principio de uso de un termografo en ingenieria

1. RESUMEN
En el presente trabajo tiene por objeto la descripción del los instrumentos de medición
termógrafo y pirómetro, este trabajo nos dará a conocer más sobre lo que realiza este
tipo de instrumentos en la industria, en la medición de temperatura y el espectro
electromagnético que puede darnos a conocer, y lo importante que es para la
detección de fallas en instalaciones eléctricas como mecánicas.
También se podrá ver los resultados obtenidos en el laboratorio al utilizar el termógrafo
en el modulo variador de velocidades, tablero de distribución entre otros.

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MEDICIONES DE TEMPERATURA
1. OBJETIVOS:
 Saber más de cerca el funcionamiento y uso correcto del termógrafo y las
aplicaciones que tiene en la industria de producción y servicio como equipo
de seguridad para la detección o prevención de fallas.
 Conocer el principio de funcionamiento adecuado de los instrumentos de
medición de temperatura
1.1. Conceptos Nuevos
LA TERMOGRAFÍA
Es una técnica que permite medir temperaturas a distancia, con exactitud
y sin necesidad de contacto físico con el objeto a estudiar. La termografía
permite captar la radiación infrarroja del espectro electromagnético.
LA RADIACIÓN INFRARROJA
La radiación es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de
mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de
las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz
visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va
desde unos 0,7 hasta los 1000 micrómetros.1 La radiación infrarroja es
emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin,
es decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto).
CAMARA TERMICA
Una cámara térmica o cámara infrarroja es un dispositivo que, a partir de
las emisiones de infrarrojos medios del espectro electromagnético de los
cuerpos detectados, forma imágenes luminosas visibles por el
ojo humano.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.
Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o
simplemente espectro a la radiación electromagnéticaque emite (espectro de
emisión) o absorbe (espectrode absorción) una sustancia.
BANDA IV

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Es el nombre de una frecuencia de radio dentro de la gama de ultra alta
frecuencia parte del espectro electromagnético.
ESPECTROSCOPIA INFRARROJA (IR)
Espectroscopia IR es la rama de la espectroscopia que trata con la
parte infrarroja del espectro electromagnético. Esta cubre un conjunto de
técnicas, siendo la más común una forma de espectroscopia de
absorción. Así como otras técnicas espectroscópicas, puede usarse para
identificar un compuesto e investigar la composición de una muestra.
Esta se puede dividir según el tipo de la radiación que se analiza.
2. TEORIA:
2.1. EL TERMÓGRAFO
Son equipos sofisticados de inspección que utilizan una cámara térmica,
que miden la emisión natural de radiación infrarroja procedente de un
objeto y generan una imagen térmica. Las cámaras de termografía
modernas son portátiles y de fácil manejo. Al no necesitar contacto físico
con el sistema, las inspecciones pueden realizarse a pleno
funcionamiento sin pérdida o reducción de productividad.
FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de las cámaras termográficas se fundamenta en la
detección de la radiación infrarroja invisible al ojo humano que emiten los
objetos, al detectar esta radiación las cámaras termográficas la
transforman en una imagen dentro del espectro visible en la que la escala
de colores (o grises) refleja las distintas intensidades.
La intensidad de esta radiación infrarroja depende de la temperatura pero
no solamente de ella, sino que tienen influencia una serie de factores
como las características de la superficie del objeto, el color y el tipo de
material. Las cámaras termográficas a priori dan la misma temperatura
para cada punto sin tener en cuenta que para una misma temperatura
dos objetos formados por distintos materiales pueden emitir una
radiación infrarroja con intensidades distintas.

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Este suceso se debe a una característica de los objetos: su emisividad.
La cantidad de energía radiada por un objeto depende de su temperatura
y de su emisividad. Un objeto que emite el máximo posible de energía
para su temperatura se conoce como Cuerpo Negro. En la práctica no
hay emisores perfectos y las superficies suelen emitir menos energía que
un Cuerpo Negro.
Fig1: Emisión infrarroja
Fuente: www.landinst.es
La figura de arriba muestra porque los objetos no son emisores perfectos
de energía infrarroja. La energía se mueve hacia la superficie pero cierta
cantidad se refleja hacia el interior y nunca sale. En este ejemplo se
observa que sólo se emite el 60% de la energía disponible. La emisividad
de un objeto es el cociente entre la energía emitida respecto de la emitida
si fuera un Cuerpo Negro.
La Emisividad es por lo tanto una expresión de la capacidad de un objeto
para emitir energía infrarroja. Las cámaras termográficas adoptan en
general una emisividad de entre 0,95 y 0,97
APLICACIONES:

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 Aplicacionesde MantenimientoPredictivo
Actualmente es esencial evitar paradas imprevistas, reduciendo
los costes por pérdida de producción al mínimo. El mantenimiento
predictivo se ha introducido para identificar problemas potenciales
y reducir costes. La termografía en mantenimiento se basa en el
hecho de que la mayoría de los componentes muestran un
incremento de temperatura cuando existe una mal función y la falta
se detecta antes de que se produzca el fallo.
Los programas de inspección rutinaria utilizando cámaras De
termografía pueden ofrecer las siguientes ventajas:
Las inspecciones se realizan en condiciones de pleno rendimiento,
evitando pérdidas de producción.
• Puede extenderse la vida útil de los equipos
• Se reduce el tiempo de cierre de la planta
• Se incrementa la fiabilidad de la planta
• Las reparaciones pueden programarse más convenientemente
• Puede inspeccionarse la calidad de la reparación
 Inspección de Instalaciones Eléctricas
Los fallos en instalaciones eléctricas a menudo aparecen como
puntos calientes que pueden detectarse con la cámara de
termografía. Los puntos calientes son habitualmente resultantes
de un incremento de la resistencia en un circuito, sobrecargas, o
fallos de aislamiento.
Algunos de los componentes habitualmente inspeccionados son:
Conectores: Cuando se observan conectores con potencies
similares, una mala conexión muestra un incremento de
temperatura debido a su incremento de resistencia. Los puntos
calientes pueden generarse debidos a pérdidas, oxidación o
corrosión de los conectores.
Motores trifásicos: Requieren fases equilibradas y temperaturas
de trabajo correctas. Se ha comprobado que si se superan las
temperaturas de trabajo correctas el aislamiento pierde tiempo de
vida útil.
Otros componentes habitualmente inspeccionados son:

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• Reles
• Aislamientos
• Interruptores
 Inspección de Equipos Mecánicos
Los equipos mecánicos inspeccionados son, habitualmente,
máquinas giratorias. El incremento de temperaturas superficiales
pueden deberse a fallos internos. Puede generarse un calor
excesivo por fricción en rodamientos defectuosos, debido a
desgaste, mal alineamiento o mala lubricación. Es deseable
realizar la inspección con los sistemas operativos, basándose la
interpretación de los resultados en la comparación entre
componentes trabajando en condiciones similares de carga.
Los equipos habitualmente inspeccionados son:
• Rodamientos
• Cojinetes
• Correas
• Bombas
 Inspección de Estructuras Refractarias
Las estructuras refractarias de las plantas de proceso pueden
incrementar su vida útil si pudiera determinarse el grado de
desgaste y erosión. Las muestras térmicas producidas al visualizar
las paredes exteriores de la estructura pueden indicar puntos
calientes causados por desgaste del refractario que pueden
corregirse con un mantenimiento apropiado.
Los equipos habitualmente inspeccionados son:
• Hornos Eléctricos de Arco
• Cucharas
• Hornos de Calentamiento
• Hornos de Vidrio
2.2. PIROMETRO:

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El pirómetro, también llamado pirómetro óptico, es un dispositivo capaz
de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en
contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos
capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius. El
rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados
Celsius hasta +4000 grados Celsius. Una aplicación típica es la medida
de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o
fundiciones.
FUNCIONAMIENTO
(a) Banda IV se encuentra entre la parte visible del espectro y ondas de
radio. El espectro de IR se extiende desde 0,7 hasta 1000 micras. Sólo
la banda de 0,7 a 14 micras se utiliza para medir la temperatura.
Debido a que cualquier objeto (excepto para los cuerpos negros) para
proporcionar una gran cantidad de energía en un punto específico de la
banda IV, cada proceso puede requerir modelos con sensores ópticos y
los tipos específicos de detectores.
Cada material a medir en sí tiene una respuesta espectral (emisividad).
Las temperaturas bajas (<500 ° C) no muestran ninguna radiación IR en
el área visible, pero a partir de 600 ° C la radiación IR comienza a entrar
en el espectro visible.
La emisividad es el término utilizado para cuantificar las características
de emisión de energía a partir de diferentes materiales y superficies.
Por ejemplo, un sensor con una respuesta espectral de 3,43 micras está
optimizado para la medición de la temperatura de la superficie de
polietileno y derivados. Un sensor de 5 micras se utiliza para medir la
superficie de vidrio y un sensor de 1 micra, y láminas de metal.
Un objeto refleja, transmite y emite energía. Sólo el interés energía
emitida para la medición de temperatura.
La emisividad caracteriza el porcentaje de la energía que se emite por la
superficie.
Es la energía emitida, corregido de acuerdo con la emisividad del
material, lo que indica la temperatura del objeto.
Por lo tanto, para una medición correcta, es necesario conocer el material
a medir para el dispositivo de ajuste manual en la emisividad, que
normalmente oscila entre 0,1 y 1 micras.

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La energía emitida por el objeto alcanza el sistema óptico del
instrumento, lo que lleva a la energía a uno o más detectores
fotosensibles.
El detector de infrarrojos convierte la energía en una señal eléctrica que
a su vez se convierte en un valor de temperatura que se basa en la
ecuación de calibración del sensor y la emisividad del objetivo.
(b) El extremo superior del intervalo puede ser de 1000 a 1800 ºC, e incluso
superior a 1800 ºC, si se necesita, para un máximo de f.e.m. de 20 mili
voltios.
La escala no es lineal y sigue aproximadamente la ley de la cuarta
potencia en la relación entre la temperatura y la f.e.m.
Dado que el extremo inferior de la escala está comprimido, una f.e.m.
menor de 1 milivoltio en una amplitud de 20 milivoltios no es útil en la
medida de temperaturas.
La escala que termina en 1000C comienza en 450 C y la que termina en
1800 C
Comienza en 825 C. En la mitad superior de la amplitud se descubren
fácilmente cambios de temperatura de la fuente del orden de 0.1 % del
valor medido.
El tiempo requerido para conseguir el equilibrio después de un cambio
grande y rápido de temperatura de la fuente depende de la capacidad
calorífica del receptor y de la rapidez con la que disipa el calor. Este
tiempo de respuesta en el instrumento es de 1 a 10 segundos, según el
tamaño del receptor.
3. MATERIAL Y EQUIPO
Equipo de Seguridad Personal
- Guardapolvo
- Casco
- Zapato
- Cuaderno de Incidencias

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Instrumentos
- Termógrafo Flir
- Características:
- Botones de congelado de pantalla, de menú y direccionales,
- Botones de ZOOM, grabación y encendido.
- Entrada MINI-USB ( 5 pines )
- Entra de tensión continua
- Entrada de tarjeta SD.
- Cámara infrarroja
- Pantalla de monitoreo
- Protector de lente
- Batería GMBH 0708, de 3.7 voltios y 220 mA.
- Cargador de 1200 A.
- Precisión de + 1ªC
4. PROCEDIMIENTO
Empezamos colocándonos los implementos de seguridad seguidamente,
pasado esto nos fijamos si el instrumento a utilizar este en perfecto estado de
funcionamiento, ya hecho todo ello a continuación se realizaran las mediciones
con dicho instrumento a una distancia adecuada de la emisión de calor de la
maquina medida, teniendo en cuenta si la distancia entre el instrumento y la
maquina es mayor se corre el riesgo de que haya mayor error en la medida y si
la medición se hace a una distancia más cercana a la máquina, el termógrafo
puede dañarse ya que este no puede a una luminosidad mayor de 1000
candelas, seguido de esto tomamos apuntes de los resultados que obtuvimos.
5. ANÁLISIS DE DATOS
Para realizar el cálculo emitido por un determinado aparato, en este caso por
los diferentes equipos e instalaciones eléctricas que se encuentran en el
laboratorio de electricidad.
Analizar si los equipos a medir están en un adecuado estado de funcionamiento,
ya que con el uso diario o una mala instalación que se les da estos llegan fallar.

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6. RESULTADOS
Mediciones
hechas (ªC)
Distancia
Medida
Tablero de
distribución
15 – 18 60 cm.
Módulo de
variador de
velocidades
33.4 40 cm
Foco
fluorescente
42 4 m
Toma de
corriente
19.1 50 cm
Cargador de
laptop
44 50 cm
Tablero de
distribución
44 40 cm
7. CONCLUSIONES:
 El termógrafo es un instrumento de medida que sirve para medir niveles
de temperatura, el nivel de calentura que existe en determinado lugar. Como
también tiene la ventaja medir el calor en altas y bajas temperaturas.
 No se debe tratar de tomar la medida de los objetos en un ambiente con alta
luminosidad ya que esto hace que el margen de error de la medición aumente.
 El termógrafo es muy sensible a la exposición de temperaturas altas, esto si no
se utiliza en la distancia recomendada.
 La medición del objeto debe ser lentamente , y al momento de encontrar la falla
o perdida detener el instrumento para que la medida llegue a un solo punto
 No debe estar en contacto el cuerpo humano con el objeto a medir porque este
le transmite el calor al objeto haciendo que la medición sea errónea
8. ANEXOS:

11. LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
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Fig2: Tablero de distribución
Fuente: Propia
Fig3: Módulo de variador de velocidades
Fuente: Propia

12. LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
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Fig4: Módulo de variador de velocidades(al momento de la medición
Fuente: Propia
Fig5: Imagen de la pantalla del termógrafo después de sacar el freno del motor del módulo de variador de
velocidades
Fuente: Propia

13. LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
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Fig6: Matrices De Plano Focal
Fuente: es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia
Fig7: Cámara termográfica
Fuente: es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia

14. LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
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Fig7: Mantenimiento Predictivo
Fuente: es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia
Fig8: Partes de la cámara termográfica
Fuente: es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia

15. LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
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Fig9: Partes del pirómetro
Fuente: es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia
BIBLIOGRAFIA:
 http://es.wikipedia.org/wiki/Termograf%C3%ADa
 es.slideshare.net/tecnojaume/introduccin-a-los-principios-de-la-termografia
 http://es.wikipedia.org/wiki/Pir%C3%B3metro
 http://www.nortecnica.com.ar/pdf/proxitron/p22sp.pdf