Que Es Cámara Térmica?

Una cámara térmica es un dispositivo capaz de detectar el espectro electromagnético infrarrojo, no detectable por el ojo humano, y convertirlo en imágenes visibles. La radiación infrarroja o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética cuyo rango de longitudes de onda va desde los 0,7 hasta los 100 micrómetros y se asocia normalmente con el calor. Gracias a las cámaras térmicas y al uso de la termografía, es posible determinar las temperaturas de los objetos y personas a distancia, captando la radiación infrarroja que emiten sin necesidad de contacto físico.

La termografía es una técnica avanzada y no invasiva que utiliza tecnología infrarroja para detectar emisiones de calor de distintos objetos. Este proceso convierte la energía infrarroja, invisible para el ojo humano, en una representación visible. La energía infrarroja (IR), o energía térmica, es emitida por todos los objetos por encima del cero absoluto y las variaciones de esas emisiones constituyen la base de la termografía.

Principios físicos de la transferencia de calor

Para entender mejor la termografía, es fundamental conocer los tres principales mecanismos de transferencia de calor:

• Conducción: ocurre cuando el calor se transfiere a través del contacto directo entre moléculas, generando choques o fricción entre partículas. Es el mecanismo más común en materiales sólidos.
• Convección: es la transferencia de calor que se produce en los fluidos (líquidos y gases) debido a su movimiento, el cual puede estar provocado por fuerzas gravitacionales, diferencias de temperatura o fuerzas externas.
• Radiación: es la base del funcionamiento de las cámaras térmicas. Todos los cuerpos, sin importar su estado físico, emiten y absorben radiación térmica que puede ser detectada y analizada.

Existen también otros mecanismos de transferencia de calor como la evaporación y la condensación que conllevan, a su vez, transferencia de masa.

Cómo funciona una cámara térmica

El sensor de una cámara termográfica capta la radiación infrarroja emitida por cualquier objeto, incluso en completa oscuridad. Luego, convierte esta información en señales eléctricas que generan una imagen térmica en la que los diferentes niveles de temperatura se representan con distintos colores.

1. La cámara termográfica, equipada con un detector infrarrojo, capta la radiación infrarroja emitida por todos los objetos de su campo de visión.
2. Los datos de radiación capturados son procesados por el software integrado de la cámara. Un sistema óptico enfoca la energía infrarroja sobre una matriz de sensores, o chip detector, con miles de píxeles dispuestos en una cuadrícula.
3. El software traduce los datos en una imagen, conocida como imagen termográfica o termograma, que representa las variaciones de temperatura de la escena.
4. A cada valor de temperatura se le asigna un color diferente. Normalmente, las áreas más cálidas se representan en rojo y las más frías en azul. Una matriz de colores correspondiente a las temperaturas se envía a la pantalla de la cámara en forma de imagen.

Una imagen térmica, o termograma, es claramente diferente de una fotografía tradicional. Mientras que una fotografía convencional capta la luz visible reflejada por los objetos, una imagen térmica representa distintos niveles de radiación infrarroja emitida por los objetos. La interpretación de una imagen térmica se facilita mediante una paleta de colores, en la que cada color representa un rango específico de temperaturas.

Tipos de cámaras termográficas

Cámaras térmicas refrigeradas

Son dispositivos de alto rendimiento que funcionan dentro de una carcasa sellada al vacío y enfriada criogénicamente. Este enfriamiento mejora su sensibilidad, permitiéndoles detectar diferencias de temperatura de tan solo 0,02 °C. Aunque ofrecen un rendimiento superior, son caras y normalmente se reservan para aplicaciones especializadas como la investigación científica y las operaciones militares.

Cámaras térmicas no refrigeradas

Funcionan a temperatura ambiente y son considerablemente más asequibles que sus equivalentes refrigeradas. Están diseñadas para detectar diferencias de temperatura de tan solo 0,2 °C y son lo bastante robustas para el uso diario. Desde inspecciones industriales rutinarias hasta vigilancia de seguridad, las cámaras térmicas no refrigeradas son la opción preferida para una gran variedad de aplicaciones.

Termografía pasiva

Consiste en observar la energía térmica emitida de forma natural por un objeto. Se utiliza habitualmente en aplicaciones como la vigilancia o la supervisión de sistemas eléctricos.

Termografía activa

Implica aplicar una fuente de calor al objeto que se está inspeccionando. Este método resulta especialmente útil para detectar defectos subsuperficiales en materiales.

Aplicaciones de las cámaras termográficas

• Mantenimiento industrial: la termografía se ha consolidado como una herramienta esencial en el mantenimiento predictivo, permitiendo detectar a tiempo posibles fallos antes de que se conviertan en problemas graves. Su aplicación en sistemas eléctricos es especialmente relevante, ya que muchas patologías se manifiestan en forma de calor debido al efecto Joule.
• Mantenimiento de instalaciones: permiten detectar pérdidas energéticas, fallos en el aislamiento y anomalías en sistemas industriales. Su uso es especialmente útil en la inspección de depósitos, tuberías y cámaras frigoríficas.
• Edificación: facilitan la identificación de problemas en el aislamiento, como puentes térmicos o filtraciones de aire, que pueden generar pérdidas de calefacción o refrigeración. También resultan clave para localizar humedades ocultas, evitando daños estructurales y la proliferación de moho.
• Instalaciones fotovoltaicas: permiten detectar puntos calientes en las celdas fotovoltaicas, lo que puede indicar fallos en el sistema, pérdidas de eficiencia energética o problemas en las conexiones.
• Instalaciones eólicas: mediante el análisis de la imagen térmica, es posible identificar fricciones anómalas y puntos de estrés térmico en las palas, lo que ayuda a prevenir fallos estructurales.
• Sector salud: se emplea en la identificación de enfermedades como tumores o problemas vasculares, permitiendo un diagnóstico precoz y no invasivo. También resulta eficaz en la evaluación de la evolución de lesiones y el control de afecciones como las varices.
• Veterinaria: el análisis térmico permite identificar inflamaciones articulares y sobrecargas musculares antes de que se conviertan en problemas más graves, especialmente en el ámbito ecuestre.
• Control de calidad en procesos productivos: en la fabricación de botellas de vidrio, por ejemplo, el análisis térmico permite detectar irregularidades en el soplado, asegurando que el material alcance la temperatura adecuada para evitar defectos.
• Seguridad perimetral: las cámaras térmicas pueden detectar la presencia de intrusos en condiciones de poca luz o climatología adversa al captar su firma térmica.
• Otras aplicaciones: aplicación de asfaltos, resistencia de materiales, investigación, control de procesos industriales, biología (investigación de fauna).

Características clave para elegir una cámara térmica

A la hora de elegir una cámara termográfica para uso profesional es importante tener en cuenta las siguientes características:

1. Intervalo de temperatura: el rango representa la totalidad de temperaturas que una cámara termográfica puede calibrar y registrar. Es crucial familiarizarse con las temperaturas que se esperan en el entorno de trabajo para elegir una cámara con un rango adecuado, lo cual es vital en aplicaciones industriales específicas donde se requiere medir maquinaria o equipos que operan a altas temperaturas, tales como calderas y hornos.
2. Campo de visión (FOV): determina cuánto ve la cámara y desde qué distancia. Los objetivos de gran angular, con un campo de visión de 45° o más, son ideales para capturas de cerca. Para fotografiar sujetos lejanos se requiere una lente teleobjetivo con un campo de visión más estrecho, como de 12° o 6°.
3. Resolución infrarroja: la calidad de imagen de una cámara se mide por su resolución, es decir, la cantidad de píxeles presentes en la captura. Cuantos más píxeles tenga una imagen, más detallada será y más posibilidades habrá de lograr mediciones exactas. Para la captura de elementos pequeños a distancias considerables, se hace imprescindible una resolución más alta.
4. Sensibilidad térmica (NETD): la diferencia de temperatura equivalente de ruido (NETD) es un indicador de la mínima variación de temperatura que una cámara térmica puede discernir. Un valor NETD más bajo significa una mayor capacidad del sistema infrarrojo para detectar diferencias sutiles de calor.
5. Enfoque: existen cámaras con enfoque permanente, que mantienen una nitidez constante; cámaras con enfoque manual, que requieren que el usuario ajuste la claridad; y cámaras con enfoque automático, que ajustan la nitidez por sí mismas basándose en el contraste visual de la escena.
6. Rango espectral: las cámaras destinadas a la identificación de gases como propano, metano y butano generalmente operan en el espectro de onda media, abarcando de 3µm a 5µm. La mayoría de las cámaras termográficas funcionan en el espectro de onda larga, con un alcance de 8µm a 14µm, idóneas para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo revisiones eléctricas y labores de lucha contra incendios.
7. Robustez y calidad de construcción.
8. Alta autonomía de nivel de carga de las baterías.
9. Software avanzado para la mejora de las imágenes y la realización de informes de diagnóstico.

Características de las cámaras según uso en seguridad

En seguridad, las cámaras termográficas se utilizan para detección de intrusiones y para la medición de la temperatura corporal de empleados o usuarios de una empresa o un recinto. Es habitual su uso para detectar posibles intrusos cuando las condiciones así lo requieren, por ejemplo, en entornos donde haya humo, polvo, follaje moderado, niebla ligera, e incluso en condiciones de oscuridad absoluta.

También es frecuente encontrar este tipo de cámaras en instalaciones exteriores, para detectar la invasión en perímetros o superficies demasiado extensas para ser alumbradas, así como en entornos que requieran para su seguridad la recopilación de información no visible, como qué ventanas están abiertas o qué vehículos acaban de estacionar. Entre los entornos que incorporan estas cámaras en los controles de acceso se encuentran aeropuertos, hospitales, centros comerciales e industrias, reforzando su importancia en situaciones de crisis o alertas sanitarias.

No se debe basar la elección de una cámara termográfica en una sola característica, ya que no refleja completamente las capacidades del equipo. Por ejemplo, para la detección de problemas delicados como la humedad, una alta resolución es insuficiente sin una elevada sensibilidad térmica. El rendimiento de la cámara no depende de una sola característica, sino del conjunto de todas ellas.