Post on 24-Jul-2015
S l i F UKE T fí Soluciones FLUKE en Termografía y Medición de TemperaturaMedición de Temperatura
Ing Miguel MendozaSoporte y Preventa Fluke
Tel. (656) 627 0099E-mail: miguel.mendoza@dominionmexico.com.mx
Agenda¿Que tanto sabe usted de Termografía?• ¿Que tanto sabe usted de Termografía?
• Teoría Básica de Infrarrojos– Que es termografíaQue es termografía– Conducción, Convección y Radiación– Espectro electromagnético– Sistema infrarrojo– Energía emitida, transmitida y reflejada (ε y RTC)
Resolución óptica– Resolución óptica• Cámara termográfica Ti25
– Contenido del paqueteContenido del paquete– Especificaciones– Operación
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Agenda
• Software SmartView• Aplicaciones
– Eléctricas– Motores– Procesos– Construcciones
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¿Qué es Termografía?
¿Qué es Emisividad?
¿Qué es Reflexión?
¿Qué es traslucido?
¿Qué es opaco?
¿Qué es Conductividad?
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¿Qué es Calor?
¿Qué es Temperatura?
¿Qué es Termocapacidad?
¿Qué es longitud de onda?
¿Cuánto mide una micra?
¿Qué es resolución óptica?
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PRINCIPIOS BÁSICOS
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 6
¿Que es termografía?
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 7
¿Que es termografía?• Utiliza “cámaras”
electrónicas para detectarenergía radiante o caloríficaenergía radiante o caloríficaproducida por una imagenvisual llamada termo gramag(o fotografía térmica)
• Algunas cámaras deducen la temperatura basadas en la cantidad de radiación detectada
• Termografía es una poderosa herramienta para resolver problemas de mantenimiento en maquinaria y en la construcción
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Cámara termográfica
Que es una cámara termográfica?Las cámaras termográficas son instrumentos que crean
imágenes de calor en vez de luz. Estas miden energía infrarroja (IR) y convierten los datos en imágenes correspondientes a su temperatura correspondientes a su temperatura.
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Beneficios de la termografíaEl d di i i i f j di i á id El uso de dispositivos infrarrojos proveen mediciones rápidas, seguras y con exactitud de los objetos en:
– Movimiento ó muy calientesMovimiento ó muy calientes– Difíciles de alcanzar– Imposibles de apagar– Imposibles de apagar– Peligrosos al contacto
Donde el contacto puede– Donde el contacto puededañar, contaminar ocambiar su temperaturap
También nos ayuda a localizar muchos problemas en sus primeras etapas por lo regular antes que sean vistos o encontrados por cualquier otro método.
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Calor Vs. Temperatura
• El CALOR es solo una forma particular de energía. Cuando un objeto cambia su temperatura energía calorífica es trasferida
• La TEMPERATURA es una medición del calentamiento relativo de un material comparado con alguna referencia conocida
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Temperatura
• Es la medición que nos permite saber que tan caliente o frío se encuentra un cuerpo con respecto a una referencia conocida
• Las escalas Celsius y Kelvin utilizan la misma división, mientras que Fahrenheit y Rankine utilizan una más pequeña
ºC = (ºF – 32) / 1.8
ºF = (ºC * 1 8) + 32
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ºF = (ºC * 1.8) + 32
Calor
• Es una forma en que la energía es presentada• Cuando un objeto cambia su temperatura es por que energía j p p q g
calorífica es transferida• Es importante pensar en calor como una cantidad de energía,
dada en Calorías o BTUs• Una caloría es la cantidad de
energía requerida para elevarla temperatura de un gramode agua un grado centígradode agua un grado centígrado
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Transferencia de calor
• En un sistema cerrado la energía total es constante. Ley de la conservación de la energía.
• El calor siempre es transferido de caliente a frío hasta que un equilibrio sea alcanzado
• En termografía usualmentese encuentran dos estados de transferencia de energía:de transferencia de energía:
– Estado Estable– Estado Cambiante
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Métodos de transferencia de calor
• Existen tres métodos para la transferencia de energía calorífica:
C d ió C ió R di ióConducción Convección Radiación
TsTemperature
of heatedsurface
SUR
FAC
E
*Solidos* *Solidos y Gases* *OndasElectromagnéticas*
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Transferencia por conducción
• Es la transferencia de calor de una molécula a otra en un sólido y algunas veces a un líquido. Depende de:
– La conductividad de materialDif i d t t– Diferencia de temperatura
– Área sobre la cual la energía es transferida
Q = k/L * ∆T * A
Q = Calor transferidok = Conductividad térmicaL = Espesor del materialA = Área∆
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∆T = Diferencia de temp.
Cambios de conductividad
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Capacitancia térmica
• Es la habilidad de un material para almacenar energía• La capacitancia térmica puede tanto confundir como ayudar en
finspecciones debido a que afecta la velocidad en que cambia la temperatura
• Entre más denso es un material mayor es su capacitancia • Entre más denso es un material mayor es su capacitancia térmica
– La temperatura en las paredesde un tanque pueden diferirsi están en contacto con unsi están en contacto con unmaterial de alta capacitanciavs un material de baja capa-citancia (aire)
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( )
Capacitancia térmicaEs la habilidad de un material para almacenar calor y describe la capacidad de los materiales para cambiar de temperatura.Esta habilidad depende directamente de la densidad del material y Esta habilidad depende directamente de la densidad del material y de su calor específico
– Algunos materiales comoel agua se calientan o see agua se ca e ta o seenfrían lentamente,mientras que otros como el aire cambian su temperatura rápidamente
Termografía Ti30/Ti20 19
Diferencia de temperatura ∆T
• Cuando ∆T se incrementa también la transferencia se incrementa
• Cuando ∆T se decrementa también la transferencia se decrementa
• Cuando no existe ∆Tno existe transferencia
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Diferencia de Temperaturas
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Transferencia por convección
• Se presenta principalmente en fluidos y durante este proceso el calor es transferido por conducción de una molécula a otra después de haberse mezclado.
Q h * ∆T * AQ = h * ∆T * A
Q = Calor transferidoh = Coeficiente de convectividadA = Área∆T = Diferencia de temp.
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Coeficiente de convección “h”
• El coeficiente de convección depende de:
– Velocidad del flujo– Orientación de flujo– Condición de la superficie– Geometría
Viscosidad– Viscosidad
• No es simple de cuantificarNo es simple de cuantificar
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Tipos de convección
• Convección natural. Ocurre debido a los cambios en la densidad del fluido
• Convección forzada. Es provocada por una fuerza externa como el viento, una bomba ó un ventilador
• La regla de oro de la convección es:
– Viento a 10 mph puede reducirla ∆T a la mitad
– Viento a 15 mph puede reducirViento a 15 mph puede reducirla ∆T en 2/3
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La Conveccion es poderosa
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Transferencia por radiación
• La radiación infrarroja es radiación electromagnética con longitudes de onda mas largas que la luz visible pero más cortas que las microondas
– Viaja a la velocidad de la (3 x 108 m/s)– Viaja en línea recta en
forma de ondaforma de onda– Todos los objetos arriba
del cero absoluto (0ºK)di i f jradian infrarrojos
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Propiedades de la IR
• Todos los objetos emiten radiación infrarroja• No es dañina• No puede ser vista por el ojo humano pero si puede sentirse en
la piel• Cualquier objeto con temperatura arriba del cero absoluto (-
273ºK) emite radiación infrarroja• Los objetos emiten radiación infrarroja en distintas longitudes de
onda• Entre mayor es la temperatura mas corta es la longitud de onda
y mayor es la radiación emitida
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Calor y luz visible
• Cuando un objeto alcanza aproximadamente 644ºC luz visible es emitida
• La luz visible tiene mas corta longitud de onda que la radiación infrarroja
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Espectro electromagnético
VISIBLE
G
TVOnda en mm
UV InfraredX-raysGammaRays
RadioEHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF
0.1A 1A 100A 1µ 100µ 1cm1mm 1m 1km 100km
Longitud de ondag
1000 C
30201510864321.510.80.60.4
VISIBLE
30
Longitud de onda en µm
Region de medición infrarroja
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Region de medición infrarroja
Radiación térmica infrarroja
•La energía infrarroja es emitida desde un objeto como una onda electromagnética.L t d t d •Los componentes de esta onda son:
– Amplitud (A)– Longitud de Onda (λ)Longitud de Onda (λ)
λ
A
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Radiación de un emisor perfecto9
1 108
1 109
SUN
λmax T = 2898 µm-K
1 106
1 107
DIA
TED
PO
WER
SUN
2000C
1 104
1 105
R
ELA
TIV
E R
AD 2000C
1000C
100
1 103
BLA
CK
BO
DY
500C
200C
0 1 1 10 1001
10 25C
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0.1 1 10 100
WAVELENGTH (um)
Aplicaciones generales 8 – 14 umAlta temp. 1 – 2 um
Longitudes de onda comunes
• Aplicaciones generales 8 a 14 µm
• Respuesta de longitudes de onda para aplicaciones únicas
– Plastico delgado 3 µm– Plastico grueso 7 µm– Vidrio 5 um– Alta temperatura 1µm
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Comportamiento IR
Emisividad, reflectividad, transmisividad
R+T+E = 1R+T+E = 1
R = Energía ReflejadaT E í T itidT = Energía TransmitidaE = Energía Emitida
Energía reflejada
Energía Transmitida
Energía Emitida
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Ecuación Stefan-Boltzmann
• La intensidad de la radiación emitida desde un objeto es determinada por la ecuación de Stefan-Boltzmann.
• La radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la fuente y a su emisividad.
є = EmisividadW = ε * S * T4 S = Constante Stefan-Boltzmann
T = Temperatura absoluta
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¿Que es la emisividad?
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¿Que es la emisividad?
• La emisividad mide la habilidad de los objetos para absorber y emitir energía radiada
• Los valores de emisividad real son típicamente obtenidos en tablas o determinados experimentalmente.
• Una superficie teniendo una emisividad de “0.0” se considera como un reflector perfecto
• Una superficie teniendo una emisividad de “1.0” se considera como un cuerpo negroSi fi i d l i ifi • Si una superficie es de color negro no significa que sea un cuerpo negro (ε = 1.0)
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Emisividad y cuerpos negrosCuerpo NegroCuerpo Negro
Ideal“Cuerpo Real”
I
I
IT
ε
εI
IR
ε
I
ε
εε
I
Absorbe y emite perfectamentela energía
Alguna energía esreflejada y transmitida
Emisividad (ε ) < 1
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Emisividad (ε ) =1
Ejemplos de cuerpos grises
• Goma negra– R = 0.05; T = 0.00; E = 0.95
• Plástico delgado– R = 0.05; T = 0.80; E = 0.15
• Aluminio– R = 0.88; T = 0.00; E = 0.12
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Tabla de emisividad (No metálicos)
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Tabla de emisividad (Metálicos)
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Métodos de comparación
• Existen dos métodos de comparación para determinara la emisividad:
– Determine la temperatura del objeto utilizando un RTD o un termopar, mida la temperatura del objeto con el sensor IR y ajuste la emisividad p j y jhasta que alcance el valor correcto de temperatura
– Si es posible aplique pintura lisa negra sobre una porción de la superficie – Si es posible, aplique pintura lisa negra sobre una porción de la superficie del objeto. La emisividad de la pintura debe ser aproximadamente 0.98. Mida la temperatura de la parte pintada con emisividad ajustada en 0.98. Finalmente mida la temperatura adyacente al objeto y ajuste la emisividad Finalmente mida la temperatura adyacente al objeto y ajuste la emisividad hasta que la temperatura sea la misma
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¿ Son las mismas temperaturas ?
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¡Alta y baja emisividad!*>48.4°C
48.0
42 0
44.0
46.0
38.0
40.0
42.0
34.0
36.0
*<31.8°C
32.0
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Angulo de Vision
• Trabaje tan cerca de la perpendicular como le sea posible.
• Este atento a los cambios de temperatura radiante devido ap
• Cambios en el angulo de vision• Variaciones de forma de su objetivo
• Orillas de Objetos curvos a menudo parecen estar a temperaturas diferentes
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Mediciones en vidrio
• El vidrio cuenta con una región de transición entre 3 y 5 micrones, haciendo posible medir tanto la superficie como debajo de ella
0.2 mm (10 Mil)
1.0
P di t t
1 5 mm (60 Mil)
.8
.6sión
Para medir temperaturas através del vidrio utilicesensores de 1, 2.2, o 3.9 µm
1.5 mm (60 Mil)
.4
Tran
smis
Para medir temperaturas enla superficie del vidrio utilice
6 mm (240 Mil).2 sensores de 5 o 7.9 µm
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2 3 4 5 6 8
Longitud de onda (micrones)
Mediciones en plástico
• Para la medición en plásticos es importante seleccionar la banda de medición donde la transmisión se aproxime a cero (3.43 µm para Polyethyleno; 7.9 µm para Polyester)
n % 100
Polyethylene0.03 mm (1 mil)
Polyester nsm
issi
on 90807060504030
( )
0.13 mm (5 mils)
1009080706050
mis
sion
% Polyester0.03 mm (1 mil)
Wavelength in MicronsTr
an 20100
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
403020100Tr
ansm
Wavelength in Microns
0.13 mm (5 mils)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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Wavelength in Microns
En caso de lluvia o polvo
• La gran mayoría de las cámaras termográficas cuentan con un rango espectral de 7 a 14 µm por lo que puede utilizar un bolsa de plástico muy delgado para hacer mediciones en caso de lluvia
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Resolución
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 48
Resolución
• La resolución de la cámara depende de:
– Detector (160 x 120)– Lentes
R t ó ti– Ruta óptica
• Dos tipo de resolución• Dos tipo de resoluciónson los más comunes:
– Espacial (IFOV)– Medición (IFOVmeas)
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Campo de visión (FOV e IFOV)
Sensor
Campo de visión (FOV)
Lente
Distancia al blancoBlanco
Campo de visión instantáneo (IFOV)
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Campo de visión
• El termino campo de visión (FOV) describe el área total que es vista por la cámara cuando se utiliza un lente especifico
( O )• El término campo de visión instantáneo (IFOV) es utilizado para describir la resolución espacial instantánea, ó el objeto más pequeño que puede ser visto por el sistema a una distancia pequeño que puede ser visto por el sistema a una distancia dada.
• Medición del campo de visión instantáneo (IFOVmeas) es utilizado para describir la resolución de la medición radiométrica
• IFOV e IFOVmeas son generalmente especificados en mRad
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Resolución espacial
• Es la habilidad para resolver detalles• Tamaño del detector, los lentes y la distancia definen el tamaño , y
mínimo de lo que se puede ver
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Resolución espacial
Ti30 = 1.9 mRad (500:1)Ti20 = 2.8 mRad (350:1)Ti20 2.8 mRad (350:1)
d dPuede ser capaz de ver los objetos, pero...
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Resolución de medición
Ti30 = 11 mRad (90:1)Ti20 = 20 mRad (75:1)( )
..pueden estar muy pequeños o muy distantes para medirlosmuy distantes para medirlos con precisión
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Un ejemplo Real
Puedo ver el punto caliente¡ Pero no puedo medirlo!
Cuando me acerco¡puedo medirlo!
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Sensibilidad térmica o NETD
• Noise Equivalent Temperature Difference (NEDT)(Ruido Equivalente a la Diferenciade Temperatura) (Ruido Equivalente a la Diferenciade Temperatura)
• La variación equivalente a la diferencia de temperatura (NETD) es la sensibilidad térmica, es decir, la diferencia mínima de temperatura que el sistema puede medir.
– Es especificada a 30ºC– El NETD de la Ti10 es 200 mK
El NETD d l Ti25 100 K– El NETD de la Ti25 es 100 mK– El NETD de la Ti40 es 80 mK– El NETD de la Ti50 es 50 mK
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¿Por qué radiométrica?
• Una cámara radiométricamuestra la temperaturaen cada uno de los pixelesde la pantalla
Ejemplo: La Ti25 se puedentener hasta 19,200 medicionesindependientesindependientes
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Calibración de termómetros infrarrojos
• Los equipos Hart Scientific para calibración de termómetros infrarrojos modelos 9132 y 9133 ofrecen calibración desde los –30ºC hasta los 500ºC con una emisividad fija de 0.95 en dos equipos completamente portátiles.
Soluciones en Termografía - David R. González 58
Tecnología “IR-Fusion”
• Es la fusión de imágenes en espectro visible e infrarrojo en una sola pantalla
• Esta tecnología ayuda a identificar y reportar componentes sospechosos
• Existen 5 modos de visión:– Infrarrojo completo
Vi ibl t– Visible competo– Imagen en imagen– MezcladoMezclado– Alarma IR/Visible
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Modos de visión “IR-Fusion”
• La tecnología IR-Fusión captura simultáneamente pixel por pixel las imágenes en luz infrarroja y visible permitiendo la optimización de 5 diferentes modos de visión en la cámara y el software
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 60
Infrarrojo completo Visible completo Imagen en imagen
Modos de visión “IR-Fusion”
Mezclado Alarma IR/Visible
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Campo de visión FOV IR/Visible
Escena del objetivo
Sensor'Visible
q
Sensor IR
Distancia al objetivo
El FOV visible es aproximadamente el doble que el FOV infrarrojo
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 62
El FOV visible es aproximadamente el doble que el FOV infrarrojo
L á Fl k TiLas nuevas cámaras Fluke Ti
Un paquete completo que incluye:
• Software de análisis y reporte SmartView™ (con actualizaciones SmartView™ (con actualizaciones gratuitas)
• Estuche rígido y suave para transporte• Correa ajustable para la mano• Tarjeta de memoria SD de 2 GB
L t d i SD• Lector de memorias SD• Batería recargable interna• Cargador/fuente de alimentación AC
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Cargador/fuente de alimentación AC
Fluke Ti40 y Ti45
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 64
Software - Fluke SmartView
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 65
Aplicaciones
ProcesosEdificios
Motores
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 66
Eléctrico
Aplicaciones eléctricas
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 67
Aplicaciones eléctricas (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 68
Aplicaciones eléctricas (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 69
Aplicaciones eléctricas (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 70
Centro de Control de Motores
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 71
Tableros ElectricosR i bi I iRetirar cubiertas InterioresVerifique las cargas
- Desbalances- Falsos contactos electricos- Falsos contactos mecanicos
A i- Armonicos
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Aplicaciones eléctricas (Cont.)
¡ FRIO ! Tambien puede ser malo
Componentes frios pueden indicar blproblemas:
- Bajo nivel de aceite o flujo restringidoj j gen tubos de enfriamiento
- Fusibles quemados- Una sola faseUna sola fase
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Aplicaciones eléctricas (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 74
Aplicaciones eléctricas (Cont.)
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Aplicaciones en motores
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 76
Aplicaciones en motores
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Aplicaciones en procesos
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 78
Aplicaciones en procesos (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 79
Aplicaciones en procesos (Cont.)
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 80
Rodamientos pequeños
Ningun otro metodo es tan efectivo o rapido para rodamientos pequeñoso rapido para rodamientos pequeños
Falla en rodamientos puede resultar en fuego, esfuerzo mecanico,en fuego, esfuerzo mecanico, desgaste de bandas y aumento la carga electrica
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Aplicaciones en procesos (Cont.)
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Mas Aplicaciones
Edifi i- Edificios- Humedad en Techos- Deteccion de fugas de aire- Deteccion de fugas de aire
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Aplicaciones en edificios
Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 84
Aplicaciones en edificios
Inspeccionamos edificiospor muchas razones
Verificacion de aislamientosVerificacion de aislamientosDetectar fugas de aireDesempeño de edificiosVerificacion estructuralVerificacion estructuralEntradas de humedad¡Solucion de problemas!
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Aplicaciones en edificios (Cont.)
Outside Inside
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GRACIAS POR SU ASISTENCIA!!!GRACIAS POR SU ASISTENCIA!!!
02 - Mayo - 2008 Soluciones en Termografía - Miguel Mendoza 87