Modelo de estimación diferencial de la propagación térmica en 3D mediante diferencias finitas

Resumen

En el presente artículo se presenta el desarrollo de un nuevo modelo matemático basado en la discretización por diferencias finitas del modelo de Fourier de propagación del calor en 3D, a partir del cual se propone una nueva técnica para detectar defectos en láminas de material compuesto, inspeccionadas mediante un experimento de Termografía Activa Pulsada (TP). El modelo discreto generado es fácilmente adaptable a la estructura de un filtro espacial, que al aplicarlo a la secuencia de imágenes infrarrojas adquiridas en tal experimento, permite contrastar adecuadamente las posibles zonas defectuosas internas con respecto a las zonas sanas del material. Para evaluar el desempeño de la técnica propuesta, se utilizan secuencias térmicas artificiales a través del programa ThermoCalc6L, con el cual es posible calcular las distribuciones dinámicas de la temperatura en capas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación térmica. Los resultados muestran que en una secuencia de imágenes con información de temperatura, el método propuesto ofrece una mejor diferenciación entre los defectos y la información térmica de fondo con respecto a otros métodos comunes como el Contraste Absoluto Diferencial (CAD), y se ejecuta más rápidamente que el método clásico de filtrado térmico en 3D.