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Drones al servicio de la Termografía

La termografía

Esta tecnología que data desde el 1920, es una compañera diaria en las tareas de mantenimiento, actualmente puedes poner cámaras independientes para verificar la condición individual de cada activo, gracias a que se han reducido costos (siguen siendo bien caras en comparación a otros sensores), con las que pueden estar conectadas a sistemas scada.

La termografía a tenido un gran crecimiento desde su nacimiento y entre más puede disminuir el costo de los mismos ya que se usa hasta para comisionar una subestación, por ejemplo, actualmente es necesario realizarla a los paneles solares antes de entrega a los clientes, pero qué pasa cuando son de 40 mil panes a medio millón de los mismos (adelante contestare esto).

La termografía es una técnica versátil para encontrar anomalías que están relacionadas con altas temperaturas:

  • Es decir aquellas donde una corriente eléctrica calienta a los conductores (por ejemplo, en una mala conexión en un transformador),
  • o donde la fricción está causando un calentamiento (por ejemplo en motores que están desajustados mecánicamente),
  • también donde una gotera se forma (hay anomalías más frías que su alrededor) o
  • en cuartos fríos donde se está escapando frío por falta de algún sello.

Que mide la termografía

Una cámara termográfica mide por medio de su lente de iridio, la radiación infrarroja que pertenece a la onda larga que emite todos los materiales conocidos (claramente menos la materia oscura). Se sabe debe saber también que la cantidad de radiación infrarroja emitida (despedida del mismo material) depende de las propiedades de la superficie del material al que se le está realizando el estudio.

Podemos decir que cada pixel representa un punto de termografía (si la cámara es radiométrica), pero el proceso como se lleva a cabo:

  1. Primero: el objeto al que mediremos ( el que está emitiendo radiación infrarroja) le apuntamos con la camara.
  2. Segundo: La cámara detecta la radiación infrarroja del material que estamos midiendo.
  3. Tercero: El software realiza una conversión a una imagen visible al ojo humano.
Toma de una fotografía termográfica

Los drones

La idea de equipos volando sin tripulante es de los más antiguo, siempre el hombre ha querido desarrollar instrumentos automatizados, tal vez una ves más como símbolo de poder tener control por el cielo. conocidos como UAV ( del inglés –
Unmanned Aerial Vehicles – Vehículos Aéreos no Tripulados)

La historia habla de guerra y muerte y de desarrollos tecnológicos que han sido desarrolladas para el ejército, las novedades que más conocemos son “Amazon PrimeAir ” © que ahora desarrolla drones para dejar paquetes a ciudadanos y de aquellos que ayudan agrícolamente a los apicultores (también a los ingenieros de mantenimiento como es el tema de termografía de lo que estamos hablando acá).

Dron para entrega de paquetes de la empresa Amazon PrimeAir ©

En la historia podemos situarnos en austria en el año 1849 que pusieron 200 globos aerostáticos sin tripulantes humanos, un par de décadas después por el año 1896 Samuel Langley desarrolló tecnologías aéreas a vapor.

Ataque del ejército austríaco con globos bomba a venecia, según historia de los primeros drones

DJI la empresa china

Empresa que se fundó apenas hace 13 años en Shenzehen, se ha convertido en el líder mundial de venta de estos equipos no tripulados, se cree que representan más del 70% del mercado de aviones con ventas que rondan los 2.7 mil millones de dólares en 2017.

Esta empresa fundada por Frank Wang en 2006, gracias a que la universidad de
HKUST ( La Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong ) le otorgó dos mil trescientos dólares, para desarrollar un Dron, El señor Wang fundó su compañía desde su dormitorio en la HKUST.

Los productos de DJI son de merecida calidad y estudio, por lo que se han utilizado hasta en los ejércitos, actualmente muchos de estos equipos tienen restricciones por GPS para que no puedan volar en zonas militares.

De todos los modelos de la empresa para la termografía profesional se han habilitados dos modelos:


DJI Inspire – Serie Profesional

DJI Matrice – Serie Industrial

Actualmente se tienen también de DJI otros modelos que pueden usar la termografía, pero son soluciones comerciales lejos de las necesidades de la industria.

La cámara termográfica

Es importante el uso de una cámara de alta calidad, con un número de píxeles alto (640×512 por ejemplo) y con una velocidad de muestreo desde los 9 Hz, es importante que puedan poseer Zoom y un foco adecuado para la aplicación que usaremos.

En el caso DJI ha solicitado ayuda al gran conocido en termografía FLIR Systems, el cual a este año 2019, ha desarrollado dos cámaras termográficas que se integran directamente con DJI, permitiendo el máximo control y profesionalidad posible para la toma de la termografía:

Zemmuse XT I
Zemmuse XT II

Estas cámaras tienen similares capacidades para la toma termografía, cambiando fundamentalmente en que puedes tomar una foto termográfica con la foto incrustada con su tecnología MSX

La termografía por Dron

Estamos atentos a una técnica delicada que permite tomar imágenes térmicas a distancias mayores y velocidades que los termógrafos no estamos tan acostumbrados, pero la velocidad es importante para poder realizar estudios de alta velocidad en sistemas fotovoltaicos (por ejemplo) en los que se encuentran cientos de paneles solares a millones de estos!

Acá es donde hay un cambio radical en el uso de esta tecnología termográfica; estamos ante una herramienta sólida que permite realizar con mejor calidad cualquier toma termográfica, a equipos de potencia que se encuentran a gran distancia.

Termografía por Dron en torres a 230 kV en El Salvador

En la práctica nosotros por ejemplo usamos hasta tres pilotos para poder tomar una fotografía de alta calidad, nuestro equipo técnico está preparado con estudios teóricos y certificaciones para poder lograr una inspección termográfica de alta calidad.

Cuando realizas una inspección pro drones debes en gran medida leer parametros que en la termografía clásica no tomas en cuenta:

  • Velocidad del viento, estas limitado a volar con el dron dependiendo el modelo que tengas.
  • Localización por GPS, hay zonas que están prohibidas.
  • Legislaciones locales, hay países como nicaragua que no permiten el uso de estos, otros como El Salvador están normalizados y necesitas permisos comúnmente para los pesos de equipos profesionales

La termografía por Dron en Plantas Solares

Cuando tienes el camino libre en los cielos, puedes configurar por GPS el recorrido del Dron y este tomara las fotografías automáticamente (usada más cuando realizamos una fotografía ortorectificada); pero como todavía es necesario que los termógrafos tengamos alguna intervención visual, la velocidad se acorta un poco, pero no para comprometer el tiempo en mantenimiento.

Planta solar de 44000 paneles solares en El Salvador (10 MW)

Como ejemplo puedes ver también una ortofoto, que es tomada con una mayor complejidad, que no es más que: una foto aérea-corregida geométricamente (“ortorectificada”) de tal manera que la escala es uniforme ( la foto tiene la misma falta de distorsión que un mapa); A diferencia de una fotografía aérea no corregida, se puede usar una ortofotografía para medir distancias reales, ya que es una representación precisa de la superficie de la Tierra.

Construcción de una ortofoto

Las anomalías térmicas se pueden visualizar fácilmente cuando se usa un equipo de alta calidad, como puedes ver adelante, se tienen diferentes anomalías que están en evolución por suciedad en los paneles solares (próximamente hablaremos de este tema en específico)

Anomalías térmicas en diferentes paneles solares, debido a golpes y suciedad, descubiertas por Termografía por Dron

Sin duda este método de tomar termografía con los Drones, estará en aumento al tener adecuados pilotos y profesionales que dispongan de los conocimientos adecuados, ya que la riqueza de la información ganada y la reducción de tiempo necesario para tomar estas imágenes hace más eficiente, seguro y reduce los costos de las tareas para realizar las tareas.

Por todo esto podemos decir que la termografía por drones aplicada a generadores o plantas solares, es el unico metodo fiable y adecuado que madura en el tiempo correcto, cuando el hombre ve al sol como la mejor fuente para generar energía.

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