EL RETO DE LA MEDICIÓN DE TEMPERATURA
¿Cómo medir la temperatura correctamente?
En la primera parte de la serie de soluciones DELTA, hablamos de todos los factores que pueden hacer que un objeto parezca más caliente o más frío de lo que realmente es en comparación con su entorno. La emisividad, la eficacia con la que algo emite su energía térmica, y la reflectividad, el grado en que un objeto refleja la energía térmica que le rodea, son las principales variables que debemos tener en cuenta. Estas vienen determinadas principalmente por el material del que está hecho y el estado de su superficie.
Sin embargo, la emisividad y la reflectividad no solo influyen en el aspecto relativamente caliente o frío de las cosas, sino que también determinan si las mediciones de temperatura son realmente precisas. Veamos qué debemos ajustar en la configuración de la cámara para obtener mediciones precisas de la temperatura.
TEMPERATURA APARENTE VS REAL
En primer lugar, hablemos sobre lo que hace que una cámara sea radiométrica, o la capacidad de medir temperaturas. ¿Cómo medir la temperatura?.
Todas las cámaras térmicas son técnicamente radiómetros, es decir, son sensibles a distintas intensidades de radiación; pero las cámaras radiométricas van un paso más allá gracias al proceso de calibración en fábrica que experimentan. Durante el proceso de fabricación, las cámaras radiométricas se apuntan a una serie de fuentes de radiación. Cada una de estas fuentes, denominadas cuerpos negros, está configurada para producir una cantidad de energía que corresponde a una temperatura específica. Cada una de estas fuentes se programa en la cámara para crear lo que se llama una curva de calibración. Esta es la referencia interna que la cámara utiliza como base para sus cálculos de temperatura.
Las cámaras térmicas radiométricas proporcionan la temperatura de cada píxel de la escena.
Ahora que estamos trabajando con una cámara radiométrica calibrada, vamos a hablar de los dos tipos diferentes de mediciones de temperatura que podemos obtener: la temperatura aparente y la temperatura real. Una temperatura aparente es una lectura de temperatura no compensada, lo que significa que los valores correctos para la emisividad y la temperatura aparente reflejada se dejan en los valores predeterminados. Normalmente, la emisividad se establece en 1,0 o 0,95 y la temperatura aparente reflejada se deja en 20 °C. Estos valores de temperatura aparente tienen poca o ninguna relación con la temperatura real del objeto. Puede que se aproximen, pero también pueden estar alejados en cientos de grados.
En cambio, una temperatura real es aquella en la que el operador ha compensado la emisividad, la temperatura aparente reflejada y, si es posible, los impactos atmosféricos. Si se modifican estos factores en el menú de la cámara, las lecturas de temperatura en pantalla deberían estar dentro de las especificaciones de precisión de la cámara.
¿Cómo se conoce la emisividad de un material? La mejor manera, aunque el método más complicado, es medir la emisividad de un objeto comparándolo con otro que tenga una emisividad conocida y esté a la misma temperatura. Saber cómo hacer esto es una de las principales razones por las que la gente realiza cursos de certificación de termografía en el Centro de formación en infrarrojos (ITC). La otra forma es buscar materiales en una tabla de emisividad. Estas se publican ampliamente en Internet, aunque hay que tener en cuenta que pueden ser precisas o no para lo que los operadores pueden medir en el mundo real, por lo que hay que asegurarse de citar la fuente del valor de emisividad cuando se informen los resultados.
Tabla de emisividad que proporciona una estimación de diferentes materiales, para medir la temperatura..
La temperatura aparente reflejada (a menudo abreviada como Trefl) es también un valor medido que se introduce en el menú de la cámara. Como su nombre indica, se trata de una temperatura aparente, por lo que hay que medirla con el valor de emisividad fijado en 1,0. A continuación, coloque un material reflectante junto al objeto en cuestión y tome una temperatura media del material reflectante. Introduzca este valor en el área de temperatura reflejada del menú de la cámara y proceda a medir el objeto de interés.
Para los operadores de drones, lo que más se refleja en las imágenes térmicas, es el cielo. Además, lo más frío a la vista suele ser el cielo claro o un reflejo del mismo. Una compensación incorrecta del Trefl puede dar lugar a enormes errores en las mediciones de temperatura de los materiales reflectantes. Un error común es confundir la temperatura aparente reflejada con la temperatura ambiente: no son en absoluto lo mismo. Por ejemplo, al medir la temperatura de los paneles solares, el Trefl podría ser tan bajo como -40°C en un día claro, pero la temperatura ambiente podría estar por encima de 32 °C. Un error tan común como este hace que cualquier medición de temperatura -y las conclusiones que se extraigan de ella- sean prácticamente inútiles, y potencialmente catastróficas.
Los distintos materiales de los tejados, con diferente emisividad, influyen significativamente en la lectura de la cámara térmica
DETERMINA EL TAMAÑO MÍNIMO DEL OBJETO A MEDIR
Otra consideración es lo que se llama el tamaño del punto de medida de la cámara. Una cámara térmica no puede medir con precisión la temperatura de un solo píxel. Los termógrafos necesitan un mínimo de un cuadrado de cuatro por cuatro píxeles, pero a veces hasta 10 por 10 píxeles. En el caso de realizar inspecciones con drones, para medir la temperatura de forma precisa, es necesario asegúrese de que el dron está lo suficientemente cerca del objetivo como para colocar el punto de medición de la cámara (ese cuadrado de cuatro por cuatro píxeles) completamente dentro de la firma de calor del punto que requiere la medición.
Desgraciadamente, a diferencia de las cámaras de mano, las cámaras térmicas para drones más comunes que se utilizan no proporcionan una referencia visual adecuada para hacer esto. La herramienta de medición de puntos es solo un gráfico que resalta un solo píxel, que -como se ha mencionado anteriormente- no dará una medición precisa de la temperatura. Además, la mayoría de las cámaras térmicas solo proporcionan un zoom electrónico, lo que hace que los píxeles individuales sean más grandes y no proporciona una resolución adicional. La única excepción a esto es la FLIR Vue® TZ20-R, que proporciona a los operadores un zoom óptico de 5x para capturar más fácilmente imágenes con una resolución adecuada para medir la temperatura de forma precisa.
Ajustar la posición del dron para que el tamaño del punto de medición se ajuste a la firma térmica
El tamaño del punto de medición debe ajustarse a la firma de calor
ERRORES COMUNES PARA LOS TERMÓGRAFOS CON DRONES
Los termógrafos de drones suelen pasar por alto los puntos anteriormente mencionados. El más básico es que asumen que las lecturas de temperatura que ven en la pantalla del dron son exactas. El 99% de las veces, ni siquiera se acercan. Esto suele deberse a la combinación de la emisividad y la temperatura aparente reflejada que se dejan en sus valores por defecto, cuando esos valores no se parecen a las propiedades que se encuentran en el campo. La otra podría ser que simplemente están demasiado lejos de su objeto de interés para medirlo con precisión – recuerde, un solo píxel no puede ser medido con precisión.
Pero algo tan común es tratar de proporcionar datos cuantitativos, con valores de temperatura reales que pretenden ser precisos, cuando lo único que se requiere es un análisis cualitativo. Un ejemplo perfecto de esto es una inspección de tejados. El objetivo de una inspección térmica de tejados es encontrar anomalías térmicas que puedan indicar la presencia de humedad atrapada bajo la membrana del tejado. Se trata de una inspección intrínsecamente cualitativa en la mayoría de los casos.
Esperamos que este artículo te haya sido útil para medir la temperatura correctamente.
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