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Imágenes térmicas radiométricas: qué miden y cuándo son necesarias

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La termografía radiométrica utiliza una cámara calibrada y un modelo de medición para medir la temperatura superficial aparente en toda la imagen. A diferencia de una cámara térmica que solo capta imágenes, conserva información cuantitativa que puede servir de base para el análisis de la temperatura en

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La termografía radiométrica utiliza una cámara calibrada y un modelo de medición para medir la temperatura superficial aparente en toda la imagen. A diferencia de una cámara térmica que solo captura imágenes, conserva información cuantitativa que puede servir de base para el análisis de la temperatura de los píxeles o las áreas de medición que cumplen los requisitos de configuración.

Cuando una imagen térmica revela un punto caliente, la siguiente pregunta es si es necesario medir, documentar o comparar su temperatura a lo largo del tiempo.

Transformador
La palabra clave es «estimación». Una cámara radiométrica mide la radiación infrarroja que llega a su detector; no entra en contacto con el objetivo ni detecta directamente la temperatura interna. La cámara utiliza datos de calibración y parámetros de corrección para convertir la respuesta del detector en una estimación de la temperatura. Estos parámetros pueden incluir la emisividad de la superficie, la temperatura aparente reflejada, la distancia de medición y la transmisión atmosférica o de la óptica externa.

Esta capacidad es importante cuando una decisión depende de la temperatura y no únicamente del contraste térmico. Es posible que los equipos de mantenimiento necesiten comparar componentes similares, analizar la evolución de una superficie a lo largo del tiempo, documentar una inspección o aplicar un umbral de alarma definido. Por el contrario, una tarea de observación puede limitarse a mostrar que una zona parece más caliente o más fría que otra.

Por lo tanto, el término «radiométrico» describe una capacidad de medición, no una garantía de que todos los valores mostrados sean válidos. Las propiedades de la superficie, los reflejos, el enfoque, el tamaño del objetivo, el rango de medición, las condiciones ambientales, el contenido de los archivos guardados y el procedimiento de análisis siguen determinando si el resultado respalda la decisión prevista.

¿Cómo estima la temperatura una cámara térmica radiométrica?
Una cámara radiométrica no convierte el color directamente en temperatura. Primero mide la radiación infrarroja y, a continuación, utiliza datos de calibración y parámetros de corrección para estimar la temperatura superficial que podría haber producido la señal recibida.

1. El sistema óptico recoge la radiación infrarroja
La lente forma una imagen infrarroja en la matriz de detectores. Cada elemento detector responde a la radiación procedente de una pequeña parte de la escena. Esa radiación puede incluir energía emitida por la superficie del objetivo, energía reflejada por el entorno y radiación afectada por la atmósfera entre el objetivo y la cámara.

2. La calibración convierte la respuesta en una referencia de temperatura
Durante la calibración, se caracteriza la respuesta de la cámara frente a fuentes de referencia en rangos de medición y condiciones de funcionamiento definidos. Esta calibración proporciona la relación que el modelo de medición utiliza para convertir la respuesta del detector en una estimación de temperatura. La calibración es propia de la cámara y de su configuración de medición, y añadir una paleta de colores a una imagen no calibrada no genera datos radiométricos.

3. El modelo de medición aplica los datos de corrección
La cámara o el software de análisis utilizan los datos admitidos para tener en cuenta la emisión del objetivo, la radiación reflejada y los efectos de la trayectoria de medición en la estimación de la temperatura. El dato más conocido es la emisividad. La temperatura aparente reflejada representa la temperatura radiativa efectiva del entorno reflejada por la superficie del objetivo. La distancia, la temperatura y la humedad atmosféricas, así como la transmisión de la óptica externa, también pueden ser relevantes cuando la trayectoria de medición hace que su contribución sea significativa.

Cámara térmica con enfoque motorizado
Cámara térmica con enfoque motorizado AT31
La cámara térmica con enfoque motorizado AT31 es un producto de imagen térmica radiométrica fija. Sus parámetros de corrección documentados incluyen la emisividad, la temperatura reflejada, la transmisión atmosférica, la temperatura ambiente y la distancia.

El resultado es una estimación de la temperatura superficial aparente del píxel seleccionado o del área de medición. No se trata de un diagnóstico automático del equipo, y no revela la temperatura que se encuentra bajo una superficie opaca. El operador debe decidir si la configuración, el procedimiento y la incertidumbre son adecuados para la tarea.

Imágenes térmicas radiométricas frente a no radiométricas
Ambos sistemas pueden generar un termograma útil, pero sirven de base para tomar decisiones diferentes. Una cámara que solo genera imágenes muestra el contraste infrarrojo relativo. Una cámara radiométrica proporciona estimaciones de temperatura calibradas y permite realizar análisis cuantitativos cuando esos datos de temperatura se conservan a lo largo de la cadena de datos.

Pregunta Sistema radiométrico Sistema que solo genera imágenes
Muestra patrones térmicos Sí Sí
Proporciona estimaciones de temperatura calibradas Sí, dentro de la capacidad de medición especificada No
Permite el análisis de la temperatura puntual o de área Normalmente, con funciones de cámara o software compatibles No como medición de temperatura calibrada
Permite la corrección posterior de los datos de medición Solo si el formato guardado y el software conservan y muestran los datos necesarios
Sin corrección radiométrica
Adecuado para tareas de detección u observación A menudo A menudo
Adecuado para inspecciones o análisis de tendencias basadas en la temperatura Normalmente necesario Insuficiente por sí solo
La distinción no radica simplemente en que cuantos más datos, mejor. Los sistemas que solo generan imágenes pueden ser adecuados cuando la tarea consiste en detectar una presencia, localizar un patrón térmico u observar un cambio relativo. La capacidad radiométrica cobra importancia cuando el flujo de trabajo requiere un valor de temperatura, una comparación repetible, una medición documentada o un umbral basado en la temperatura.

No utilices la paleta de colores como factor decisivo. Las paletas «blanco-caliente», «negro-caliente» y otras paletas de colores modifican la forma en que las diferencias de temperatura se perciben para el observador. No indican si el archivo guardado contiene datos de medición calibrados.

¿Qué factores influyen en una estimación radiométrica de la temperatura?
Las especificaciones de una cámara no determinan la fiabilidad de una medición sobre el terreno. La superficie, la trayectoria de visión, la óptica, la cobertura del objetivo y el rango de medición seleccionado influyen en la radiación que llega al detector y en la precisión con la que la medición refleja las condiciones reales.

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Emisividad y radiación reflejada
La emisividad superficial describe la intensidad con la que una superficie emite radiación infrarroja en comparación con un cuerpo negro a la misma temperatura. Las superficies de alta emisividad suelen facilitar la interpretación del componente emitido. Una superficie de baja emisividad aporta menos emisión propia y puede reflejar más radiación procedente de equipos cercanos, del cielo, de las paredes o del operador.

Por eso, el metal pulido puede mostrar un reflejo «caliente» o «frío» convincente que no representa la temperatura de la superficie del metal. Introducir un valor de emisividad sin examinar la superficie y el entorno reflejado no resuelve ese problema. La configuración de la inspección debe tener en cuenta esos efectos y modificar el ángulo de visión para que dejen de afectar al resultado.

Distancia, atmósfera y óptica externa
A medida que la trayectoria de observación se alarga, la atmósfera puede absorber más radiación del objetivo y aportar más radiación propia al detector. La humedad, la temperatura atmosférica y la banda espectral influyen en la magnitud de este efecto. Las mediciones cortas en interiores pueden ser menos sensibles a la corrección atmosférica que las trayectorias largas en exteriores, pero la necesidad de dicha corrección depende de la configuración real de la medición.

Una ventana infrarroja, una ventana protectora u otra óptica externa también altera la señal. Su transmisión puede variar en función de la longitud de onda y las condiciones, mientras que la propia óptica puede emitir radiación. Utilice una cámara y un flujo de trabajo de software que admita los datos de transmisión y temperatura pertinentes cuando la medición atraviese ópticas externas.

Enfoque, tamaño del objetivo y área de medición
Un enfoque difuso dispersa la señal del objetivo entre los elementos detectores adyacentes. Un objetivo pequeño también puede ocupar solo una parte de un píxel o del área de medición, lo que hace que la lectura incluya radiación de fondo. En ambos casos, el valor obtenido puede representar una mezcla en lugar de la superficie deseada.

La resolución del detector ayuda, pero por sí sola no resuelve los problemas geométricos. El campo de visión del objetivo, la distancia, el enfoque, las dimensiones del objetivo y el tamaño del área de medición determinan cuántos elementos detectores cubren el elemento a medir. Defina el elemento más pequeño que deba medirse y verifíquelo a la distancia prevista.

Rango de calibración y estado de la cámara
La temperatura superficial esperada debe mantenerse dentro de un rango de medición calibrado para la configuración seleccionada. Elegir un rango que no incluya el objetivo puede provocar saturación o lecturas poco fiables. Utilice el rango calibrado especificado para la temperatura superficial prevista y la tarea de medición.

Deje que la cámara complete sus procedimientos especificados de calentamiento y corrección de la no uniformidad (NUC), y mantenga limpia la óptica. El nivel y el intervalo de visualización pueden mejorar el contraste visual, pero no corrigen un enfoque deficiente, un rango inadecuado o datos radiométricos incorrectos.

Para obtener una visión más amplia de los factores de configuración y especificaciones, consulte nuestra guía sobre la precisión de las mediciones por imagen térmica.

Selección del rango de temperatura
¿Qué datos debe conservar un archivo radiométrico?
Un flujo de trabajo radiométrico debe conservar algo más que los colores visibles en pantalla. El archivo guardado debe contener suficientes datos calibrados y metadatos para que un software compatible pueda leer o recalcular las estimaciones de temperatura admitidas. Dependiendo del sistema, esos metadatos pueden incluir el rango de medición, la emisividad, la temperatura aparente reflejada, la distancia, los datos atmosféricos y la información sobre la óptica externa.

Una captura de pantalla, una imagen de presentación o un vídeo en color convencional registran la paleta mostrada. Puede resultar útil para la comunicación, pero no conserva necesariamente los valores radiométricos subyacentes. Exportar los valores de temperatura a una hoja de cálculo también puede eliminar el contexto original de la imagen y los metadatos de corrección. Conserve el archivo radiométrico original cuando la trazabilidad o el análisis posterior sean importantes.

El ajuste posterior a la captura no es universal. Algunos formatos radiométricos permiten que un software compatible modifique los parámetros de corrección y recalcule los valores de temperatura. Otros archivos almacenan únicamente valores procesados o representaciones visuales. Antes de realizar la compra, comprueba la cámara concreta, el formato de archivo, la ruta de exportación, la interfaz de programación de aplicaciones (si procede) y la versión de software que utilizará el flujo de trabajo.

La cámara térmica portátil EX10 es un producto de imagen térmica radiométrica que permite la medición portátil de la temperatura y el análisis en un ordenador.

Cámara térmica portátil EX10

Cámara térmica portátil EX10
¿Cuándo se necesita la imagen térmica radiométrica?
Elija un sistema radiométrico cuando la decisión dependa de la temperatura o de una comparación que deba mantener su relevancia a lo largo del tiempo, entre distintos activos o en distintos estados de funcionamiento. Entre las necesidades más comunes se incluyen la documentación de una inspección, el seguimiento de tendencias en una superficie, la comparación de componentes similares bajo cargas comparables, la detección según un criterio de temperatura definido o la conservación de datos para su análisis posterior.

Un sistema que solo ofrezca imágenes puede ser suficiente cuando el contraste relativo responda a la pregunta. Algunos ejemplos son la localización de un punto caliente, la detección de un objetivo térmico o la observación de un cambio de patrón sin asignar una temperatura calibrada.

Pensemos en una inspección rutinaria de equipos. Una cámara que solo ofrezca imágenes puede revelar que una carcasa de cojinete parece más caliente que otras en máquinas similares. Una cámara radiométrica puede registrar una temperatura superficial estimada en un punto específico y facilitar el análisis de tendencias en condiciones de funcionamiento comparables. El patrón de temperatura, por sí solo, sigue sin identificar la causa.

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La decisión debe tomarse antes de comparar las especificaciones. Si el resultado debe indicar una temperatura superficial definida en condiciones específicas, la capacidad radiométrica forma parte de los requisitos. Si solo necesitas saber que «este componente está más caliente que aquel», un flujo de trabajo cualitativo puede ser suficiente, aunque un registro radiométrico puede mejorar la documentación.

Cómo especificar un sistema de imagen térmica radiométrica
Empiece por la medición, no por el catálogo de cámaras. Defina:

Objeto y superficie: material, recubrimiento, estado, ángulo de visión y si se pueden controlar los reflejos.
Elemento más pequeño: dimensiones físicas y cuántos elementos detectores deben cubrir el área de medición.
Distancia de trabajo y óptica: distancia mínima y máxima, campo de visión, requisitos de enfoque y cualquier ventana externa.
Rango de temperatura: mínimo, máximo y rango de funcionamiento normal previstos.
Entorno: trayectoria atmosférica, humedad, temperatura ambiente, vibraciones, contaminación y necesidades de encapsulado.
Resultado requerido: imagen cualitativa, valor puntual, estadísticas de área, tendencia, salida de alarma, informe o conjunto de datos exportado.
Flujo de trabajo de datos: tipo de archivo radiométrico, metadatos, corrección posterior a la captura, compatibilidad de software, formato de exportación y retención.
Rendimiento requerido: incertidumbre aceptable, repetibilidad, método de referencia y procedimiento de verificación.
A continuación, pruebe la configuración propuesta con un objetivo representativo y el flujo de trabajo correspondiente. Confirme el enfoque y la cobertura del objetivo a la distancia real, verifique que las temperaturas esperadas se mantengan dentro del rango, guarde el archivo radiométrico original y complete los pasos de análisis y exportación previstos.

Preguntas frecuentes
¿«Radiométrico» significa que la lectura de temperatura es precisa?
No por sí solo. «Radiométrico» significa que la cámara dispone de un método calibrado para estimar la temperatura. El resultado solo es útil cuando el objetivo se encuentra dentro del rango admitido y los datos de corrección necesarios se ajustan a la escena. Es necesario conocer la superficie y el entorno reflejado, y el enfoque y la cobertura del objetivo deben ser adecuados.

¿Se puede cambiar la emisividad después de guardar una imagen térmica?
A veces. El archivo original debe conservar los datos radiométricos necesarios, y el software compatible debe permitir modificar esos datos. Una captura de pantalla o un vídeo en color normal suelen conservar únicamente la representación visual, por lo que cambiar la emisividad posteriormente no permite recuperar datos de medición que nunca se guardaron.

¿Muestra cada píxel de una imagen radiométrica la temperatura real?
Una cámara radiométrica puede calcular una estimación de la temperatura para cada píxel de su imagen radiométrica, pero esa estimación no es automáticamente la temperatura real de la superficie. El modelo de medición utiliza datos de calibración y parámetros radiométricos; el enfoque, la cobertura del objetivo, la emisividad, los reflejos, la atmósfera y la óptica siguen influyendo en el resultado.

Defina la medición antes de elegir la cámara
La termografía radiométrica es la herramienta adecuada cuando los datos de temperatura influyen en la toma de decisiones. Su valor proviene de toda la cadena: una superficie y una geometría de visión adecuadas, una cámara calibrada, entradas radiométricas apropiadas, un archivo radiométrico conservado, un software compatible y un procedimiento repetible.