Cuando la gente se expone por primera vez a la imagen infrarroja (IR) o imágenes térmicas, a menudo tienen dificultades para interpretar las imágenes de la cámara. La gente no entiende lo que está viendo. Y lo que es peor, aquellos que compran cámaras térmicas no sacan el máximo provecho de la inversión.
Esto no se debe a que la termografía sea demasiado compleja, sino porque es una forma fundamentalmente diferente de experimentar el mundo en comparación con lo que vemos con nuestros ojos. Por lo tanto, tomemos algún tiempo para entender las similitudes y diferencias de la típica cámara de luz visible de un dron.
¿Qué son los infrarrojos?
Lo primero que hay que tener en cuenta es el hecho de que las cámaras de infrarrojos ven un tipo de energía diferente a la que se ve con los ojos. Los ojos humanos -y una cámara de dron típica- ven la luz visible, mientras que una cámara térmica ve la energía infrarroja.
Aunque tanto la luz visible como la infrarroja forman parte del espectro electromagnético, lo que las diferencia son las respectivas longitudes de onda. La energía electromagnética viaja en ondas, por lo que la longitud de onda es la distancia física entre el pico de una onda y el pico de la siguiente.
En el espectro infrarrojo, estas longitudes de onda se miden normalmente en micrómetros, o una millonésima parte de un metro. La luz visible abarca la banda de onda de 0,4-0,75 micrómetros (a menudo abreviada como «micrón» y abreviada como μm), mientras que la energía infrarroja detectada por la mayoría de las cámaras térmicas de los drones abarca la banda de onda de 7,5 a 14 μm.
Estos puntos proporcionan la base de los hechos fundamentales que la gente necesita entender cuando se adentra en la imagen térmica. En primer lugar, un detector determinado solo es sensible a una determinada gama de longitudes de onda y solo puede verla. Los ojos humanos y una cámara típica de un dron son sensibles a la luz visible y, por tanto, pueden verla en la banda de onda de 0,4 a 0,75 μm. Las longitudes de onda de la energía infrarroja son demasiado largas para que nuestros ojos las vean; por eso las cámaras térmicas pueden «ver lo invisible».
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Calor vs. Temperatura
Lo siguiente que puede confundir a la gente es la energía térmica con la temperatura. No son lo mismo. Cuando algo parece «caliente» para una cámara térmica, solo significa que está emitiendo más energía calorífica; puede tener una temperatura más alta o no. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
Todas las moléculas que componen todo lo que hay en la tierra están oscilando. A medida que se añade energía térmica a una sustancia, sus moléculas oscilarán más rápido y crearán más fricción entre las moléculas y, por tanto, aumentará la temperatura de la sustancia. Lo que vemos con una cámara térmica es la cantidad de energía térmica que se desprende de algo, no su temperatura.
La temperatura puede considerarse como el resultado de tener más o menos energía térmica en una sustancia. Si añadimos energía térmica, la temperatura aumentará. Si quitamos energía, la temperatura bajará. Dado que nuestras cámaras detectan la energía térmica, debemos recordar que los valores de temperatura que vemos en una imagen infrarroja se calculan, no se detectan. Y esos cálculos se ven afectados por unas cuantas variables muy importantes que no solo influyen en lo caliente que parece algo, sino también en su medición.
Cámara termográfica de infrarrojos calculando la temperatura
¿Qué hace que las cosas se vean calientes o frías?
En primer lugar, recuerde que la energía infrarroja que vemos provenir de un objeto procede de la superficie del mismo; pero esa energía no proviene necesariamente del propio objeto. Puede proceder del objeto, pero también puede reflejarse en él, atravesarlo o ser una combinación de las tres cosas. Para interpretar correctamente una imagen y medir las temperaturas que contiene, primero debemos entender de dónde procede la energía que vemos. Todo lo que vemos en una imagen infrarroja es una combinación de energía emitida, reflejada y/o transmitida. Podemos mostrar esta relación matemáticamente de la siguiente manera: el uno representa el 100% de la energía IR en la escena.
La buena noticia es que relativamente pocas cosas son significativamente transmisivas a la energía infrarroja, por lo que la mayoría de las cosas son una combinación de energía emitida y reflejada (E+R=1). La mala noticia es que la transmisividad de un objeto a la energía infrarroja puede ser exactamente lo contrario de lo que se espera basándose en la experiencia humana con la luz visible. Por ejemplo, los plásticos de capa fina, como las lonas y las bolsas de basura, son muy transmisivos a los infrarrojos, hasta el punto de que podemos ver a través de esos objetos con una cámara térmica, pero son opacos a la luz visible. Por el contrario, los cristales de las ventanas normales son muy transmisivos a la luz visible (o no serían buenas ventanas), pero son casi totalmente opacos a los infrarrojos.
E + R + T = 1
Emisión (E):
La energía que proviene directamente de un objeto se denomina energía emitida. Es la energía contenida en el objeto y que se irradia desde él.
Reflejo (R):
La energía reflejada es la energía térmica que se origina en otra cosa, pero que rebota en el objeto que se ve en el visor de la cámara.
Transmisión (T):
Cuando la energía de algo que está detrás del objeto pasa a través de ese objeto de interés, se dice que ese material es «transmisivo». Esto significa que la energía que se ve se transmite desde el objeto de interés, no se emite desde él.
Esta es una de esas cosas que ponen en aprietos a los nuevos operadores: no solo no se puede ver a través del cristal con una cámara de infrarrojos, sino que a menudo se ven reflejos en el cristal en el infrarrojo. Para interpretar correctamente una imagen térmica, los operadores deben saber lo que están mirando y sus propiedades térmicas, para entender si la energía que parece provenir de ese objeto realmente proviene de ese objeto. Esto es igualmente cierto tanto si se trata de entender qué cosas están calientes en una imagen (inspección «cualitativa»), como si se trata de obtener mediciones de temperatura reales (inspección «cuantitativa»).
Las cámaras térmicas puede ver los reflejos en el espejo y a través de la capa de plástico
¿Cómo de caliente?
Antes hemos hablado de que el calor es el tipo de energía que vemos con una cámara térmica, pero la temperatura es el resultado de tener más o menos calor en el objeto. También hemos explicado que la energía térmica se emite desde un objeto o se refleja (rebota) desde un objeto. Todas estas variables influyen en el grado de calor de un objeto y en la precisión con la que se puede medir. La medida de la eficacia de un objeto para irradiar su calor se denomina emisividad. La emisividad es una relación entre la energía de un objeto y la cantidad de energía que emite, y estas relaciones se muestran como valores entre 0 y 1,0. Por lo tanto, un objeto que es 90 por ciento emisivo tiene una emisividad de 0,9. Recuerde que todo lo que vemos es una combinación de emisividad y reflexión, por lo que si un objeto es 90 por ciento emisivo, es 10 por ciento reflectante. El grado de emisividad o reflexión de un objeto vendrá determinado por las siguientes seis cosas, en orden decreciente de importancia:
- Material – La emisividad es, ante todo, una propiedad del material. El material del que está hecho el objeto es el que más influye en la eficacia con la que emite su energía. Los objetos orgánicos – tierra, rocas, madera, animales (incluidas las personas) son altamente emisivos, a menudo con una emisividad superior a 0,95.
- Acabado. Cuanto más liso y brillante sea un objeto, menor será su emisividad y, por tanto, mayor será su reflectividad. Por ejemplo, si tomamos un trozo de madera áspero y lo pulimos de forma suave, bajará su emisividad naturalmente alta y aumentará su reflectancia. Por el contrario, los metales brillantes son naturalmente muy reflectantes, pero una vez que se corroen, se vuelven más emisivos.
- Ángulo de visión – Cuando se ven objetos de alta emisividad desde un ángulo demasiado bajo, se volverán más reflectantes. Esto es especialmente importante para los operadores de drones porque podemos cambiar fácilmente el ángulo de inclinación de nuestras cámaras térmicas. Asegúrese de mirar al objetivo en un ángulo lo más cercano posible a los 90 grados con respecto a la superficie para minimizar los reflejos.
- Geometría – Los objetos con muchos agujeros y ángulos pueden parecer más calientes de lo que realmente son debido a esos cambios en la geometría.
Las cámaras termográficas miden tanto la energía térmica reflejada como la emitida
Cuando se miden las temperaturas con una cámara térmica para una inspección cuantitativa, es necesario compensar todas las variables anteriores para generar lo que se denomina una temperatura real.
Esperamos que este artículo te haya sido útil.
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