Cámaras de imagen térmica

Las cámaras termográficas pueden detectar y medir la radiación infrarroja. La radiación infrarroja es un tipo de energía que emiten los objetos, y las cámaras termográficas la utilizan para crear imágenes que muestren la temperatura de esos objetos. La tecnología de las cámaras térmicas se desarrolló inicialmente para el ejército y posteriormente se adoptó en varios sectores industriales. Las aplicaciones industriales incluyen la detección de la oxidación de los interruptores de alta tensión, la comprobación de defectos insulares, la detección de conexiones sobrecalentadas, la exploración de fugas de gas o de cualquier otro tipo en las industrias, etc.

Índice de Contenidos

• ¿Qué es una cámara termográfica?
• Historia de las cámaras térmicas
• ¿Cómo funcionan las cámaras térmicas?
• Criterios de selección
• Ejemplos de Aplicación
• FAQs

¿Qué es una cámara termográfica?

Una cámara termográfica es un instrumento óptico que sirve para detectar y visualizar objetos en función de su temperatura. La radiación infrarroja que emiten puede ser detectada por una cámara de imagen térmica, que transfiere esa información a una imagen que el operador de la cámara puede ver, dependiendo de la capacidad de resolución de la cámara.

Las cámaras termográficas se utilizaban normalmente en la vigilancia militar para detectar el calor de los enemigos en la oscuridad total. Sin embargo, posteriormente se adoptaron en diversas aplicaciones industriales. Por ejemplo, las cámaras térmicas se utilizan en las industrias eléctricas para detectar conexiones mal aseguradas. También se utilizan para ver a través del humo y otras partículas que de otro modo bloquearían la visión de una persona.

Una cámara termográfica (TIC) detecta la firma térmica de un objeto y la muestra en un monitor o en un dispositivo de salida, como una impresión, un gráfico, etc. Un ejemplo de este tipo de cámaras es la cámara térmica UNI-T UTi120P.

Historia de las cámaras térmicas

La palabra "térmica" proviene del griego therma, que significa calor. Las cámaras termográficas existen desde hace más de un siglo. La primera patente de imagen térmica fue presentada en 1859 por Leopoldo Nobili.

El principio de las cámaras de imagen térmica se basa en el concepto de que cada objeto emite calor a ritmos específicos. En otras palabras, diferentes cosas emitirán diferentes cantidades de calor cuando se calientan a una temperatura determinada. Los objetos a la misma temperatura con diferentes composiciones y estructuras emiten una radiación térmica diferente, lo que permite obtener una huella digital específica para su identificación. El espectro de emisión térmica depende de la radiación y no de la composición. Forma parte del espectro luminoso, desglosado por longitudes de onda. La luz visible es lo que vemos con nuestros ojos, y el infrarrojo es para la imagen térmica. Así, las cámaras térmicas amplían lo que podemos ver.

¿Cómo funcionan las cámaras térmicas?

Las cámaras termográficas funcionan con dos sensores: el sensor de radiación infrarroja térmica (que detecta la radiación térmica a longitudes de onda superiores a 2500 nm). Funcionan de forma similar a un sensor de imagen (utilizado en las cámaras digitales tradicionales para captar imágenes de luz visible), pero éste se sustituye por un sensor térmico para detectar la radiación térmica a longitudes de onda más largas.

Las cámaras térmicas detectan la radiación infrarroja mediante un conjunto de sensores que suele denominarse conjunto de plano focal. El calor de una persona, lugar o cosa es absorbido por la radiación infrarroja y luego detectado por el sensor de la cámara. Al detectar las emisiones térmicas infrarrojas de la superficie de un objeto, éstas se representan en un monitor o dispositivo de salida, como un gráfico de impresión, etc., lo que permite una interpretación directa de los datos de la imagen térmica.

Una cámara térmica produce una imagen de alta definición de todos los elementos en función de su temperatura. Cuanto más caliente es un objeto, más brillante parece en la imagen térmica, pero cuanto más frío se vuelve una entidad, más oscura aparece, siendo el rojo el caliente, el azul el frío, y todo lo demás en el medio aparece como naranjas, amarillos y verdes como se ve en la Figura 2

Uso de la cámara térmica durante el día frente a la noche

Las cámaras termográficas producen imágenes térmicas en completa oscuridad registrando la radiación térmica emitida por los objetos. La termografía detecta el calor emitido por cualquier objeto que observe. También se denomina termografía infrarroja. Cualquier objeto con temperatura emite calor, invisible a simple vista. Esta energía térmica puede verse a través de una cámara térmica que la detecta y la muestra en varios colores, antes en blanco y negro. Gracias a esta tecnología, las cámaras térmicas pueden utilizarse de diversas maneras, incluida la visión nocturna. Las cámaras termográficas se utilizan en aplicaciones diurnas y nocturnas en función de la configuración de la imagen térmica.

¿A través de paredes, cristales, bajo el agua o cualquier objeto?

Lo primero es lo primero, una imagen térmica muestra las diferencias de temperatura en lugar de la temperatura. Por ejemplo, si las paredes interiores de su casa estuvieran calientes (digamos 50 grados centígrados) y las exteriores estuvieran frías (a unos -10 grados centígrados), la imagen térmica mostraría lo que parece una línea gruesa (como la pared), lo que indica que hay mucho calor que atraviesa las paredes. Una cámara térmica no puede ver a través del cristal o del agua porque estos materiales bloquean la radiación infrarroja.

Criterios de selección

• Resolución: La calidad de la imagen producida por el sensor de imagen térmica depende de la resolución de su sensor detector. La alta resolución del sensor permite que un solo punto de una imagen sea más nítido y preciso, lo que permite al operador tomar medidas más precisas y tomar mejores decisiones. La resolución del sensor no es la misma que la de la pantalla. La resolución del detector determina la calidad de las pantallas de alta resolución.
• Rango de temperatura:No siempre será necesario medir niveles de calor muy altos en todas las aplicaciones. Para ofrecer un rango de temperaturas más amplio, los dispositivos de imagen utilizarán sensores más caros, lo que se reflejará en el precio del instrumento. Las cámaras termográficas están disponibles para temperaturas desde -20°C (-4°F) hasta 1.700°C (3.100°F), dependiendo de las especificaciones y los ajustes de la cámara.
• Sensibilidad: La sensibilidad de un sensor de infrarrojos describe la mínima diferencia de temperatura que puede detectar. Un dispositivo con una alta sensibilidad térmica puede detectar diferencias de temperatura más pequeñas y, por tanto, proporcionar una imagen más precisa. Cuanto menor sea el número de miliKelvin (mK) de una cámara, más sensible será. Como resultado del número mK más bajo, la cámara mostrará más colores en su pantalla y detectará una gama más amplia de diferencias de temperatura.
• Aumento óptico: x1 o x5. Así, por cada milímetro de altura del objeto que se está fotografiando, éste tendrá 5 milímetros de altura en los datos de la imagen térmica generados por una cámara térmica.
• Precisión: las cámaras termográficas ofrecen una precisión radiométrica térmica de ±2°C (3,6°F) o superior.
• Emisividad: La emisividad de un material es la eficacia de la emisión de energía en forma de radiación térmica. Las cámaras termográficas permiten a los usuarios seleccionar diferentes valores de emisividad. Dependiendo principalmente del tipo de objeto y de los datos térmicos deseados que se necesitan para el análisis térmico. La mayoría de las cámaras térmicas establecen el valor de emisividad por defecto en 0,95, que puede ajustarse de 0,10 a 1,00 para diferentes aplicaciones.
• Modos de enfoque: Las cámaras termográficas tienen un enfoque ajustable que permite ver más de cerca la fuente de emisión térmica que se está fotografiando a varias distancias.
• Salida de vídeo: las cámaras termográficas pueden producir imágenes en directo en tiempo real. La tecnología de imagen térmica detecta la energía térmica en lugar de la luz visible, que es la base de las cámaras tradicionales.

Ejemplos de Aplicación

Las cámaras termográficas se utilizan en diversas aplicaciones, como la lucha contra incendios, las operaciones de rescate, la visión nocturna, la vigilancia, etc.

• Operaciones de rescate: También son una herramienta eficaz en los campos de la ciencia y la ingeniería para el análisis térmico de los objetos que se inspeccionan. Las cámaras térmicas de extinción de incendios pueden utilizarse para localizar a las personas atrapadas dentro de un edificio en llamas sin acercarse demasiado, lo que minimiza las posibilidades de que los bomberos sufran lesiones y muertes durante las operaciones de rescate.
• Lucha contra los incendios:Los datos térmicos de las cámaras térmicas pueden utilizarse para detectar puntos calientes en los tejados u otras zonas de alto riesgo antes de que se conviertan en incendios importantes, lo que permite ahorrar tiempo y dinero, así como pérdidas de infraestructuras.
• Aplicaciones industriales: Muchos sistemas de imágenes térmicas son equipos de uso general y se adaptan bien a los entornos industriales. Están construidos para durar y son muy resistentes a situaciones de alto impacto industrial.
• Tuberías: Con la ayuda de una cámara térmica, se puede capturar una imagen y estudiar cómo se distribuye el calor dentro de un sistema de tuberías para detectar patrones de calor irregulares que puedan causar futuras averías.
• Medicina: Las cámaras térmicas también se utilizan en medicina para ayudar a diagnosticar y tratar afecciones médicas como el cáncer de mama, las afecciones cutáneas y la infertilidad. También se encuentran en espacios comerciales como almacenes para detectar maquinaria sobrecalentada o fugas de aislamiento.
• Aplicaciones de vuelo militares y civiles: Uno de los sistemas de imagen térmica más interesantes es el FLIR o sistema de infrarrojos de visión directa. FLIR utiliza cámaras de infrarrojos acopladas a un avión, helicóptero o barco para detectar dónde pueden esconderse los animales bajo la vegetación o si una persona está en el bosque por la noche en función del calor que desprende.

FAQs

¿Cómo se comparan las cámaras termográficas con el ojo humano?

Los humanos sólo detectan la luz visible con sus ojos y no pueden ver la radiación térmica. Cuando un objeto se calienta, libera radiación infrarroja, que las cámaras de imagen térmica detectan.

¿Cómo se comparan las cámaras de imagen térmica con otras tecnologías de imagen?

Las cámaras termográficas utilizan una tecnología que detecta la radiación de energía infrarroja, mientras que las imágenes visuales detectan la luz visible.