Metodología de evaluación de recubrimientos para aplicaciones termográficas a baja temperatura

Ver el calor con mayor nitidez

Las cámaras infrarrojas nos permiten “ver” el calor sin tocar lo que medimos, ya sea la pared de un edificio, una pieza de un avión o la piel humana. Pero hay un inconveniente: las superficies brillantes o de emisividad desconocida pueden engañar a la cámara y provocar errores de temperatura de varios grados. Este artículo explica cómo diseñar y ensayar recubrimientos negros especiales, pulverizados sobre una superficie, para que las cámaras infrarrojas puedan leer la temperatura de manera más precisa y fiable en situaciones cotidianas de baja temperatura.

Por qué importan los recubrimientos superficiales

Las cámaras infrarrojas no miden la temperatura directamente; detectan la radiación térmica invisible que emite una superficie. La intensidad con que una superficie emite esa radiación se denomina emisividad. Los metales brillantes, por ejemplo, emiten poco y reflejan mucha radiación del entorno, de modo que la cámara puede confundir las reflexiones con el calor real de la superficie. Los autores muestran que una solución práctica es cubrir esas superficies problemáticas con un recubrimiento de referencia bien comportado. Este recubrimiento debe actuar como una capa estable, casi perfectamente negra, que domine lo que la cámara ve, independientemente de lo que haya debajo.

Las cuatro funciones de un recubrimiento ideal

Según el estudio, un buen recubrimiento termográfico debe cumplir cuatro funciones a la vez. Primero, debe bloquear la radiación procedente del material subyacente, en lugar de dejar que ésta lo atraviese. Segundo, debe absorber casi toda la radiación incidente en lugar de reflejar el entorno hacia la cámara. Tercero, no debe comportarse como aislamiento térmico que enfríe o caliente significativamente la superficie solo por estar presente, lo que implica que debe ser delgado y razonablemente conductor del calor. Cuarto, su emisividad efectiva para una cámara y un ángulo de visión determinados debe conocerse y mantenerse estable, de modo que los usuarios puedan introducir un valor fiable en su software en lugar de adivinar. El recubrimiento también debe ser fácil de pulverizar, uniforme sobre grandes áreas y estable mecánica y térmicamente hasta la temperatura de servicio prevista.

Hoja de ruta de ensayo en tres pasos

Los autores presentan una metodología estructurada en tres pasos para comprobar si una pintura en spray comercial puede servir como recubrimiento de referencia. En el Paso 1 realizan una “verificación termográfica” usando espectrómetros sensibles al infrarrojo para medir cuánto transmite y emite el recubrimiento en el mismo rango de longitudes de onda que una cámara típica (7,5–13 micrómetros). A continuación, calientan las muestras recubiertas hasta 120 ºC y repiten las mediciones a temperatura ambiente para ver si las propiedades han cambiado. Se aplican valores límite estrictos: la transmisión debe ser igual o inferior al 1 %, la emisividad igual o superior a 0,7, y los cambios tras el calentamiento deben permanecer dentro de un punto porcentual, sin fisuras ni desprendimientos visibles.

Del spray a una capa fiable

El Paso 2 aborda algo más práctico: cómo pulverizar el recubrimiento para que cualquier persona pueda reproducirlo. El equipo ensaya un producto en aerosol específico (LabIR HERP-LT) pidiendo a varios operarios que pulvericen múltiples muestras usando una distancia, velocidad y número de pasadas definidos. Comprobaron cómo varían el espesor de la capa, la transmisión y la emisividad de una muestra a otra. Para la pintura seleccionada, ocho pasadas lentas desde 30 cm generaron una capa de aproximadamente 45–50 micrómetros de espesor con transmisión por debajo del 1 % y emisividad cercana a 0,95, y estos valores fueron altamente repetibles. También estiman cuánta pintura se necesita para cubrir un metro cuadrado, un detalle práctico importante para usuarios reales.

Fijando los números de rendimiento

En el Paso 3, los autores determinan los números clave que los ingenieros realmente necesitan. Usando placas calentadas y cámaras infrarrojas, miden la emisividad efectiva del recubrimiento tal como la ve una cámara real a distintos ángulos de visión. Para el recubrimiento probado, la emisividad es de aproximadamente 0,96 cuando la cámara mira casi de frente, pero disminuye a medida que el ángulo se hace más rasante, especialmente por encima de unos 50 grados. También monitorizan la emisividad durante 40 minutos a 100 ºC y observan que se mantiene muy estable. Finalmente, miden la conductividad térmica y confirman que, aunque el recubrimiento conduce el calor de forma relativamente pobre, su efecto se tiene en cuenta definiendo la emisividad respecto a la temperatura en la interfaz entre el recubrimiento y el material base.

Qué significa esto en la práctica

Para quienes no son especialistas, la conclusión es que usar simplemente una “pintura negra” no basta para garantizar lecturas infrarrojas de temperatura precisas. El recubrimiento debe comprobarse y caracterizarse de forma sistemática, tal como se describe en esta hoja de ruta de tres pasos. Cuando un recubrimiento supera todos los criterios, como lo hizo el spray probado para temperaturas de hasta 120 ºC, se convierte en una herramienta de confianza: los usuarios pueden pulverizarlo sobre superficies problemáticas y convertir con seguridad las imágenes de la cámara en temperaturas reales, mejorando el diagnóstico en campos que van desde auditorías energéticas hasta pruebas de componentes.

Cita: Honnerová, P., Veselý, Z., Matějíček, J. et al. Coating evaluation methodology for low-temperature thermographic application. Sci Rep 16, 6090 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37319-y

Palabras clave: termografía infrarroja, recubrimiento de emisividad, temperatura sin contacto, imagen térmica, recubrimientos superficiales