Acceso seguro a inspección térmica usando ventanas IR

Los sistemas de inspección térmica en entornos peligrosos pueden ser complicados, pero equipos especializados como ventanas infrarrojas (IR) mitigan significativamente el riesgo. Veamos cómo funcionan las ventanas IR en el contexto de la imagen térmica y cómo se seleccionan y aplican esas ventanas.

Primero, algunas definiciones. El espectro IR se sitúa entre las regiones de microondas y visible del espectro electromagnético. La radiación infrarroja es una forma de energía térmica visualmente indetectable, comúnmente conocida como calor. La termografía infrarroja, también conocida como imagen térmica, es un método sin contacto para detectar y medir diferencias de temperatura analizando los niveles de radiación infrarroja y mostrando gráficamente los resultados.

La pantalla gráfica, a menudo llamada termograma, utiliza colores para indicar la temperatura, y cada color representa un rango específico de temperatura. Por ejemplo, el termograma de un motor eléctrico en funcionamiento (Figura 1) muestra la temperatura de cada área del motor. La escala en el lateral del termograma muestra el mapeo color-temperatura.

Figura 1: Se muestra un termograma de un motor eléctrico en funcionamiento; los colores indican la temperatura de cada parte del motor. (Fuente de la imagen: Fluke Electronics)

Una cámara térmica IR, también llamada cámara térmica, genera termogramas. A diferencia de una cámara convencional, la cámara de imagen térmica responde a la radiación infrarroja de longitud de onda larga para desarrollar la firma térmica de un dispositivo medido. La imagen IR resultante suele ser significativamente diferente de una imagen de espectro visible. Muchas cámaras IR también incluyen una cámara de luz visible para capturar simultáneamente una imagen estándar del espectro visible, píxel a píxel, junto con la imagen IR. La combinación de estos dos tipos de imágenes de visualización añade detalles estructurales y proporciona contexto físico para los datos de temperatura, facilitando su interpretación.

Aplicaciones de la imagen térmica

Existen muchas aplicaciones para la imagen térmica. Por ejemplo, puede usarse para detectar sobrecalentamiento en cuadros de distribución eléctrica, indicando conexiones de alta resistencia o conductores sobrecargados. En sistemas mecánicos, la imagen térmica puede detectar defectos en el devanado y los rodamientos del motor. Las aplicaciones arquitectónicas incluyen localizar la pérdida de calor en estructuras. También se utiliza en aplicaciones de seguridad para detectar intrusos tanto animales como humanos.

La imagen térmica tiene una ventaja sobre otras tecnologías de monitorización, ya que no requiere contacto físico con los dispositivos que se miden. Esto es especialmente importante en aplicaciones específicas donde el dispositivo medido funciona a altas temperaturas, transporta altos voltajes o debe medirse mientras está en funcionamiento.

Ventanas IR y multiespectrales

Algunas aplicaciones de la imagen termal pueden suponer riesgos para los técnicos mientras realizan mediciones. Por ejemplo, una avería eléctrica en un cuadro de distribución de energía puede provocar un destello de arco que genera temperaturas y niveles de luz extremadamente altos. La falla también genera un estallido de arco, una onda de choque supersónica que produce un ruido ensordecedor y metralla sobrecalentada, lo que provoca lesiones graves. Los eventos de arco pueden ocurrir incluso con voltajes tan bajos como 120 voltios, pero la probabilidad aumenta con el incremento del voltaje.

Aunque el equipo de protección individual (EPP) puede usarse para defenderse contra eventos de arco eléctrico, una alternativa más segura y menos costosa es utilizar ventanas de inspección para aislar y proteger a los trabajadores.

Una ventana IR o multiespectral permite una imagen térmica más eficiente al permitir ver el interior de paneles eléctricos y carcasas sin abrirlos, evitando así la exposición a destellos de arco y explosiones y mejorando la seguridad de los trabajadores (Figura 2).

Figura 2: Se muestra un ejemplo de una ventana IR montada en un panel de control, que permite el acceso a una cámara de imagen térmica. (Fuente de la imagen: Fluke Electronics)

Fluke Electronics ofrece ventanas IR compatibles con sus cámaras IR y sistemas de imagen térmica.

Las ventanas CV ClirVu CLKT y ClirVu ofrecen una protección crítica para técnicos e ingenieros, permitiendo el acceso a las áreas de inspección sin abrir paneles ni recintos. Las ventanas IR son dispositivos permanentes fabricados con ópticas de cristal resistentes a los arcos montadas en marcos de aleación fundida a presión de alta resistencia con juntas de alta presión para una protección superior contra el estallido por arco. Las ventanas ópticas están hechas de fluoruro de calcio (CaF₂) revestido con el recubrimiento de banda ancha ClirVu de Fluke para mejorar la transmisión IR y proteger contra la degradación de la humedad. Las cubiertas protegen las ópticas contra el polvo y daños accidentales. Tienen un rango continuo de temperatura de funcionamiento de -40 a 232 °C (-40 a 450 °F).

Ambas series ofrecen ventanas con diámetros de 2, 3 y 4 pulgadas (in) (50, 75 y 100 milímetros (mm)) y una elección entre tres tipos diferentes de pestillos de puerta (Figura 3).

Figura 3: Estos ejemplos de las ventanas CLKT y CV muestran las opciones disponibles para los pestillos de las puertas. (Fuente de la imagen: Fluke Electronics)

El Fluke CV301 (Figura 3, centro) es una ventana IR de 3 in (75 mm) usando un mecanismo de bloqueo de llave de seguridad. La versión de la ventana de 4 in (100 mm) es la Fluke CV400 (Figura 3, derecha). Esta ventana utiliza un mecanismo de cierre de giro manual que no requiere una llave de seguridad. El Fluke FLK-050-CLKT (Figura 3, izquierda) cuenta con una ventana de 2 in (50 mm) con pestillo giratorio. La serie CLKT cuenta con una ventana multiespectral que utiliza la tecnología óptica QUADRABAND de Fluke. La lente óptica maneja no solo infrarrojos de onda corta, media y larga, sino también luz ultravioleta y visible. Permite la fusión de pantallas en imágenes IR compatibles, combinando vistas IR y luz visible para una representación más intuitiva.

La serie CV pasa por 30 ciclos de pruebas y está clasificada para soportar eventos de arco de hasta 63 kiloamperios (kA). La serie CLKT está clasificada para 30 ciclos de un evento de arco de 50 kA.

Estas ventanas cumplen con múltiples normas de seguridad, pruebas de arco y compatibilidad medioambiental.

Selección de una ventana IR

La selección de una ventana IR comienza determinando qué inspecciones serán necesarias y si pueden realizarse con la combinación de ventana IR y cámara IR que planea utilizar. El campo de visión de la cámara y su alineación con la ventana juegan un papel, pero el tamaño de la ventana y la distancia al objetivo desde la ventana determinan el campo de visión a través de ella (Figura 4).

Figura 4: El campo de visión a través de las ventanas depende del tamaño de la ventana y de la distancia al objetivo desde la ventana. (Fuente de la imagen: Fluke Electronics)

La tabla de la Figura 4 muestra el campo de visión de tres ventanas de diferentes tamaños (50, 75 y 100 mm) y la distancia desde la ventana hasta el objetivo. Destacan los campos de visión de tres tamaños de ventana a una distancia de 12 in (30.48 centímetros (cm)) hasta el objetivo. El campo de visión aumenta con el tamaño de la ventana y la distancia al objetivo.

Conclusión

Las ventanas IR y multiespectrales son clave para una termografía diagnóstica segura. Aíslan al personal de pruebas de eventos de arco potencialmente dañinos, altas temperaturas y maquinaria en movimiento, permitiendo al mismo tiempo el acceso a dispositivos de imagen térmica.