La aplicación de un trozo de cinta aislante al cristal frío de una ventana (izquierda) o a una lámina caliente de acero (derecha) con oxidación variable permite a un especialista en termografía realizar medidas exactas de la temperatura radiométrica de forma consistente. Observe que ambos materiales son bastante reflectantes. En ambos casos, la emisividad se establece para el valor de la cinta (0,95) con un valor de corrección de fondo reflejado adecuado.

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