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lunes, 27 de abril de 2020

Día Internacional de Concientización sobre el Ruido





El último miércoles de abril de cada año se conmemora el Día Internacional de Concientización sobre el Ruido, en inglés denominado INAD (International Noise Awareness Day). En 2020 será el miércoles 29 de abril. Fue instaurado en 1996 por el Center of Hearing and Communication (CHC), (Centro de Audición y Comunicación), una ONG dedicada a ayudar a personas con problemas de audición,  una organización sin fines de lucro establecida en 1901, con Sede en New York.

¿Por qué nos importa tanto el ruido?
En todo el mundo, personas, organizaciones y gobiernos conmemorarán el 25º Día Anual Internacional de Concientización del Ruido (INAD) el miércoles 29 de abril de 2020. El Centro de Audición y Comunicación (CHC) instauró este evento anual en 1996 para alentar a las personas a hacer algo sobre el ruido molesto donde trabajan, viven y juegan. A corto plazo, el ruido causa estrés y como sabemos, el estrés es terrible para la salud. A largo plazo, el ruido causa pérdida auditiva. Las personas y las comunidades ya no aceptan que el ruido sea un subproducto natural de una sociedad industrial. Se considera ruido a todo sonido no deseado. 
El ruido le causará daño aunque Ud no lo escuche
Si tenemos en cuenta que oir es percibir un sonido con el oído y que escuchar es prestar atención a lo que se oye, hay que saber que el ruído nos perjudicará con solo oirlo, aunque no lo escuchemos.
El ruido de noche en Madrid
Ingresando al siguiente link podrá escuchar el ruido típico del centro de Madrid en una noche de fiesta:



domingo, 29 de diciembre de 2019

¿Qué es y cómo funciona el SONAR?



La capacidad para comunicarse bajo el agua y localizar objetos sumergidos ha resultado de vital importancia con el desarrollo de los modernos submarinos y las minas. La radio y el radar no pueden ser usados a causa de la rápida atenuación de la energía electromagnética en el agua. Como consecuencia, un grupo de equipamientos para realizar estas funciones ha sido desarrollado utilizando sonido, que se propaga bien en el agua. La palabra SONAR, derivada de la frase SOund NAvigation y Ranging, es usada para designar a este grupo de equipamientos.

Fig.1 – Submarino navegando en superficie.
El principio de funcionamiento del SONAR
Podemos definir al SONAR como la tecnología que utiliza las ondas de sonido  para navegar, comunicarse y detectar objetos ubicados sobre o debajo de la superficie del agua.
Hay dos tipos de sonar: el sonar activo y el sonar pasivo.
El sonar Activo: el transmisor envía un pulso eléctrico hacia el transductor, que emite una señal consistente en un pulso de sonido dentro del agua (ping) y si un objeto se encuentra ubicado en su camino, el pulso incide en él y es reflejado, retornando un eco al transductor que transforma el pulso de sonido del eco en una señal eléctrica que es enviada al receptor.
El transductor a su vez mide la intensidad de la señal recibida,  determinando  la direción en que se encuentra el objeto. (Fig.2)
Toda la información transmitida y recibida es enviada al display, que la mostrará en su pantalla.
Como la velocidad del sonido es conocida, midiendo el tiempo entre la emisión del pulso de sonido y el retorno del eco se determina la distancia a que se encuentra el objeto:

v = 2 d t    (1)

Donde:
v = velocidad del sonido en el agua
d = distancia desde el transductor al objeto
= tiempo transcurrido entre la emisión del pulso de sonido y el retorno del eco

Despejando:

d = v / 2 t    (2)

Algunos equipos de sonar emiten sonidos que pueden ser oídos por el oído humano. Otras señales de sonar son de frecuencias tan altas, que el oído humano no las puede percibir. Estas señales son ondas ultrasónicas.

Fig.2 – Diagrama en bloque de un SONAR
El sonar pasivo: no emite ninguna señal, solo escucha los ruidos producidos por otros buques o animales marinos tales como ballenas. Esto les permite a naves militares, como los submarinos, permanecer en silencio para evitar ser detectadas.
Aplicaciones del SONAR
El sonar tiene muchos usos. Los submarinos usan sonar para detectar y determinar la ubicación de  otros barcos y estos para detectar y determinar la ubicación de los submarinos. La sonda también se utiliza para medir la profundidad del agua, mediante un dispositivo llamado Fathometer. (Un fathom equivale a 6 pies, o aproximadamente 1,8 metros). El Fathometer mide el tiempo que tarda un pulso de sonido en llegar al fondo del mar y regresar al barco. Los botes de pesca usan Fathometers para localizar bancos de peces. 
Los oceanógrafos usan el sonar para mapear los contornos del fondo del océano. Las señales de sonido también pueden enviarse al barro o la arena en el fondo del océano y reflejarse en una capa de roca por debajo. Un eco luego regresa, dando la distancia a la capa de roca. 
El mismo principio se utiliza en la búsqueda de petróleo en tierra. Se envía un pulso de sonar al  
suelo. Los ecos regresan de las diferentes capas de suelo y roca y les dicen a los geólogos qué tipos de suelos y rocas están presentes. Esto les ayuda a identificar las áreas de perforación que tienen más probabilidades de contener petróleo o gas. Este mapeo subterráneo se llama exploración sísmica. 
Un tipo especial de sonar utilizado en medicina se llama ecógrafo y el resultado del estudio con él realizado se llama  ecografía. Las ondas sonoras de alta frecuencia producen ecos diferentes cuando se reflejan en diferentes órganos del cuerpo. Los médicos pueden usar estos ecos para detectar enfermedades y controlar el crecimiento de un feto. 
Las ondas sonoras de frecuencia extremadamente alta se utilizan en medicina e industria para limpiar muchos tipos de materiales al sacudir pequeñas partículas sueltas de suciedad u otra materia.  Este procedimiento se suele llamar limpieza ultrasónica.


Propagación del Sonido en el mar

Describiremos algunos de los principios de la propagación del sonido en el mar y de los transductores, los dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía de sonido y viceversa.

Velocidad del sonido en el mar
La velocidad del sonido en un líquido, está dada por la siguiente ecuación:
          ______
v =  M / δ       (3)
donde:
v = velocidad del sonido
M = módulo de elasticidad
δ = densidad
La temperatura, la salinidad y la presión, todas afectan las propiedades físicas del agua de mar. El módulo de elasticidad M se incrementa con el incremento de la salinidad y con el incremento de presión con la profundidad, mientras que la densidad δ disminuye con el aumento de la temperatura. Los efectos de estos factores sobre la velocidad de propagación del sonido en el mar, están dados por la siguiente ecuación empírica:
v = 4342 + 10,07 T – 0,0375 T² + 3,61 S + 0,018 d      (4)
donde:
v = velocidad del sonido en pies por segundo
T = temperatura en ºF (grados Fahrenheit)
S = salinidad en partes por mil
d = profundidad en pies

A una profundidad cercana a la superficie del mar, en regiones fuera de los trópicos, se puede estimar una temperatura promedio de 60ºF (15,55ºC) y una salinidad promedio de  32 partes por mil. Para estos valores, la ecuación (4) da una velocidad de propagación de 4.930 pies/seg (1.502,66 m /seg = 5.409,58 Km/h).
Con fines de comparación, la velocidad del sonido en la atmósfera terrestre es de 343,2 m/s (1235,52 km/h a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y a nivel del mar).
La velocidad de propagación del sonido depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera.
Magnetostricción y transductores a cristal
La energía de las ondas de sonido es energía mecánica. La energía de las señales generadas o recibidad por los circuitos electrónicos de los equipos de sonar es energía eléctrica. Es necesario transformar un tipo de energía a otro. El transductor es el dispositivo que realiza esta transformación y actúa como enlace de conexión entre los circuitos electrónicos de los equipos de sonar y el agua.
Dos fenómenos son utilizados actualmente para transformar la energía eléctrica a mecánica y la energía mecánica en eléctrica. Ellos son la magnetostricción (el efecto magnetostrictivo) y la electrostricción (el efecto piezoeléctrico).
Transductores a magnetostricción
Cierta cantidad de materiales presentan un cambio de sus dimensiones cuando son expuestos a un campo magnético. Este cambio de dimensiones se produce en la dirección del campo magnético y puede tener lugar tanto un alargamiento como un acortamiento, dependiendo del material y de la intensidad del campo aplicado. El níquel presenta este efecto magnetostrictivo  en un alto grado y es el material más utilizado en los transductores a magnetostricción. El níquel se contrae en un campo magnético, siendo su cambio de longitud muy próximo a la proporcionalidad con respecto a la intensidad del campo, dentro de un considerable rango de intensidad magnética.
En la nota específica sobre Magnetostricción, tratamos sobre la forna de utilización de los transductores de níquel, para aprovechar el efecto magnetostrictivo cuando se someten a una corriente eléctrica para producir vibraciones sonoras, así como el efecto magnetostrictivo inverso para producir una corriente eléctrica a partir de las vibraciones. También se explicaron las razones de la necesidad de incluir una corriente continua o un campo magnético de polarización.

Fig.3 – Tubo de níquel como núcleo de una bobina
alimentada con corriente altena y uma tensión contínua
de polarización.
Supongamos que la frecuencia de la tensión alterna aplicada a los terminales de la bobina de la Fig.3, en serie con el apropiado valor de tensión de polarización, es tal que para la velocidad del sonido en el níquel una media longitud de onda es igual a la longitud del tubo de níquel. El tubo será ajustado dentro de la vibración resonante y un modelo de onda estacionaria es ajustado con un nodo en el centro y puntos de máxima amplitud de vibración en los extremos, como muestra la Fig.4(a). Si un extremo del tubo es cortado y reemplazado con un segmento de una placa de acero del apropiado espesor y masa, la nueva configuración todavía será resonante y el modelo de onda estacionaria será como se muestra en la Fig. 4 (b), con la amplitud de vibración de la placa algo menor que aquella del extremo libre del tubo.


Fig.4 – Tubo de níquel en resonancia mecánica con longitud  de ½ onda de la vibración.
Si los segmentos de las placas de acero sobre una determinada cantidad de tales tubos de níquel son unidos para formar una placa única, o diafragma, se tiene como resultado el elemento activo de un transductor magnetostrictivo. Tal conjunto es construído soldando los tubos de níquel a una placa de acero y devanando las bobinas de modo que encajen  sobre los tubos. Las dimensiones de los tubos y de la placa son cuidadosamente controladas para que constituyan una estructura mecánicamente resonante a la frecuencia deseada.
Este conjunto es montado en un alojamiento a prueba de agua, como se muestra en la Fig.5, con la provisión de un cable eléctrico para hacer las conexiones eléctricas a las bobinas y con la cara de la placa de acero en contacto con el agua cuando es sumergido.

Fig.5 – Corte de un transductor magnetostrictivo
Cuando las tensiones en fase de la frecuencia resonante son aplicadas a las bobinas, la placa vibra igual que un pistón y transmite un haz de sonido. Si la frecuencia de las tensiones se varía desde la frecuencia de resonancia, la amplitud de vibración del diafragma y la eficiencia del transductor caen.
Las ondas de sonido incidiendo sobre la cara del transductor producirán vibraciones en los tubos de níquel y producirán una tensión eléctrica inducida en las bobinas. El valor de la tensión inducida será mayor si la frecuencia del sonido incidente es igual a la frecuencia de resonancia del transductor.
Transductores a cristal
Muchos cristales tienen propiedades piezoeléctricas, o sea que cambian su dimensión cuando están sometidos a un campo eléctrico, e inversamente exhiben una diferencia de potencial entre dos de sus caras cuando están sujetos a una presión mecánica. La magnitud de este efecto varía para los cristales de diferentes materiales y para los diferentes ejes de un mismo cristal. Debido a su fuerte efecto piezoeléctrico, los cristales de sal de Rochelle (tartrato de sodio y potasio) y ADP (dihidrogenofosfato de amonio) fueron usados en los transductores a cristal durante la segunda guerra mundial y hasta principios de la década de 1960. En Argentina nos tocó reparar equipos con estos cristales hasta la década de 1980, en los buques que nuestro país compró a EEUU, que habían participado en la segunda guerra mundial.  La magnitud del efecto piezoeléctrico de la sal de Rochelle es mucho mayor que la del ADP. La sal de Rochelle fue usada en transductores pasivos  y para aplicaciones de baja potencia. Ella pierde su forma cristalina a una temperatura de 125ºC y los cristales se desintegran por el calor generado internamente si altas potencias son transmitidas durante largos lapsos de tiempo. El ADP era usado en transductores a cristal de mayor potencia.
Los cristales para los transductores a cristal eran cortados con una orientación tal que ellos vibraran longitudinalmente cuando un campo eléctrico de alterna era aplicado.
Además eran cortados con un largo igual a ¼ de longitud de onda para la frecuencia de operación deseada y un extremo de cada cristal era cementado a una placa posterior gruesa de acero  de ¼ de longitud de onda de espesor. El conjunto formado por los cristales cementados a la placa de acero es mecánicamente resonante en la frecuencia de operación, con un nodo en la cara de la placa a la cual los cristales son cementados y máxima amplitud de vibración en el extremo libre de los cristales.
Como tanto la sal de Rochelle y el ADP son solubles en agua, era necesario mantener los cristales sin hacer contacto con el agua de mar. Esto se lograba encerrando al conjunto de los cristales en una envoltura sellada, llenada con un líquido orgánico cuidadosamente deshidratado. El aceite de ricino (castor oil) fue normalmente usado a causa de que la velocidad del sonido en él es muy parecida a la velocidad en el agua de mar.
Los extremos de los cristales transmiten sus vibraciones directamente al aceite de ricino y estas pasan a través de un fino diafragma que constituye la cara del conjunto transductor hacia el mar.
La Fig.6 muestra una sección transversal de un transductor a cristal en forma esquemática.

  Fig.6 – Sección transversal esquemática de un transductor a cristal
Los transductores a cristal se usaron tambien para escuchar. Cuando el sonido impacta en la cara del transductor, los cristales vibran. Esta vibración produce tensiones eléctricas que aparecen en las caras del cristal. Como en los transductores magnetostrictivos, la señal eléctrica producida es mayor si la frecuencia del sonido incidente es lamisma que la frecuencia de resonancia del transductor.
Hidrófonos
Los transductores diseñados solo para “escuchar” son llamados hidrófonos. Los hidrófonos pueden ser magnetostrictivos o a cristal y funcionan con los mismos principios descriptos anteriormente. Como ellos no manejan altas potencia, su construcción puede ser más simple. Los hidrófonos programados para escuchar en un amplio rango de frecuencias, son normalmente diseñados con una frecuencia de resonancia bien fuera del rango de frecuencias de interés, para evitar indeseable efectos de fuertes señales recibidas.
Mejoras de los materiales de los transductores
Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo de las piezocerámicas de titanato de bario y titanato de circonato de plomo impulsó importantes mejoras en el rendimiento del sonar. A diferencia de los materiales anteriores, estas cerámicas piezoeléctricas podrían conformarse fácilmente en una variedad de formas, ya que se procesan a partir de polvos comprimidos y sinterizados. La disponibilidad de placas, discos y anillos permitió la construcción de diseños mejorados de transductores. Combinado con los materiales mejorados, esto proporcionó una gran mejora en el rendimiento. Específicamente, la eficiencia de los transductores aumentó a casi el 50%.
Pérdidas de propagación en el agua en función de la distancia para distintas frecuencias
Fig.7 – Atenuación de las ondas de sonido en el agua, en función de la distancia para diferentes frecuencias 
(1 Kilo yarda = 0.9144 Km)
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lunes, 9 de diciembre de 2019

COP25 – Madrid 2019




La Conferencia de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático de 2019, es la 25ª conferencia de las partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP25), que se está relizando entre el 2 y el 15 de diciembre de 2019 en la ciudad de Madrid, España, bajo la presidencia de Chile. La conferencia también incluye la 15ª reunión de las partes del Protocolo de Kioto (CMP15), la segunda reunión de las partes del Acuerdo de París (CMA2) y marchas por el clima realizadas el domingo 8 de diciembre 2019 de 17:00 a 21:00 por el centro de Madrid.

La conferencia estaba originalmente planificada para realizarse en Brasil, pero el gobierno de ese país desistió a fines de 2018. Chile asumió la presidencia y, por tanto, la organización del evento, estableciendo como sede el Parque Bicentenario de Cerrillos, en Santiago. Sin embargo, el gobierno chileno suspendió la realización de la conferencia a poco más de un mes de su celebración, debido a la serie de protestas ocurridas en ese país, siendo cambiada su sede a Madrid, la capital española.

Fig.1 – Presencia de los líderes mundiales en la COP25 en Madrid.  Fuente: Casa Rosada (Presidencia de Argentina).
La Cámara Argentina de Energías Renovables (CADER) firmará un convenio de cooperación con once organizaciones vinculadas a las energías limpias como muestra del compromiso en la lucha contra el cambio climático.
El acuerdo será firmado en el marco del programa del «Energy Day» mañana 10 de diciembre de 2019, a las 15.30 horas, en la Blue Zone de la Cumbre de Cambio Climático (COP 25) que se está desarrollando en Madrid, España.
Las instituciones que se suman al acuerdo son: Asociación Chilena de Energías Renovables (ACERA); Cámara Argentina de Energías Renovables (CADER); Asociación Uruguaya de Energías Renovables (AUDER); Asociación Empresarial Eólica (AEE); Asociación Ecuatoriana de Energías Renovables (AEEREE); Asociación Mexicana de Energía Eólica (AMDEE); Asociación de Empresas de Energías Renovables (APPA); Asociación Mexicana de Energía Solar (ASOLMEX); Protermo SolarSer ColombiaSociedad Peruana de Energías Renovables (SPR); Unión Española Fotovoltaica (UNEF).
El convenio tiene por objetivo principal establecer las líneas maestras de colaboración entre las asociaciones en las áreas de promoción y desarrollo de una regulación nacional en cada país que permita aprovechar las ventajas técnicas y económicas de las energías renovables.
La propuesta buscar fomentar el intercambio de experiencias y conocimiento, así como desarrollar consultorías y estudios relativos a mejorar las condiciones técnicas y de competitividad de las energías renovables.

Fig.2 – Logos de las Organizacioes participantes del convenio.
La joven sueca activista del clima, Greta Thunberg, también está presente en la COP 25 en Madrid. (Fig.3)

Fig.3 – Greta Tunberg haciendo uso de la palabra.





sábado, 2 de noviembre de 2019

¿Qué es la Termografía infrarroja?



El principio de la termografía infrarroja se basa en el fenómeno físico de que cualquier cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto (- 273,15 °C) emite radiación electromagnética. Existe una clara correlación entre la temperatura de la superficie de un cuerpo y la intensidad y composición espectral de su radiación emitida. Al medir su intensidad de radiación, la temperatura de un cuerpo se puede determinar sin hacer contacto con él.

¿Cómo comenzó esta historia?


Fig.1 – El experimento de Herschel
En 1800, William Herschel realizó un experimento midiendo la temperatura de los colores del espectro visible. Descompuso la luz solar mediante un prisma y colocó termómetros en cada color del espectro visible (Fig.1). Los resultados mostraron un aumento en la temperatura desde el azul hacia el rojo. Pero  también observó una temperatura aún más alta justo más allá del extremo rojo del espectro visible, ¡Herschel había descubierto la luz infrarroja!

La luz infrarroja también se llama radiación de calor, ya que la radiación térmica de los cuerpos calientes se encuentra principalmente dentro de la región infrarroja. Cuanto más caliente está el objeto, más radiación infrarroja emite.



El espectro electromagnético
Fig.2 – El espectro electromagnético. Cortesía de Fluke
Definición de Luz infrarroja 
Luz invisible con longitudes de onda comprendidas aproximadamente entre 0,7 μm y 1.000 μm (1 mm). El límite inferior no está bien definido, ya que la capacidad de respuesta del ojo se reduce muy gradualmente en esa región espectral. Aunque la capacidad de respuesta, por ejemplo, a 0,70 μm ya es muy baja, incluso la luz de algunos diodos láser a longitudes de onda superiores a 0,75 μm, se puede ver si esa luz es lo suficientemente intensa. Tal luz puede ser dañina para el ojo, incluso si no se percibe como muy brillante. El límite superior de la región espectral infrarroja en términos de longitud de onda tampoco está definido con precisión; generalmente se entiende que es aproximadamente 1 mm.
El prefijo “infra” para referirse al infrarrojo, se debe a que es una radiación que se encuentra debajo de la luz roja en sus valores de frecuencia f = c/ λ.
Las diferentes regiones espectrales infrarrojas
Desafortunadamente, las definiciones de estos términos varían sustancialmente en la literatura. Pero nosotros vamos a adherir al diagrama del espectro electromagnético adoptado por Fluke, mostrado en la Fig.2, ya que en nuestra zona sus instrumentos son los más utilizados y son los que nosotros usamos en este tema.
1) La región espectral del infrarrojo cercano normalmente se entiende que oscila entre ≈ 0,7 μm y 1,3 μm. Los laser que emiten en esta región de longitud de onda son particularmente peligrosos para el ojo, ya que la luz infrarroja cercana se transmite y enfoca a la retina sensible de la misma manera que la luz visible, sin activar el reflejo protector de parpadeo. La protección ocular adecuada es muy importante.
2) El infrarrojo de onda corta se extiende de 1,3 μm a 4 μm. Esta región es relativamente segura para los ojos, ya que dicha luz se absorbe en el ojo antes de que pueda llegar a la retina. 
3) El infrarrojo medio (infrarrojo de onda media) oscila entre 4 μm y 8 μm
4) El infrarrojo de onda larga varía de 8 μm a 15 μm.
5) Le sigue el infrarrojo lejano, no indicado en la Fig.2, que se extiende desde 15 μm hasta 1.000 μm (1 mm), incursionando dentro de la región de las microondas.
La Ley de Stefan – Boltzman
La ley de Stefan-Boltzman relaciona el flujo de calor emitido por un cuerpo negro* con su temperatura. Fue enunciada empíricamente por el físico austríaco Joseph Stefan en 1879 y deducida teóricamente por el físico austríaco Ludwig Boltzmann en 1884.

Donde:
P: es la potencia en vatios, emitida por el cuerpo caliente.
A: es el área de la superficie que emite del cuerpo en m².
σ = 5,6703 x 10-8  W/m² K(Es la constante de Boltzman)
T: es la temperatura en grados Kelvin del cuerpo.
e: es la emisividad del cuerpo. Para el cuerpo negro* es e = 1 y para los cuerpos reales tiene un valor entre 0 y 1.
*Recordemos la Definición de cuerpo negro:
Es un cuerpo o superficie ideal que absorbe completamente toda la energía radiante que recibe sin reflejar nada de ella y que irradia en todas las frecuencias con una distribución de energía espectral que depende de su temperatura absoluta.
Si el objeto caliente irradia energía a su alrededor más frío, a la temperatura T c, la potencia  neta emitida por el cuerpo toma la forma:
Las imágenes térmicas
La imagen térmica, también llamada termografía infrarroja, esencialmente significa  imágenes basadas en radiación térmica. Estas imágenes térmicas se obtienen mediante el uso de una cámara termográfica, tambié llamada cámara infrarroja. En algunos casos, se intenta obtener mapas de temperatura precisos, es decir, medir las temperaturas de las superficies de los objetos. En otros casos, la información cualitativa es suficiente, por ejemplo, para reconocer puntos calientes en algunos objetos, sin medir sus temperaturas.
Típicamente, la imagen térmica se aplica a objetos con temperaturas que no se desvían demasiado de la temperatura ambiente, por ejemplo, entre -50 ° C y +100 ° C.
Las imágenes tomadas con radiación infrarroja se pueden mostrar con una escala de grises, donde la apariencia se vuelve más brillante en los lugares con radiación más intensa.
Alternativamente, a menudo se usan colores falsos, con una escala de colores, que permite asociar los colores con las temperaturas. (Fig.3)

Fig.3 – Imagen infrarroja de una ventana en invierno, que exhibe temperaturas superficiales aumentadas en comparación con la pared aislada circundante, acompañada por una escala de colores con la temperatura asociada.
La resolución de las imágenes infrarrojas es a menudo bastante baja, porque los sensores infrarrojos no se pueden hacer con tantos píxeles como los de las cámaras fotográficas. Las cámaras térmicas simples pueden proporcionar una resolución* de solo 120 × 160 píxeles, por ejemplo. No obstante, Fluke dispone de cámaras infrarrojas, como las Ti401 PRO, Ti480 PRO, TiX501 and TiX580, con una resolución estandar de 640 x 480 (307,200 pixels).
Infrared spectral band: 7.5 μm to 14 μm (long wave), según las especificaciones mostradas en el siguiente link: https://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6012099a-en-ti401-tix501-ds-w.pdf?lL9b8ezj.RP56TUS0Zu2DVP_bVjGiTze
La zona del espectro radioeléctrico, dela Fig.2, sombreada de color gris, e indicada con la leyenda “Thermal”, es la zona en que operan las cámaras termográficas. Observe, por ejemplo, las especificaciones técnicas del link anterior y podrá ver que las cámaras cumplen con esta característica.
Las ondas más cortas del infrarrojo cercano, indicado en la Fig.2 como “Near Infrared”, que están más cerca de la luz visible en el espectro electromagnético, no emiten calor detectable y son las que se usan en el control remoto de un televisor para cambiar los canales. En la Fig.4 se muestra el espectro de emisión infrarroja de un control remoto de televisión.

Fig.4 – Espectro de emisión infrarroja de un control remoto de un televisor
* La resolución del detector indica el número de píxeles del detector en la cámara. Más píxeles, significa mayor resolución.
Funcionamientode una cámara termográfica (Traducción textual desde FLIR System)*
En la Fig.5 se muestra la imagen de una cámara termográfica.
La energía infrarroja (A) proveniente de un cuerpo es enfocada por la óptica (B)** en un detector infrarrojo (C). El detector envía la información a la plaqueta electrónica del sensor (D)*** para el procesamiento de imágenes, traduciendo los datos provenientes del detector a una imagen (E) que se puede ver en el visor, o en un monitor de video estándar, o pantalla LCD.
Fig.5 – Imagen de una cámara termográfica Flir – system
La termografía infrarroja es el arte de transformar una imagen infrarroja en una radiométrica****, lo que permite leer los valores de temperatura de la imagen. Por lo tanto, cada píxel en la imagen radiométrica es, de hecho, una medición de temperatura. Para hacer esto, se incorporan algoritmos complejos en la cámara termográfica. Esto hace que la cámara termográfica sea una herramienta perfecta para aplicaciones industriales. (Fig.6)

Fig.6 – El objeto real y la imágen radiométrica
* FLIR Systems es la empresa comercial más grande del mundo especializada en el diseño y producción de cámaras de imagen térmica, componentes y sensores de imagen. Con sede en Wilsonville, Oregón, Estados Unidos y fundada en 1978, la compañía fabrica cámaras térmicas y componentes para una amplia variedad de aplicaciones comerciales y gubernamentales. FLIR tomó su nombre del acrónimo de “Infrared con visión de futuro” (forward-looking Infrared).  La empresa creció entre 1978 y 2004 a través del desarrollo de productos y adquisiciones de compañías relacionadas. Originalmente con sede en Tigard, Oregon,  la compañía se mudó a  Portland a mediados de la década de 1990.  FLIR se asoció con Hughes Aircraft Company en 1990, con Hughes como propietario de FLIR. 
** Una gran diferencia con las cámaras ópticas es que las lentes de enfoque no pueden estar hechas de vidrio, ya que el vidrio bloquea la luz infrarroja de onda larga. Típicamente, el rango espectral de la radiación térmica es de 7 a 14 μm. Se deben utilizar materiales especiales como germanio, fluoruro de calcio, silicio cristalino o vidrios de calcogenuro de tipo especial recientemente desarrollados. A excepción del fluoruro de calcio, todos estos materiales son bastante duros y tienen un alto índice de refracción (para germanio n = 4), lo que conduce a una reflexión de Fresnel muy alta de las superficies no recubiertas (hasta más del 30%). Por esta razón, la mayoría de las lentes para cámaras térmicas tienen recubrimientos antirreflectantes. El mayor costo de estas lentes especiales es una de las razones por las que las cámaras termográficas son más costosas.
*** Un sensor de imagen o generador de imágenes es un sensor que detecta y transmite información utilizada para crear una imagen.  Lo hace convirtiendo la atenuación variable de las ondas de luz (a medida que pasan a través de los objetoso o se reflejan en ellos) en señales, pequeñas ráfagas de corriente que transmiten la información. Las ondas pueden ser ligeras u otras radiaciones electromagnéticas. Los sensores de imagen se utilizan en dispositivos de imagen electrónicos tanto analógicos como digitales, que incluyen cámaras digitales, módulos de cámara, dispositivos de mouse óptico, equipos de imágenes médicas, equipos de visión nocturna como dispositivos de imágenes térmicas, radar , sonar y otros. A medida que la tecnología cambia, las imágenes electrónicas y digitales tienden a reemplazar a las imágenes químicas y analógicas.
**** Las imágenes JPEG radiométricas tienen datos de temperatura incrustados en cada píxel y se pueden analizar con el software FLIR Tools.
Cómo funcionan las cámaras infrarrojas (Traducido de Fluke – textual)

Fig.7 – Imagen esquemática de una cámara Fluke (Cortesía de Fluke)
Todos los objetos emiten energía infrarroja, conocida como la “firma de calor”. Una cámara infrarroja (también conocida como cámara termográfica) detecta y mide la energía infrarroja de los objetos. La cámara convierte esos datos infrarrojos en una imagen electrónica que muestra la temperatura aparente de la superficie del objeto que se está midiendo.
Una cámara infrarroja contiene un sistema óptico que enfoca la energía infrarroja en un chip detector especial (matriz de sensores) que contiene miles de píxeles detectores dispuestos en una cuadrícula*.
Cada píxel en la matriz de sensores reacciona a la energía infrarroja enfocada en él y produce una señal electrónica. El procesador de la cámara toma la señal de cada píxel y le aplica un cálculo matemático para crear un mapa de color de la temperatura aparente del objeto. A cada valor de temperatura se le asigna un color diferente. La matriz de colores resultante se envía a la memoria y a la pantalla de la cámara como una imagen de temperatura (imagen térmica) de ese objeto.
Muchas cámaras infrarrojas también incluyen una cámara de luz visible que captura automáticamente una imagen digital estándar con cada pulsación del gatillo. Al combinar estas imágenes, es más fácil correlacionar áreas problemáticas en su imagen infrarroja con el equipo o área real que está inspeccionando.
La tecnología IR-Fusion® (exclusiva de Fluke) combina una imagen de luz visible con una imagen térmica infrarroja con alineación de píxel por píxel. Puede variar la intensidad de la imagen de luz visible y la imagen infrarroja para ver más claramente el problema en la imagen infrarroja, o ubicarlo dentro de la imagen de luz visible.
Más allá de las capacidades básicas de imágenes térmicas, puede encontrar cámaras infrarrojas con una amplia gama de características adicionales que automatizan funciones, permiten anotaciones de voz, mejoran la resolución, graban y transmiten videos de las imágenes, y admiten análisis e informes.
*Una foto digital está formada por una serie de píxeles (elementos de imagen). La mayoría de las fotos digitales de hoy en día utilizan un sistema "RGB de 24 bits" para colorear cada píxel. Esto significa que cada píxel tiene una graduación de 256 colores de rojo, verde y azul. Por ejemplo, el color naranja es 255 Rojo, 102 Verde y 0 Azul y el rosa claro es 255 Rojo, 153 Verde y 204 Azul. Este sistema puede producir 16 millones de colores que se aproximan a lo que el ojo humano puede percibir.
Aplicaciones
1) Cuando el aislamiento térmico se vuelve defectuoso, los técnicos de construcción de edificios pueden ver fugas de calor para mejorar la eficiencia del aire acondicionado de refrigeración o calefacción.
2) Algunas actividades fisiológicas, en particular las respuestas como la fiebre, en seres humanos y otros animales de sangre caliente, también se pueden controlar con imágenes termográficas (Fig.8).

Fig.8 – Las pezuñas calientes de
una vaca indican que el animal está
enfermo.

3)  Estas cámaras permiten a los bomberos ver áreas de calor a través del humo y la oscuridad.
4) Una de las aplicaciones comunes de la imagen térmica en energía eléctrica, es el examen de los transformadores de potencia (Fig.9). Se pueden examinar en condiciones normales de trabajo. Muchos defectos son más visibles cuando el transformador no está apagado, como el sobrecalentamiento o las piezas frías, que serían más difíciles de encontrar con los métodos de inspección normales.
La imagen infrarroja (Fig.10) muestra la pared del transformador con los radiadores. Se puede ver un radiador frío en la parte inferior izquierda, posiblemente debido a una bomba defectuosa. Esto podría ser un problema grave ya que la capacidad del transformador se reduce y otros radiadores funcionarán por encima de su temperatura de trabajo nominal.

Fig.9 – Imagen de un transformador de alta tensión


Fig.10 – Radiadores del transformador de la Fig.9, vistos por una cámara termográfica.
La imagen térmica encuentra su mejor aplicación en inspecciones de aisladores y pararrayos. Durante las condiciones normales de funcionamiento, sus pruebas serían peligrosas y la desconexión de la línea o de la instalación completa, sería muy costosa (Fig.11).

Fig.11 – Inspección de una línea de alta tensión
Inspeccionar un tablero de baja tensión (380V/220) permite detectar terminales flojos y el calentamento que eso produce (Fig.12)

Fig.12 – En un tablero, un  punto caliente puede indicar un cortocircuito o mal contacto que potencialmente puede iniciar un incendio.


Fig.11 – Motor eléctrico con problemas en elbobinado imterno
Ventajas y Desventajas del mantenimiento con imágenes térmicas
Ventajas
• Obtiene una imagen visual para poder comparar temperaturas en un área grande.
• Es en tiempo real capaz de observar objetivos en movimiento.
• Capaz de encontrar componentes deteriorados antes de la falla.
• Medición en áreas inaccesibles o peligrosas por otros métodos.
• Es un método de prueba no destructivo.
Desventajas
• Las cámaras son caras y se dañan fácilmente.
• Las imágenes pueden ser difíciles de interpretar con precisión, incluso con experiencia.
• Las mediciones precisas de temperatura son muy difíciles de realizar debido a las emisividades.
• La mayoría de las cámaras tienen una precisión de ± 2% o peor (no tan precisas como con contacto).
• La capacitación y el dominio del escaneo infrarrojo lleva mucho tiempo
• La capacidad de medir solo áreas de superficie. Las imágenes térmicas requieren habilidades especiales del personal de servicio. Las personas designadas para usarlo deben recibir capacitación en cursos especiales, para obtener el conocimiento adecuado sobre las condiciones de trabajo de las cámaras, los materiales del equipo investigado y la imagen térmica en sí.
Un personal bien entrenado y una cámara de alta calidad son imprescindibles para obtener buenas imágenes.