Termografía láser con multisensor para inspecciones robóticas industriales

Introducción

La termografía se ha convertido en la piedra angular de los ensayos no destructivos (END), ya que proporciona información crítica sobre las condiciones de la superficie sin comprometer la integridad del objeto inspeccionado. Entre las numerosas técnicas termográficas, la termografía láser destaca por su precisión, adaptabilidad y profundidad de análisis, especialmente cuando se trata de componentes de alto rendimiento como los álabes de turbina.

Cuando se combina con sistemas de inspección robotizados y sensores de infrarrojos, la termografía láser se convierte en una solución robusta capaz de inspeccionar superficies grandes, complejas y no planas con una eficacia y repetibilidad notables. En este artículo, exploramos cómo se implementa esta tecnología en entornos industriales, centrándonos en la integración de la excitación láser, los sistemas de movimiento automatizados y los algoritmos de evaluación inteligentes para detectar defectos que rompen la superficie con gran sensibilidad.

Comprensión de la termografía láser en inspecciones industriales

La termografía láser utiliza un láser focalizado de alta potencia como fuente de calor para inducir una excitación térmica localizada en la superficie del objeto de prueba. A medida que el láser irradia la superficie, cualquier inconsistencia estructural (como grietas que rompen la superficie) afectará a la difusión del calor y se manifestará como anomalías térmicas. Estas son captadas en tiempo real por una cámara termográfica, normalmente equipada con sensores de infrarrojos, lo que permite obtener imágenes térmicas precisas.

A diferencia de la termografía pasiva convencional, la estimulación activa que proporcionan las fuentes láser permite mejorar el contraste de los defectos y controlar mejor los parámetros de excitación. Estos pueden incluir la geometría del punto, la longitud de onda y la estrategia de exploración, cada uno de los cuales puede ajustarse con precisión para adaptarse a las propiedades del material y a la geometría del componente inspeccionado.

Integración de multisensores y capacidades de detección por infrarrojos

La integración de capacidades multisensor, sobre todo, sensores de infrarrojos y módulos de control del haz láser, ha convertido la termografía láser en una solución de inspección inteligente. Estos sensores trabajan en tándem para capturar datos térmicos de alta resolución y proporcionar retroalimentación para ajustes dinámicos en la excitación láser. En la siguiente imagen se muetra una Cámara Térmica Radiométrica avanzada multisensor que agrupa 4 sensores de captura de datos diferentes. Fuente: ngeomap.cl.

Al modular los parámetros de excitación en tiempo real en función de la entrada del sensor, el sistema de inspección puede adaptarse a las variaciones del material, los revestimientos de la superficie y los cambios de curvatura. Esta adaptabilidad aumenta la sensibilidad de detección al tiempo que minimiza los falsos positivos, lo que resulta crítico en industrias como la aeroespacial y la de generación de energía, donde la integridad de los componentes es primordial.

Algoritmos avanzados para la detección automática de defectos

La captura de datos térmicos es solo una parte del proceso de inspección: el verdadero valor reside en su interpretación. Los algoritmos de evaluación avanzados, a menudo basados en IA o técnicas de aprendizaje automático, analizan las firmas térmicas para diferenciar entre defectos superficiales genuinos y características superficiales benignas. Estos algoritmos tienen en cuenta los gradientes de temperatura espaciales y temporales, el reconocimiento de patrones y los análisis de desviación estadística para proporcionar una cartografía precisa de los defectos.

El desarrollo tecnológico en el campo de la termografía industrial continúa avanzando con soluciones cada vez más especializadas, diseñadas para responder a las crecientes exigencias del entorno productivo. Una de las áreas que más ha evolucionado es la del software de monitorización termográfica, que hoy no solo ofrece herramientas más potentes, sino también mayor facilidad de uso y accesibilidad para una amplia gama de sectores industriales.

Una nueva generación de plataformas de análisis termográfico ha sido diseñada específicamente para integrar las funcionalidades clave requeridas por profesionales en industrias como la automotriz, siderúrgica, minera, alimentaria y energética. Esta evolución responde directamente a las necesidades reales del mercado, aportando mejoras significativas en el monitoreo de condición, el control de procesos, la detección temprana de incendios, el testing y las aplicaciones de investigación.

Entre las características destacadas de estas soluciones de nueva generación se encuentran:

• Áreas de interés (ROIs) más precisas y configurables
• Isotermas personalizadas para distintos escenarios térmicos
• Sistemas de alarmas optimizados para una respuesta rápida ante anomalías
• Reportes automáticos con datos detallados y exportables
• Histogramas térmicos con mayor resolución analítica

Estas herramientas han sido desarrolladas teniendo en cuenta la experiencia acumulada de usuarios expertos, lo que garantiza que su funcionalidad sea práctica, eficiente y alineada con los estándares actuales de las mejores prácticas industriales.

Inspección termográfica robótica con láser para sistemas de extensas áreas y no planos

Para maximizar la eficacia y seguridad de estas inspecciones, hoy se integran soluciones robóticas avanzadas con capacidades de escaneo láser. Los sistemas robóticos equipados con cámaras termográficas de alta resolución y tecnología LiDAR o láser de mapeo 3D permiten realizar un escaneo automatizado de grandes áreas, siguiendo trayectorias programadas que garantizan una cobertura completa y sistemática. Como, por ejemplo, el caso, de los sistemas eólicos; en la siguiente figura se muestra una imagen termográfica donde se puede apreciar el escaneo termográfico de una extensa área de un parque eólico.

La operación y mantenimiento de parques eólicos enfrenta un reto constante: inspeccionar estructuras de gran escala ubicadas en entornos remotos y sometidas a condiciones ambientales variables. En este contexto, la termografía infrarroja se ha consolidado como una herramienta clave para la detección temprana de fallas térmicas y defectos estructurales, especialmente en componentes críticos como las palas de los aerogeneradores, la góndola y la torre.

La termografía robotizada aérea proporciona al mundo industrial importantes ventajas. Rapidez, seguridad y eficacia son significativas a la hora de llevar a cabo inspecciones en grandes estructuras y obras de gran envergadura, lo que nos llevara a entregar diversas soluciones en sectores industriales, energético e infraestructura civil. 

La capacidad de los sistemas robóticos para ejecutar trayectorias de movimiento complejas los hace ideales para inspeccionar componentes industriales no planos, lo que permite realizar inspecciones de alto rendimiento sin sacrificar la precisión. La implementación de estos sistemas en parques eólicos representa un avance en la transformación digital del mantenimiento predictivo, permitiendo una planificación proactiva, reducción de tiempos de parada y mejora en la disponibilidad de los activos.

Inspección automatizada de subestaciones eléctricas mediante robots móviles con termografía y escaneo láser

Las subestaciones eléctricas son fundamentales en la distribución y regulación del flujo eléctrico a gran escala. Debido a la criticidad de estos nodos, su mantenimiento debe ser no invasivo, preciso y ejecutado con la mayor frecuencia posible para anticipar fallos que puedan comprometer la continuidad del servicio o provocar daños mayores. En este marco, la termografía infrarroja aplicada mediante robots móviles representa una solución tecnológica de vanguardia.

Los robots tipo “carrito” están diseñados para desplazarse de forma autónoma o semiautónoma dentro de la subestación, guiados por mapas digitales o señales GPS de precisión local. Incorporan cámaras termográficas calibradas para capturar imágenes infrarrojas en tiempo real, combinadas con escáneres láser o sensores LiDAR que permiten construir modelos tridimensionales del entorno. A continuación se muestra una imagen representativa de este tipo de inspección de una subestación eléctrica.

Las principales ventajas de esta solución incluyen:

• Monitoreo continuo sin intervención humana: El robot puede operar de forma programada las 24 horas, incluso en ambientes con alta tensión o acceso restringido, minimizando la exposición del personal.
• Detección de fallos incipientes: Se identifican con alta sensibilidad zonas de sobrecalentamiento en transformadores, interruptores, seccionadores, aisladores o conexiones, antes de que ocurran fallos visibles.
• Alarmas y generación automática de reportes: El sistema puede emitir alertas en caso de detectar anomalías térmicas que superen umbrales preestablecidos y generar informes técnicos con imágenes, datos de temperatura y localización exacta del problema.
• Adaptabilidad al entorno: Gracias al escaneo láser, el robot ajusta su trayectoria en tiempo real para evitar obstáculos, identificar puntos de medición críticos y adaptarse a cambios topográficos o estructurales del sitio.

Este tipo de inspección inteligente forma parte de la nueva era de mantenimiento digital, alineada con los principios de la industria 4.0 y la gestión remota de infraestructuras energéticas. Su implementación permite extender la vida útil de los equipos, reducir costos operativos y mejorar la trazabilidad del mantenimiento realizado en activos críticos.

Importancia de la termografía robótica láser en la industria

La evolución de la inspección industrial está marcada por la integración de tecnologías que ofrecen mayor precisión, seguridad y autonomía operativa. La termografía robótica láser representa un avance clave en los ensayos no destructivos (END), permitiendo el análisis térmico detallado de componentes sin contacto, sin desmontaje y con alta repetibilidad. Esta tecnología, cuando se combina con plataformas robotizadas –aéreas o terrestres–, proporciona informacion importante en tiempo real, incluso en entornos hostiles, de difícil acceso o donde el riesgo humano es elevado.

La implementación de sistemas de termografía robótica no solo optimiza los procesos de mantenimiento predictivo, sino que también eleva los estándares de control de calidad, reduce el tiempo de parada operativa y mejora la toma de decisiones técnicas basadas en datos. Su aplicabilidad en sectores como la siderurgia, minería, manufactura, alimentos, energía y refinería la convierte en una herramienta transversal con alto impacto en la gestión de activos.

Conclusiones

La fusión de la termografía láser, la inspección robótica y las tecnologías de detección por infrarrojos está redefiniendo el panorama de las inspecciones industriales. Este enfoque multisensor permite a los ingenieros y a los equipos de control de calidad inspeccionar componentes complejos y de gran valor con una precisión y velocidad inigualables.

A medida que las industrias sigan demandando soluciones de inspección más precisas y automatizadas, el papel de los sistemas inteligentes basados en termografía no hará sino crecer. Al aprovechar los sensores avanzados, la automatización robótica y la evaluación sofisticada de datos, la termografía láser está preparada para convertirse en una metodología líder en el campo del mantenimiento predictivo y la supervisión del estado estructural.

Integre hoy soluciones de termografía robótica láser y transforme su estrategia de inspección hacia un modelo más inteligente, seguro y eficiente.

Referencias

1. https://www.mdpi.com/1424-8220/23/9/4444
2. Recent Advances in Active Infrared Thermography for Non-Destructive Testing of Aerospace Components. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5856039/
3. Automatic Detection and Identification of Defects by Deep Learning Algorithms from Pulsed Thermography Data. https://www.mdpi.com/1424-8220/23/9/4444
4. https://cea.hal.science/cea-04316587/file/Chapter_04_final.pdf