Aplicaciones de drones a las auditorías energéticas

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Aplicaciones de drones a las auditorías energéticas, con termografía aérea

termografia y drones

Antecedentes

La termografía infrarroja es fundamental para un buen análisis del estado de la envolvente de los edificios para localizar posibles puentes térmicos, defectos de aislamientos, humedades y muchas otras patologías de los edificios. también en el sector industrial, donde siempre o casi siempre, el calor es una de las variables que deben estar controladas en los procesos de fabricación de componentes. y, por supuesto, en las propias instalaciones eléctricas de las industrias y de cualquier otro sector.

La termografía infrarroja permite localizar puntos calientes y anticipar fallos del componente y la consiguiente parada de la producción o avería, o en el peor de los casos, el inicio de un incendio. Muchas compañías aseguradoras exigen la realización de inspecciones termográficas a sus clientes.

En el sector de las energías renovables también se trabaja mucho con termografía infrarroja, por ejemplo en la inspección de células solares fotovoltáicas y sus instalaciones.

En definitiva, las inspecciones termográficas son cada vez más demandadas por todo tipo de clientes, convencidos de su importancia y la gran cantidad de información que aporta. Así, cada vez los fabricantes venden más cámaras, sacan al mercado nuevos modelos (en toda la gama de precios imaginable), la formación (algo fundamental para el manejo de estos equipos y la correcta interpretación de las imágenes) comienza a ser más demandada por ingenieros, arquitectos, instaladores y mantenedores y muchos otros profesionales.

Sin embargo, cuando una persona adquiere experiencia en las inspecciones a pie, que son las inspecciones que generalmente se hacen (90% podríamos decir), con cámaras portátiles de peso entre los 700 g a los 2.000 g, acaba descubriendo sus limitaciones y con cierta frustración termina su trabajo dejando sin inspeccionar algunas zonas del edificio o industria, bien por la altura de éste, por su extensión o por otras causas que limitan el alcance de la inspección.

Es en estas situaciones en las que el uso de los drones puede ayudar a continuar con la inspección, incluso dando información adicional muy útil, la que proporciona la altura y el ángulo con el que se va a tomar las imágenes de cubiertas, instalaciones, grupos de edificios, etc.

El poder colocar la cámara termográfica, perpendicular al objeto y sobre éste, permitirá obtener una imagen que hasta ahora no han podido tener los que se dedican a las inspecciones termográficas.

La posición frente al objeto

Como se ve en la Fig.1, desde el dron se ha tomado una imagen amplia de la cubierta, para tener una idea global del trazado de las redes de tuberías y conductos, los equipos de climatización, refrigeración y otros elementos.

Esta imagen puede ser relevante o simplemente ser una más del informe de inspección, pero está claro que sin el dron, no se podría tener y decidir si es significativa o no, si se detecta algún defecto o todo está en orden.

drones y termografia

La posición del observador, y de la cámara, frente al objeto que se analiza es muchas veces fundamental para poder realizar un correcto diagnóstico. cuando se trabaja con termografía infrarroja básicamente lo que se hace es captar la intensidad de radiación que emiten los objetos, y ésta puede venir en forma de radiación emitida por ellos mismos o reflejada por ellos, por tener cerca otras fuentes de radiación.

El termógrafo experimentado sabe reconocer estas fuentes de reflexión que pueden hacer incurrir en un error de diagnóstico, al marcar un punto caliente o frío, donde realmente no hay nada.

De nuevo se hace referencia a la Fig. 1, donde llama especialmente la atención la baja temperatura de los conductos del climatizador de la parte de arriba de la imagen. ¿por qué «aparentemente» están tan fríos?.

La Fig. 2 que se muestra a continuación puede ayudar a comprender esto.

drones y termografia

Como se ve en la figura, desde el objeto llegan a nuestra cámara 3 tipos de radiación, la emitida por el objeto (su temperatura), la reflejada y la transmitida. ésta última se anula al trabajar con cuerpos opacos al infrarrojo.

Por tanto, se capta radiación emitida y reflejada, y en el caso de la imagen de la Fig.2, ¿de dónde viene la radiación reflejada? viene del cielo, que está a muy baja temperatura. Esa radiación llega a un objeto altamente reflexivo como es el conducto de chapa de acero galvanizado, que lo refleja a la cámara. no así el climatizador, que es menos reflexivo.

Se ha puesto un ejemplo de un reflejo que puede confundir cuando se hace la inspección termográfica aérea, pero cuando se va a pie, generalmente se encuentran muchos reflejos que no se pueden evitar. Por ejemplo, cuando se inspeccionan edificios de más de 6 plantas, a partir ya de ésta (dependiendo también del material de la fachada) se va a captar bastante radiación procedente del cielo, simplemente por el ángulo con el que se toma la imagen. Es en este caso cuando el dron puede ayudar a hacer la inspección de las plantas superiores, sobre todo si se trata de un edificio de gran altura.

Cuando se hacen termografías cualitativas no nos preocupa tanto la temperatura de los objetos si no el global de la imagen, no así cuando se hacen termografías cuantitativas en la que se deben corregir los parámetros de la emisividad y temperatura aparente reflejada para tomar datos reales de temperatura superficial.

Sin embargo, incluso trabajando con objetos de alta emisividad en los que teóricamente se puede confiar en el valor de temperatura medido, es posible incurrir en errores simplemente por el ángulo con el que se toma la imagen.

Todo lo anterior se puede resumir en la Tabla 1.

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La cámara térmica

Es importante que la cámara termográfica que se seleccione para las aplicaciones aéreas pueda satisfacer los requisitos de esa inspección.

A grandes rasgos debe reunir las siguientes características:

  • Ligereza: por supuesto cuanto más ligera mejor. No es necesario montar las cámaras portátiles de uso habitual, pues son pesadas y costosas y se acoplan mal al bastidor
  • Robustez: para soportar sin problemas los aterrizajes y despegues
  • Lentes intercambiables: debe posibilitar cambiar de lente en función de la distancia a la que se va a operar y otras variables. Una única lente limitará el tipo de imagen que se obtenga.
  • Detector totalmente radiométrico: esto permitirá medir temperaturas en toda la imagen y no ceñirse a la paleta de colores o a uno o dos puntos centrales.
  • Imagen y video: debe permitir poder tomar imagen y video
  • Software de análisis: para analizar radiométricamente el trabajo realizado.

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En la imagen superior se ve un modelo de cámara ideal para acoplar al dron, por su ligereza y pequeño tamaño y sus prestaciones. una vez encendida la cámara, ya se podrá estar tomando imágenes o videos de los objetos que interesen, desde la posición en la que se tenga el dron.

 

Aplicaciones

Cuando se plantea realizar una auditoría energética, en función del alcance de ésta y del edificio o industria que se vaya a analizar, se podrá ver si es necesario realizar un vuelo con un dron con cámara termográfica o no.

¿Qué puede ser de interés termografiar desde el aire?:

• Cubiertas: uno de los puntos débiles de todo edificio, desde el punto de vista energético, es su cubierta. Tanto si se trata de una cubierta plana como a dos aguas o de otro tipo, la inspección desde el aire permitirá captar la máxima intensidad de radiación y eliminar todas las fuentes de reflexión posibles (excepto la del cielo, nublado o despejado), además de permitir disponer de una imagen global de la misma y no de únicamente partes de ella.

• Envolvente: en el caso de edificios de gran altura, puede ser interesante realizar un vuelo para poder inspeccionar las partes altas del edificio, zonas inaccesibles como terrazas o encuentros de fachadas, especialmente si el edificio tiene una geometría compleja.

• Escala de barrio: cuando se realizan inspecciones de edificios, siempre es interesante hacer alguna comparación con otros edificios del entorno. Desde el aire esto será mucho más efectivo y puede que una única imagen baste para que se pueda determinar la eficiencia energética de un barrio entero.

• Efecto isla de calor: es posible estudiar este fenómeno con el uso de la termografía aérea, pues como en el punto anterior, la imagen global de un barrio o zona más extensa del territorio puede poner de manifiesto el efecto isla de calor de determinados núcleos urbanos.

• District heating: las redes de distribución de frío y calor son grandes conducciones que de no estar correctamente aisladas pueden suponer importantes pérdidas energéticas.

• Otras aplicaciones pueden ser las relacionadas conlas fugas de agua, contaminación ambiental, inspección aérea de huertos solares.

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Conclusiones

Las aplicaciones de la termografía infrarroja son casi infinitas, pues todos los cuerpos emiten calor. La inspección termográfica aérea no es más que una ayuda para los técnicos, que permitirá obtener un punto de vista nuevo y muy relevante por el ángulo y la distancia a la que son tomados. también se puede ganar en velocidad de inspección cuando se trata de grandes superficies para inspeccionar. La ayuda del dron puede suponer un importante ahorro de costes de horas de trabajo y la garantía de no dejar ninguna zona sin revisar.

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Sergio Melgosa Revillas

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