Diseño de un sistema low-cost para la medida de la difusividad térmica mediante termografía infrarroja

Abstract

En las últimas décadas, las técnicas más comunes utilizadas para medir la difusividad térmica de sólidos utilizando la termografía infrarroja se basan en la iluminación modulada y la iluminación pulsada. Han resultado ser métodos fiables pero con una gran sofisticación técnica y un coste asociado elevado.

En este trabajo, se propone un diseño de un sistema para la medida de la difusividad térmica mediante termografía infrarroja de sólidos utilizando la iluminación continua. Se persigue un modelo sencillo y de bajo coste (low-cost) que cuente con una cámara infrarroja de gama baja y con un láser de baja potencia.

Primeramente, se ha obtenido la solución analítica de la temperatura superficial para una muestra térmicamente gruesa y una muestra térmicamente delgada bajo una iluminación continua proporcionada por un haz láser gaussiano enfocado. Para cada caso concreto se estudian dos situaciones, considerando condiciones adiabáticas y teniendo en cuenta pérdidas por convección y radiación.

Los ensayos experimentales se llevaron a cabo con una cámara de vídeo infrarroja que graba y registra los cambios de temperatura en la superficie de la muestra. Realizando un ajuste por mínimos cuadrados de los perfiles radiales de temperatura, se obtiene la difusividad térmica del material con gran precisión. Además de las medidas experimentales, se ha hecho una simulación para reproducir el funcionamiento de una cámara infrarroja de menor resolución espacial. Los valores así obtenidos coinciden con los valores proporcionados por el sistema de alta resolución, corroborando la validez del sistema de bajo coste propuesto.