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Inspección termográfica

La inspección termográfica se refiere a las pruebas no destructivas (NDT) de piezas, materiales o sistemas a través de la obtención de imágenes de los campos de temperatura, gradientes y/o patrones ("termogramas") en la superficie del objeto. Se distingue de la termografía médica por los sujetos que se examinan: la inspección termográfica generalmente examina objetos inanimados, mientras que la termografía médica generalmente examina organismos vivos. Generalmente, la inspección termográfica se realiza utilizando un sensor infrarrojo ( cámara termográfica ).

Terminología

La termografía se refiere a la visualización de termogramas y abarca todas las técnicas de inspección termográfica, independientemente de la técnica utilizada. Por ejemplo, un revestimiento sensible a la temperatura aplicado a una superficie para medir sus campos de temperatura es una técnica de inspección termográfica por contacto basada en la conducción de calor, y no interviene ningún sensor infrarrojo.

La termografía infrarroja se refiere específicamente a un mapeo no intrusivo y sin contacto de termogramas en la superficie de objetos utilizando un detector que es sensible a la radiación infrarroja. [1]

Existen muchos otros términos ampliamente utilizados, todos ellos referidos a la termografía infrarroja; la adopción de términos específicos depende de los antecedentes y preferencias del autor. Por ejemplo, la termografía por video y la termografía se centran en la adquisición de una secuencia temporal de imágenes que se pueden visualizar como una película. La termografía de pulso-eco y la termografía por ondas térmicas [2] [3] [4] [5] se adoptan para enfatizar la naturaleza ondulatoria del calor. La termografía por video pulsada [6] [7] , la termografía transitoria [8] [9] [10] y la termografía flash se utilizan cuando la muestra se estimula utilizando un pulso de energía corto. [11]

Características

En comparación con otras técnicas clásicas de END, como las pruebas ultrasónicas o radiográficas , la inspección termográfica es segura, no intrusiva y, por lo general, sin contacto, lo que permite la detección de defectos subsuperficiales relativamente poco profundos (unos pocos milímetros de profundidad) bajo superficies grandes (que normalmente cubren un área de 30 por 30 cm (12 por 12 pulgadas) a la vez, aunque es posible la inspección de superficies más grandes) y rápidamente (desde una fracción de segundo hasta unos pocos minutos, según la configuración).

Técnicas

Además, existen dos enfoques mutuamente excluyentes en la inspección termográfica:

  1. Pasiva , en la que las características de interés están naturalmente a una temperatura más alta o más baja que el fondo y no se introduce energía en el sistema que se inspecciona. Por ejemplo, la vigilancia de personas en una escena mediante una cámara termográfica.
  2. activa , en la que se requiere una fuente de energía para producir un contraste térmico entre la característica de interés y el fondo. Por ejemplo, los defectos internos en una pieza de un avión pueden identificarse excitando la pieza con energía ultrasónica; el defecto responde a la energía ultrasónica mediante un calentamiento por fricción, que luego puede detectarse con una cámara termográfica.

Técnicas pasivas

Por lo general, las técnicas pasivas muestran información de un sensor infrarrojo en un monitor; estas imágenes pueden visualizarse en blanco y negro o en falso color. Las técnicas pasivas son capaces de detectar diferencias de temperatura tan pequeñas como 0,01 °C por encima o por debajo de la temperatura ambiente.

Técnicas activas

Técnicas de termografía infrarroja

Las técnicas activas pueden subdividirse aún más dependiendo del tipo de energía impartida (normalmente, óptica o acústica), si la energía se aplica externa o internamente y el modo de excitación.

Se puede utilizar una amplia variedad de fuentes de energía para inducir un contraste térmico entre zonas defectuosas y no defectuosas, que se puede dividir en externa, si la energía se aplica a la superficie y luego se propaga a través del material hasta que encuentra un defecto; o interna, si la energía se inyecta en la muestra para estimular exclusivamente los defectos. Por lo general, la excitación externa se realiza con dispositivos ópticos como flashes fotográficos (para estimulación por pulsos de calor) o lámparas halógenas (para calentamiento periódico), mientras que la excitación interna se puede lograr mediante oscilaciones mecánicas, con un transductor sónico o ultrasónico [12] tanto para estimulación por ráfagas como por modulación de amplitud. [13]

Como se muestra en la figura, existen tres técnicas termográficas activas clásicas basadas en estos dos modos de excitación: la termografía lock-in (o modulada) y la termografía pulsada, que son técnicas ópticas aplicadas externamente; y la vibrotermografía [14] , que utiliza ondas ultrasónicas (moduladas en amplitud o pulsos) para excitar las características internas. En la vibrotermografía, una fuente de energía mecánica externa induce una diferencia de temperatura entre las áreas defectuosas y no defectuosas del objeto. En este caso, la diferencia de temperatura es el factor principal que causa la emisión de un amplio espectro electromagnético de radiación infrarroja, que no es visible para el ojo humano. Las ubicaciones de los defectos pueden detectarse luego mediante cámaras infrarrojas a través del proceso de mapeo de la distribución de temperatura en la superficie del objeto. [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ Maldague XPV; Jones TS; Kaplan H.; Marinetti S.; Prystay M. (2001). "2: Fundamentos de las pruebas infrarrojas y térmicas, parte 1. Principios de las pruebas infrarrojas y térmicas". En X. Maldague (técnico); PO Moore (eds.). Manual de pruebas no destructivas . Vol. 3, Pruebas infrarrojas y térmicas (3.ª ed.). Columbus, Ohio: Sociedad Estadounidense de Pruebas No Destructivas. ISBN 1-57117-044-8.
  2. ^ Favro, LD; Han, X. (1998). "Caracterización de materiales por ondas térmicas y obtención de imágenes por ondas térmicas". En Birnbaum, G.; Auld, BA (eds.). Detección para caracterización, procesamiento y fabricación de materiales, ASNT TONES . Vol. 1. Sociedad Estadounidense de Pruebas No Destructivas. págs. 399–415. ISBN 978-1571170675.
  3. ^ Han, X.; Favro, LD; Kuo, PK; Thomas, RL (1996). "Imágenes de ondas térmicas de eco de pulso en tiempo temprano". En Thompson, DO; Chimenti, DE (eds.). Revisión de los avances en la evaluación cuantitativa no destructiva . Vol. 15. Boston, Massachusetts: Springer. págs. 519–524. doi :10.1007/978-1-4613-0383-1_66. ISBN 978-1-4613-0383-1. Consultado el 10 de noviembre de 2022 .
  4. ^ Favro, LD; Han, X.; Wang, Y.; Kuo, PK; Thomas, RL (1995). "Imágenes de ondas térmicas de eco de pulso". En Thompson, DO; Chimenti, DE (eds.). Revisión de los avances en la evaluación cuantitativa no destructiva. Boston, Massachusetts: Springer. pp. 14:425–429. CiteSeerX 10.1.1.1028.3194 . doi :10.1007/978-1-4615-1987-4_50. ISBN  978-1-4615-1987-4.
  5. ^ Favro, Lawrence D.; Han, Xiaoyan; Kuo, Pao-Kuang; Thomas, Robert L. (28 de marzo de 1995). Imágenes del comportamiento temporal temprano de pulsos de ondas térmicas reflejadas . Thermosense XVII: Simposio de 1995 de SPIE sobre detección aeroespacial/OE y fotónica de doble uso. Vol. 2473. Orlando, Florida: Sociedad de Ingenieros de Instrumentación Fotoóptica (SPIE). págs. 162–166. doi :10.1117/12.204850.
  6. ^ Milne JM; Reynolds WN (20 de marzo de 1985). La evaluación no destructiva de materiales compuestos y otros materiales mediante termografía por video de pulso térmico . Thermosense VII: detección térmica por infrarrojos para diagnóstico y control. Vol. 520. Cambridge, Estados Unidos: Sociedad de Ingenieros de Instrumentación Fotoóptica (SPIE). págs. 119–122. doi :10.1117/12.946141.
  7. ^ Reynolds, WN (1986). "Métodos termográficos aplicados a materiales industriales". Revista Canadiense de Física . 64 (9). Canadian Science Publishing: 1150–1154. Bibcode :1986CaJPh..64.1150R. doi :10.1139/p86-200. ISSN  0008-4204.
  8. ^ Almond, DP; Lau, SK (1994). "Dimensionamiento de defectos mediante termografía transitoria. I. Un tratamiento analítico". Journal of Physics D: Applied Physics . 27 (5): 1063–1069. Bibcode :1994JPhD...27.1063A. doi :10.1088/0022-3727/27/5/027. ISSN  0022-3727. S2CID  250814247.
  9. ^ Almond, DP; Lau, SK (21 de junio de 1993). "Efectos de borde y un método de dimensionamiento de defectos para termografía transitoria". Applied Physics Letters . 62 (25). AIP Publishing: 3369–3371. Bibcode :1993ApPhL..62.3369A. doi :10.1063/1.109074. ISSN  0003-6951.
  10. ^ Saintey, MB; Almond, DP (diciembre de 1995). "Dimensionamiento de defectos mediante termografía transitoria. II. Un tratamiento numérico". Journal of Physics D: Applied Physics . 28 (12): 2539–2546. Bibcode :1995JPhD...28.2539S. doi :10.1088/0022-3727/28/12/023. ISSN  0022-3727. S2CID  250751536.
  11. ^ Parker, WJ; Jenkins, RJ; Butler, CP; Abbott, GL (1 de septiembre de 1961). "Método flash para determinar la difusividad térmica, la capacidad calorífica y la conductividad térmica". Journal of Applied Physics . 32 (9): 1679–1684. Bibcode :1961JAP....32.1679P. doi :10.1063/1.1728417. ISSN  0021-8979.
  12. ^ Renshaw, Jeremy Blake; Chen, John C.; Holland, Stephen D.; Thompson, R. Bruce (diciembre de 2011). "Las fuentes de generación de calor en vibrotermografía". NDT & E International . 44 (8). Publicaciones del Centro de Evaluación No Destructiva: 736–739. doi :10.1016/j.ndteint.2011.07.012.
  13. ^ Irana, Egor. "Mirillas térmicas acoplables". vtoptics.com . Consultado el 6 de noviembre de 2019 .
  14. ^ ab Parvasi, Seyed Mohammad; Xu, Changhang; Kong, Qingzhao; Song, Gangbing (3 de abril de 2016). "Detección de múltiples grietas superficiales delgadas mediante vibrotermografía con actuador ultrasónico de baja potencia basado en piezocerámica: un estudio numérico con verificación experimental". Materiales y estructuras inteligentes . 25 (5): 055042. Bibcode :2016SMaS...25e5042P. doi :10.1088/0964-1726/25/5/055042. ISSN  0964-1726. S2CID  113264322.

Enlaces externos

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