Cómo seleccionar la cámara térmica adecuada

Seleccionar una cámara térmica es como comprar una cámara normal. Los modelos, las tecnologías que utilizan y la lógica del concepto global son muy similares. Usamos cámaras térmicas para tomar fotografías y grabar vídeos del mismo modo que con una cámara normal. Hoy en día, la mayoría de nosotros utilizamos smartphones para tomar fotografías rápidas y de una calidad relativamente alta; no así los profesionales, que siguen siendo fieles a las denominadas "cámaras reflex".

¿Qué es una cámara térmica y cuáles son sus fundamentos científicos? ¿En qué consiste la termografía infrarroja y el termograma?

Termografía infrarroja
Es una nueva disciplina científica que se ocupa del análisis de la distribución del campo de temperatura en la superficie de un objeto sin que exista contacto físico. La función de la termografía es analizar la energía infrarroja emitida por un objeto. El sistema de medición termográfica permite visualizar el campo de temperatura del objeto medido, pero solo en su superficie.

Cámaras térmicas
Permiten mostrar la radiación infrarroja del objeto para hacerlo visible al ojo humano (visualización). El resultado es una imagen infrarroja llamada termograma. Las cámaras térmicas radiométricas permiten al usuario determinar la temperatura en cualquier punto del termograma. Pero este no es un procedimiento es sencillo. Depende de muchos parámetros. Uno de los principales es la emisividad del objeto. Un objeto negro ideal tiene un valor de emisividad igual a 1, los objetos pulidos tiene una emisividad muy baja (hasta 0,1).

Termograma
También llamada "imagen infrarroja", es una imagen creada por una cámara térmica. La radiación infrarroja es invisible al ojo humano. Por ello, las imágenes térmicas se visualizan usando paletas que asignan colores a diferentes temperaturas (diferente cantidad de flujo térmico). Así, la misma imagen se puede visualizar en diferentes paletas de colores para resaltar otras áreas.

Cómo seleccionar la mejor cámara térmica

En vista de los continuos avances tecnológicos, es muy recomendable tener una visión global acerca de cómo simplificar los procesos, e incluso si es preferible dejar estos en manos de máquinas o herramientas. Sin duda, la cámara térmica le resultará aquí de gran ayuda. Pero antes de empezar a analizar los parámetros técnicos, conviene aclarar dos cosas básicas:

1. Qué uso le voy a dar a la cámara térmica
Seleccionar la aplicación es la parte más importante. ¿Mi ámbito de trabajo son las instalaciones de dispositivos electrónicos, el desarrollo de dispositivos o las placas de circuitos impresos? 

2. Qué prestaciones debe ofrecerme la cámara
Una vez sepamos qué uso vamos a darle a la cámara térmica, es el momento de conocer la información que nos ayude a elegir el modelo que mejor se adapte a nuestras necesidades.

Forma y diseño idóneos para trabajar
La cámara térmica estándar se sostiene con una mano, mediante correa de sujeción o sin ella, o bien va fijada a un trípode. Las posibilidades son muy variadas: en tamaño de bolsillo, con base fija, cámaras térmicas industriales de alta resistencia o modelos en miniatura combinados con un smartphone. Algunos modelos destacan por su facilidad de transporte; otros por su estabilidad.

Distancia desde el objeto medido, resolución y rango de temperaturas
Los parámetros técnicos más importantes son:
- la distancia desde el objeto medido (en metros),
- la resolución del sensor (en píxeles),
- el rango de temperaturas (en °C) en el que deseamos medir.

Entre las aplicaciones más habituales, encontramos:

- la medición de equipos de aire acondicionado o disipación de calor en edificios,
- la medición de cuadros de distribución eléctrica,
- la medición de placas de circuitos impresos con componentes SMD (montaje en superficie).

Equipos de aire acondicionado o edificios:
La mayoría de estos equipos tienen un tamaño considerable si consideramos el panorama actual marcado por la tendencia a minimizar el tamaño de los componentes electrónicos. En consecuencia, bastará con medir a unos pocos metros de distancia. La temperatura se corresponderá aproximadamente con la temperatura ambiente, y la resolución requerida será menor que en el resto de aplicaciones enumeradas a continuación. Además, el dispositivo se puede manejar fácilmente.

Medición de cuadros de distribución eléctrica:
A primera vista, se aprecian elementos más grandes y más pequeños (en adelante, denominados "objetos"). Sencillamente, no es posible determinar si los objetos grandes o pequeños se deben medir a distancias más largas o más cortas. Para ello, sería necesaria una herramienta universal. Desde el punto de vista de la temperatura, es posible encontrar signos de destrucción en los objetos correspondientes o cortocircuitos en el cuadro de distribución. En este caso, creemos que podemos alcanzar los 100 °C, o incluso superarlos. Una característica muy valiosa es la resistencia a los golpes y la resistencia del dispositivo en sí.

Medición de placas de circuitos impresos con componentes SMD:
El nivel de detalle y la sensibilidad son los parámetros más importantes. Lograr un enfoque nítido del componente SMD de 1x0,5 mm es una tarea difícil, pero no imposible. La medida tiene lugar en una área de no más de 20 cm, salvo que nuestra intención sea medir la placa entera. Los valores de corriente no se sitúan, como en un cuadro de distribución, en el orden de las decenas de amperios, por lo que las consecuencias de un cortocircuito no serán tan graves. No obstante, incluso en este caso, la temperatura puede alcanzar los 100 °C. Una vez más, la gran ventaja es poder contar con una base estable que permita fijar las placas de circuitos y la cámara térmica.

Parámetros técnicos

Distribución simple y básica:

Resolución del sensor:
La resolución determina la cantidad de píxeles capturados por el objeto medido: a más píxeles, mayor precisión de imagen y calidad de medición. En el ámbito de la calidad de vídeo o la selección de TV utilizamos conceptos que nos son ya muy familiares, como "resolución", "píxeles" o "relación de aspecto". Generalmente, la resolución está comprendida entre 80x60 píxeles y 640x480 píxeles con una relación 4:3. Para obtener imágenes de alta calidad, se requieren valores de resolución a partir de 160x120 píxeles.

3 grupos de resoluciones:

• 80x60 píx., 120x90 píx.: gama básica
• 160x120 píx., 220x165 píx., 240x180 píx.: gama media
• 260x195 píx., 320x240 píx. y 640x480 píx.: gama profesional

La resolución general puede verse mejorada con una superresolución, que consiste en una versión de software para cámaras térmicas profesionales. Encontrará todas las resoluciones enumeradas en nuestro sitio web.

Rango de temperaturas:
El rango va desde temperaturas negativas (–25 °C) hasta diferentes niveles de temperaturas positivas. En nuestra tienda electrónica eshop  ncontrará cámaras térmicas para temperaturas positivas desde + 150 °C hasta + 1200 °C. Si dividimos por grupos estos rangos de temperaturas, volvemos a tener 3 grupos:

• hasta 250 °C: gama básica
• hasta 650 °C: gama media
• hasta 1200 °C: gama profesional

Distancia desde el objeto medido, enfoque fijo o manual:
La distancia focal típica es de 0,15 m o 0,45 m en cámaras térmicas básicas con enfoque fijo. Con enfoque manual, esta distancia se puede ajustar manualmente (del mismo modo que con los objetivos). En el caso de las cámaras térmicas de gama alta, se pueden adquirir los siguientes objetivos:

 - objetivo macro para mediciones en procesadores,
 - objetivo gran angular para mediciones en áreas de difícil acceso o
 - teleobjetivo con zoom 2x o 4x para mediciones de distribución eléctrica fuera de la red (en un sistema de distribución).

• Enfoque fijo: gama básica
• Enfoque manual 0,15-0,45 m: gama media
• Objetivo intercambiable y enfoque manual en cada caso: gama profesional

Ángulo de visión:
Este parámetro está estrechamente relacionado con la distancia focal. A mayor distancia focal, menor ángulo de visión. El ángulo de visión es inversamente proporcional a la distancia desde el objeto medido. Nos movemos en una escala vertical entre 24° y 55°. Este valor se puede modificar sustancialmente utilizando una serie de objetivos.

Sensibilidad:
Uno de los parámetros más importantes para lograr mediciones precisas. Lo que reza la teoría: "La sensibilidad a la temperatura expresa las diferencias mínimas de temperatura sobre la superficie de un cuerpo negro susceptibles de ser registradas por la cámara térmica. Cuanto mayor sea la sensibilidad, más precisa será la medición. "Este parámetro es proporcional al valor de resolución elegido por el fabricante; de modo que no es necesario tenerlo en cuenta en la selección inicial. No es tan decisivo como la resolución o el rango de temperaturas.

Emisividad:
La emisividad es la propiedad óptica de un material que describe la cantidad de luz emitida por dicho material en relación con la cantidad emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura. Un cuerpo negro es un cuerpo ideal que absorbe toda la radiación. Al mismo tiempo, se comporta también como radiador ideal: la radiación del cuerpo negro es máxima, y depende solo de la temperatura. La distribución espectral de la intensidad de radiación del cuerpo negro viene dada por la ley de Planck. La emisividad se ajusta manualmente en la cámara térmica. En ambas cámaras térmicas ―la básica y la profesional― no existe diferencia alguna.
 Tabla de emisividades: (xls) 

Divulgación del trabajo y otras funciones:
Además del resultado de alta calidad de su medición, es necesario considerar la aplicación en su conjunto, es decir, teniendo en cuenta también los aspectos "externos a la cámara térmica". ¿De qué modo se procesará la imagen? ¿Es necesario enviar el resultado a los clientes? ¿Su ámbito de trabajo es el desarrollo de productos y desea ver los resultados en tiempo real en su PC? Para mejorar la eficiencia del trabajo, puede responder a todas estas preguntas.

Lista de softwares para PC:

FlukeConnect
FlukeSmartView
FlirTools
FlirTools+
y otros

PRODUCTOS ESPECÍFICOS

Equipos de aire acondicionado o edificios:
Un producto idóneo de nuestro surtido es el modelo Flir C3. Ofrece una resolución de 80x60 píxeles y un rango de temperaturas de –10 ° C a + 150 °C. La distancia focal es de 1 m MSX desde el objeto medido, objetivo fijo. Entre sus ventajas cabe destacar la pantalla táctil, la facilidad de manejo, su tamaño o la conectividad WiFi combinada con el software de procesamiento de imágenes FlirTools basado en PC.

Su competidora es la Flir One Pro. Con una estructura y unos parámetros más pequeños, dicha cámara supera a la Flir C3, pero presenta un inconveniente: una vez que se ha guardado la imagen termográfica en el PC, esta ya no se puede procesar. Otras áreas de aplicación: paneles solares, humedad de almacenamiento, disipación de calor, distribución de calor para calderas de combustibles sólidos, etc.

  Gama básica     
  Rango de temperaturas: –10…+150 °C
  Resolución: 80x60 píx.
  Objetivo: fijo, no reemplazable
  Otras características: pantalla táctil, Wi-Fi,       FlirTools

   ¿Por qué la recomendamos?
   - Tamaño pequeño y peso ligero (130 g)
   - Resistencia
   - Wi-Fi + FlirTools

Medición de cuadros de distribución eléctricos:
De uso universal. El equilibrio perfecto. La Fluke TiS 45 es la primera cámara térmica de esta categoría dotada de enfoque manual. Con este dispositivo, puede gestionar fácilmente, por ejemplo, la distribución de corriente eléctrica, el control de calentamiento de piezas mecánicas, o el control de motores. El objetivo no se puede reemplazar.

Gama media
Rango de temperaturas: –20…+350 °C
Resolución: 160x120 píx.
Objetivo: manual, no reemplazable
Otras características: FlukeConnect

¿Por qué la recomendamos?
- Universal para cualquier medición
- Ajuste manual de la distancia focal
- Amplia variedad de accesorios, incluida la calibración de fábrica

Medición de placas de circuitos impresos con componentes SMD:
Si lo que desea es obtener mediciones precisas, necesitará con toda seguridad una base sólida o un trípode. La Flir ETS 320 ofrece excelentes resultados a una distancia de varios milímetros. Gracias a su estabilidad, no se aprecia ningún tipo de distorsión en la imagen final. Con esta cámara térmica también se beneficiará de la función de seguimiento y registro en tiempo real. Por tanto, resulta adecuada para aplicaciones en las que es necesario supervisar la temperatura del dispositivo de medición en un determinado momento tras su puesta en marcha (cambios de temperatura en la placa de circuitos impresos y sus efectos recíprocos).

Gama media-profesional
Rango de temperaturas: –20…+250 °C
Resolución: 320x240 píx.
Objetivo: manual, no reemplazable
Otras características: FlirTools, seguimiento en tiempo real

¿Por qué la recomendamos?
- Base fija
- Transmisión de imágenes en tiempo real directamente en el PC, seguimiento retrospectivo
- No depende de baterías

El mayor error que suele cometerse al seleccionar y utilizar la cámara térmica:

No se considera un error recurrir a un dispositivo muy potente para realizar mediciones poco específicas. El error viene cuando se utiliza un dispositivo con parámetros básicos en aplicaciones muy exigentes. Del mismo modo que nunca se le ocurriría usar la cámara VGA de su teléfono móvil para un concurso de fotografía, tampoco le recomendamos medir componentes SMD con una cámara térmica de la gama media, pues los resultados que obtendrá no serán los deseados.

Otro error consiste en medir superficies de vidrio extremadamente lisas y brillantes. En este caso, existe el riesgo de que el usuario se mida a sí mismo con la cámara térmica en la mano (reflexión de la imagen). Si la cámara térmica se va a utilizar para medir este tipo de superficies, sería conveniente oscurecer o, si acaso, raspar el objeto. Si esto no fuera posible, no recomendamos usar esta tecnología (visión térmica).

Si quiere empezar a experimentar con una cámara térmica, le recomendamos que invierta en una cámara de la gama media. A la hora de elegir el modelo correcto, debe tener en cuenta numerosos parámetros, no solo la resolución o el rango de temperaturas.

Si necesita ayuda o desea realizar alguna consulta, no dude en ponerse en contacto con nosotros en el correo sales@soselectronic.com