Termografía infrarroja, lo que el ojo no ve

Las llamas proporcionan información muy valiosa que ayuda a conocer cómo se comportará un incendio o cuál es la manera más adecuada de extinguirlo o de prevenirlo. Desde hace 15 años, el Centro de Estudios del Riesgo Tecnológico (CERTEC) de la UPC utiliza la técnica de la termografía infrarroja (TIR) para saber qué nos dice el fuego y cómo actúa. Mediante cámaras térmicas se puede medir la distribución superficial de temperaturas de un objeto sin tener contacto con él. "En lugar de captar la radiación en la gama visible del espectro, como hace cualquier otra cámara convencional, lo que hacen es trabajar en la gama de radiación infrarroja y así obtienen la imagen", explica Elsa Pastor desde el CERTEC. "La distribución superficial de temperaturas se representa en diferentes colores, de manera que cada píxel proporciona un valor equivalente a una temperatura", señala. Se trata de una técnica basada en el hecho de que todos los objetos, por estar a una temperatura superior al cero absoluto, emiten radiación electromagnética.

Una cámara térmica (o cámara TIR) no es una herramienta convencional ni de uso común. Sus características específicas hacen que su coste sea bastante elevado. "La más sencilla en aplicaciones de investigación puede tener un precio de unos 50.000 euros", explica Elsa Pastor. Las que ofrecen prestaciones más elevadas tienen un coste de cerca de 140.000 euros.

En cuanto a su funcionamiento, y de manera resumida, la cámara capta la radiación que emiten los objetos y después, con un software, convierte los datos en una imagen que muestra la distribución superficial de temperaturas del objeto observado.

Pero, ¿para qué sirven estas imágenes? "En el campo industrial, por ejemplo, se utilizan para saber dónde se encuentran los llamados puntos calientes, aquellas zonas de las instalaciones que pueden ser origen de accidentes", explica Joaquim Casal, director del CERTEC. "Por poner un ejemplo, las compañías eléctricas realizan periódicamente vuelos con helicópteros y cámaras TIR para detectar dónde se encuentran estas zonas peligrosas, para tratar de evitar incendios provocados por su red", asegura. Su grupo se dedica a estudiar incendios en la industria química y el sector energético. "Son relativamente poco conocidos y es necesario analizarlos para poder predecir qué pasará", dice Casal.

Con este objetivo, el CERTEC lleva a cabo diferentes pruebas para obtener la información necesaria. "Encendemos fuegos en balsas de hasta 28 metros cuadrados de superficie, llenas de gasolina o gasóleo, los estudiamos y después hacemos la modelización matemática", señala. "También hemos tratado con fugas de gas propano los llamados chorros de fuego, que se pueden producir en una tubería perforada, por ejemplo", explica. "Es una cuestión poco conocida", añade.

El CERTEC ha desarrollado cuatro proyectos de investigación para el Ministerio de Educación y Ciencia. Ha analizado el comportamiento de los incendios en derrames de hidrocarburos líquidos y gaseosos. "Un software diseñado ad hoc ha permitido sincronizar esta información con la de otras variables: velocidad de la combustión, ruido, velocidad del viento, humedad relativa, etcétera", explica Casal. El tratamiento y el análisis de los datos ha ampliado el conocimiento que se tenía de este tipo de incendios, y ha mejorado significativamente el modelo matemático que permite predecir sus efectos sobre las personas o los equipamientos. Es una información muy útil para mejorar la seguridad de las instalaciones industriales.

Con todo, no es la única aplicación que se le da a esta metodología. Elsa Pastor se encarga de analizar esta información desde la vertiente de los incendios forestales. "La TIR es una herramienta muy adecuada para monitorizar un incendio en el bosque, porque la gran cantidad de humo que se produce normalmente tapa las llamas", afirma. "De esta manera, podemos calcular su velocidad de propagación, que es el dato clave para predecir su comportamiento, tanto operativamente para los bomberos como desde un punto de vista preventivo", explica. A veces, los investigadores se trasladan al lugar donde se está produciendo un incendio para hacer los análisis in situ. "Es cierto que lo hemos hecho, pero en estos casos lo más importante son las tareas de los servicios de emergencia. Con los incendios experimentales hemos conseguido sacar datos de mayor calidad ", afirma Elsa Pastor. "Desde el punto de vista de la investigación de incendios, la comunidad científica está desarrollando herramientas de simulación. Si se tienen las características topográficas y las del combustible, estas herramientas permiten fijar un punto de ignición, simular el avance de un incendio ", concluye.

El CERTEC ha realizado diversos proyectos para las administraciones locales y estatales, así como proyectos de colaboración internacionales para estudiar el comportamiento de los incendios forestales. Se ha trabajado en el laboratorio, reproduciendo pequeños frentes de incendios a escala reducida; se ha experimentado también en el campo bajo condiciones controladas, simulando frentes de incendio equivalentes a incendios forestales de alcance limitado y, por último, se ha trabajado en condiciones experimentales a gran escala, reproduciendo la intensidad de los grandes incendios forestales. En todos estos escenarios, la TIR ha sido utilizada, por un lado, para localizar con precisión la posición de todo el perímetro de fuego y extraer datos sobre su velocidad de propagación y, por otro, para analizar la geometría y la potencia emisiva de las llamas. Últimamente, miembros del CERTEC han realizado medidas de este tipo en Australia y Nueva Zelanda, en el marco de un convenio de colaboración con instituciones de estos países.

Cuantificar los resultados de la labor realizada por estos investigadores e investigadoras no es fácil. Elsa Pastor se muestra esperanzada: "Quiero pensar que a corto o medio plazo habremos aportado nuestro grano de arena para evitar incendios y ayudar a extinguirlos". Desde el campo en el que trabaja Joaquim Casal, la plasmación del trabajo es más tangible. Así, Casal afirma: "Con el resultado de nuestra investigación podemos aconsejar, por ejemplo, que una nave se construya de una determinada manera o que se adopten las medidas necesarias para que elementos de la industria, como un tanque con combustible, se sitúen a una distancia determinada para evitar un accidente".

Sin obstáculos, sin fugas

Los usos de la TIR no se acaban en el ámbito de la prevención y el conocimiento de los incendios. Existen otros grupos de la UPC que utilizan esta técnica en sus investigaciones. Éste es el caso del Centro Experimental de Refrigeración y Climatización (CERC), que se dedica a la certificación energética de edificios y al desarrollo de nueva tecnología. "Lo que hacemos es comprobar si los edificios o sistemas de refrigeración o climatización están aislados adecuadamente, que no haya fugas de calor que a simple vista no se puedan detectar", explica Óscar Ribé desde el CERC. Esta tarea se lleva a cabo porque las edificaciones deben cumplir la normativa energética vigente. Ribé resume cómo trabajan en el CERC: "Con una cámara térmica comprobamos si existen estas fugas y así sabemos si el aislamiento está bien distribuido por las paredes", añade.
El valor añadido que ofrece esta técnica está en su capacidad de traspasar la protección metálica de estas instalaciones y señalar el problema. Desde el punto de vista de Ribé, "es en los edificios más antiguos donde se producen más incidencias de este tipo porque, con el tiempo, el material se deteriora y se producen las fugas".


Calores que delatan

Los usos de la termografía infrarroja abarcan diferentes ámbitos y sectores. Sin ir más lejos, las fuerzas de seguridad de diferentes países utilizan esta técnica en sus tareas. Es muy usada, por ejemplo, en el control de las costas y las fronteras, entornos en los que es necesaria una capacidad máxima de observación y detección.
Por otro lado, la técnica se está empezando a utilizar también en el diagnóstico médico y representa una herramienta útil para diferentes terapias. Este método proporciona un mapa térmico de la superficie corporal en tiempo real y presenta la ventaja añadida de no necesitar contacto físico. La TIR ayuda a detectar diferentes tipos de cáncer (de piel, de mama, etcétera), se usa en las operaciones a corazón abierto, en la valoración de quemaduras corporales o en la localización de patologías en huesos y músculos, entre otras muchas cosas. En la medicina veterinaria también se utiliza esta técnica. Como el calor es uno de los principales signos que presentan las infecciones y las lesiones en animales, los veterinarios trabajan con la TIR para detectar las zonas calientes en las fases iniciales.