La termografía activa es una técnica de inspección relacionada con los ensayos no destructivos en la que intervienen las cámaras termográficas como instrumento de medición y una fuente de calor como excitación (parte activa).
¿Cómo funciona?
Las técnicas tradicionales, entre las que se encuentran la inspección por Radiología, Ultrasonidos, Corrientes Inducidas, Líquidos Penetrantes, etc., van dejando paso a técnicas novedosas como la Termografía Activa.
Por lo tanto, el principio de funcionamiento es sencillo, se emplean cámaras termográficas para detectar heterogeneidades en la superficie del material. Entonces, dichas heterogeneidades se ponen de manifiesto al provocar una excitación térmica en dicho material. Y aparecen debido a los diferentes coeficientes de conductividad térmica y la manera en la que se disipa el calor aportado.
Por lo tanto, el objetivo de esta técnica es la detección de defectos subsuperficiales. Como pueden ser fallos de pegado, delaminaciones, burbujas de aire, soldaduras defectuosas, etc.
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En la correcta selección de la fuente de excitación interviene principalmente el tipo de material que queramos ensayar. Además de los defectos que estemos buscando, estando disponibles lámparas halógenas moduladas, lámparas flash de alta intensidad, ultrasonidos, entre otras.
Ciertamente, una vez adquirida la secuencia de imágenes termográficas, el software se encarga de post procesarla y presentar los resultados de una forma clara e intuitiva.
Aplicaciones de la termografía activa
La termografía activa se aplica en multitud de procesos de fabricación, tanto en ensayos fuera de línea como en líneas de producción
- Detección de estructuras laminares, delaminaciones e inserciones en plásticos
- Detección en CFRPs en la industria aeroespacial y automoción
- Investigación en el interior de estructuras o impactos en construcciones ligeras en panel de abeja
- Reconocimiento de deficiencias en el interior de materiales tales como agujeros en partes plásticos o roturas en soldaduras láser
Técnicas
Existen diferentes técnicas en termografía activa en función de cómo se realiza el calentamiento o enfriamiento, TIR pulsada y TIR lock-in.
La TIR pulsada (Pulsed Thermography) consiste en aplicar un pulso corto de calor sobre el objeto (de 3 msg. a 2 s. dependiendo del material) y grabar el enfriamiento del objeto. El frente térmico aplicado se propaga en el material y cuando encuentra un defecto, el ratio de difusión se reduce produciendo una diferencia de temperatura en ese punto. De esta manera, los defectos más profundos aparecerán más tarde y con menor diferencia de temperatura. Entonces, la TIR pulsada es usada, por ejemplo, en la inspección de componentes estructurales de aviones, control de calidad de soldadura por puntos, álabes de turbina, detección de desencolados, delaminaciones, grietas o corrosión.
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La TIR lock-in está basada en la generación de ondas de calor dentro del objeto inspeccionado (por ejemplo, depositando periódicamente calor en el cuerpo por medio de una lámpara modulada) y monitorizando de forma sincronizada el campo de temperaturas oscilante obtenido mediante un PC o un amplificador lock-in. Por transformación de Fourier se obtienen las imágenes de fase y amplitud de la temperatura. Las imágenes fase están menos afectadas por inhomogeneidades del calentamiento y de la emisividad, y son más sensibles en profundidad que otras técnicas de TIR.
Sin embargo, requiere como mínimo la observación de un ciclo de modulación y cada ensayo es realizado para una frecuencia estudiando una profundidad cada vez, lo que aumenta el tiempo de inspección.
Mientras que el método habitual es estudiar los flujos de calor del objeto por referencia a incrementos y decrementos de la temperatura superficial, la termografia por fase-pulso (PPT) se basa en el análisis del perfil de temperatura a diferentes frecuencias. Para cada frecuencia, dos tipos de imágenes son generadas, una imagen en amplitud y otra en fase. La termografía lock in (LIT) analiza la secuencia de excitación periódica del objeto.
Utilización de termografía activa en fuentes de calor adicionales que acentúan las irregularidades internas
Construcción y rehabilitación
En el caso de que existan defectos constructivos o sustituciones de material, éstos pueden ser detectados mediante termografía infrarroja; también se pueden detectar deficiencias energéticas, perdidas de calor, humedad interna y externa en fachadas y cubiertas, condiciones de aislamiento, filtraciones de aire y puentes térmicos. Por último, otro de los usos es la localización de conducciones y fugas de agua y calefacción y verificación de suelo radiante.
Sistemas eléctricos
Un aumento de resistencia produce como consecuencia un aumento de la temperatura de algún componente que puede producir problemas eléctricos. La termografía infrarroja sirve eficazmente en el mantenimiento predictivo y preventivo para verificar el estado de conexiones, bornes y aisladores, bobinados de motores/generadores, así como para llevar a cabo estudios e históricos de transformadores. Y por último para evaluar el desequilibrio de fases, etc.
Sistemas mecánicos
Estudio de motores (eléctricos y térmicos) y generadores, de rodamientos y poleas, de cojinetes, de sistemas de transmisión y por último cajas de cambios.
Procesos industriales
Cambios en las propiedades físicas como son la corrosión, grietas, erosiones, estrechamientos, fugas, bloqueos, etc. causan variaciones detectables en los patrones de energía infrarroja.
Conclusiones
En resumen, la termografía activa es una forma de inspeccionar un material provocando un flujo de calor con una estimulación externa. Un defecto interno puede alterar ese flujo, produciendo una distribución anómala de la temperatura.
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