4. www.thermouav.com
3
La Termografia d’alta resolució
La radiació infraroja està associada sovint a la calor, ja que tots els objectes per sobre
el zero absolut emeten radiació principalment concentrada en la banda de l'infraroig
mitjà i tèrmic. Aquest fet permet la utilització d’aquestes longituds d’ona per a
determinar la temperatura d'objectes a distància. Aquesta tècnica s'anomena
termografia o, en el cas d'objectes molt calents, pirometria.
Figura 2: Espectre electromagnètic. L’àrea marcada es correspon amb la zona de l’espectre
utilitzada en les medicions termogràfiques.
Les càmeres tèrmiques detecten la radiació infraroja entre els 900 i els 1400 nm de
l'espectre electromagnètic i produeixen com a resultat una imatge on cadascun dels
píxels conté un valor de temperatura. Atès que la radiació infraroja és emesa per tots
els objectes en funció de la seva temperatura, d'acord amb la llei de la radiació d'un
cos negre, la termografia fa possible “veure” l'entorn amb o sense il·luminació visible.
La quantitat de radiació que emet un objecte s'incrementa amb la temperatura, per
tant, amb la termografia podem arribar a estudiar i monitoritzar variacions de
temperatures al llarg d’un interval de temps donat.
Figura 3: Exemple de termograma realitzat sobre un àrea amb sortida de gasos a alta
temperatura en un abocador de RSU.
6. www.thermouav.com
5
Figura 6: Interior de la cabina de control on es poden observar els diferents dispositius
de seguiment i control dels UAV’s.
Figura 7: Pantalla de seguiment dels UAV’s via GPS.
7. www.thermouav.com
6
Càmera tèrmica Miricle 307K-25 5193:
Resolució 640x480 píxels
Sensibilitat espectral 8µm-14µm
Temps de resposta 12 ms
Sensibilitat (sense lent) ≤ 50m Kº
Camp de visió 56,3º x 43,7º
Pes 175 g.
La inspecció tèrmica es realitza amb la càmera situada en posició zenital i controlada
per un giroscopi que permet parametritzar la posició del dispositiu amb totes les
variables espacials necessàries per a la correcta georreferenciació de les imatges:
Figura 8: Detall del sensor tèrmic utilitzat i emplaçament d’aquest en el UAV.
9. www.thermouav.com
8
El Dipòsit Elena de Cerdanyola del Vallès
El present estudi ha estat encarregat per el Consorci Parc de l'Alba i s’ha realitzat
sobre el dipòsit situat en el citat emplaçament, en la localitat de Cerdanyola del Vallès.
El conjunt de les dades tèrmiques que s’han utilitzat en el present informe es van
obtenir el dia 8 de febrer de 2013 entre les 7:15 i les 7:45 del matí, en condicions
meteorològiques òptimes per a la realització de mesures termogràfiques: absència de
sol directe, sense precipitació i vent en calma. El conjunt de dades visibles que s’han
utilitzat per a generar les ortofotografies es van obtenir el 5 de febrer de 2013 entre les
11:00 hores i les 11:30, en condicions meteorològiques òptimes per a la realització
d’aquest tipus de vol: sol baix, absència de precipitació i vent en calma.
El processament de les dades obtingudes durant la fase de treball de camp s’han
realitzat amb l’ajut de Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG) juntament amb eines de
processament d’imatges de Teledetecció, així com el suport de programes de
modelització i mosaicat d'imatges aèries.
Les dades de camp s’han obtingut mitjançant la utilització d’una càmera termogràfica
de darrera generació Miricle 307K-25 5193 juntament amb un sensor tèrmic Raytek
Raynger ST (veure annex per a més informació).
Figura 9: Localització geogràfica del dipòsit estudiat
10. www.thermouav.com
9
Figura 10: Delimitació de la zona d'estudi sobre la ortofotografia color obtinguda durant el
projecte. La zona marcada en línia discontínua blava representa el perímetre exterior que
delimitarà l'estudi termogràfic. Aquesta zona d'estudi representa una superfície total
aproximada de 15 Hectàrees.
Projecció UTM (Universal Transversa de Mercator) i sistema de referència WGS84.
11. www.thermouav.com
10
Objectius
L’objectiu principal del present estudi és detectar i delimitar la variació de
temperatura existent en superfície que permeti esbrinar, de manera indirecta, la
localització focus tèrmics en les diferents zones tant del mateix dipòsit com en els seus
límits exteriors. Aquest estudi pot servir com a punt de partida per al posterior anàlisi
amb d’altres tipus de sondes per a validar o corroborar l’existència de sortides de
gasos així com la seva composició química i possible procedència.
Metodologia de treball
L’estudi consta de tres fases diferenciades:
Fase 1: Inspecció aèria
La inspecció es realitza a diferents alçades i té com a principal objectiu obtenir una
visió sinòptica del conjunt de la zona d'estudi per tal de detectar les principals zones
de variació superficial de temperatura. La inspecció va començar el divendres 8 de
febrer de 2013 cap a les 7:15 A.M a uns 450 metres d’alçada i va anar baixant fins
aproximadament els 200 metres d’alçada. Es van destinar uns 20 minuts per a cobrir
tota l’àrea d’estudi i en total es van generar més de 780 imatges tèrmiques per al seu
posterior processament.
Durant aquesta fase també s'obtenen un seguit de punts de temperatura insitu que
permetran establir una correlació entre la temperatura captada per les sondes aèries i
la temperatura real sobre el terreny. Cal dir, però, que l'interessant de l'estudi no es
tant establir una temperatura absoluta de cada punt del terreny sinó més aviat establir
una temperatura de tipus relatiu entre les diferents zones. Tot i així, es realitzen les
correccions pertinents per que la temperatura final del mapa sigui el més ajustada a la
temperatura real sobre el terreny.
A partir de l’anàlisi de les dades obtingudes durant la inspecció aèria, l’estudi de camp
es focalitza a les àrees “anòmales” observades per tal d’optimitzar i concretar el temps
d’inspecció insitu.
Fase 2: Inspecció de camp
Permet observar detalladament totes les àrees "anòmales" detectades durant la
inspecció aèria prèvia. Aquesta inspecció es va dur a terme el mateix divendres 8 de
febrer de 2013 mitjançant una sonda tèrmica portàtil. Aquesta permet validar i
quantificar la temperatura de diferents punts singulars del dipòsit que posteriorment
s’utilitzaran també per a calibrar les temperatures obtingudes durant la fase aèria
anterior.
Fase 3: Treball de gabinet
Permet, un cop a l’oficina, analitzar i contrastar totes les imatges i dades obtingudes en
ambdues fases de l’estudi. Un cop localitzades i validades les àrees anòmales del
dipòsit, s’estudien amb detall tot el conjunt d’imatges tèrmiques i visibles obtingudes.
12. www.thermouav.com
11
Inspecció aèria (ortofotografia general)
Figura 11: Mosaic ortofotogràfic obtingut a partir de les imatges amb càmera visible realitzades
durant el dia 5 de febrer de 2013. Aquest s'ha realitzat a partir d'una sèrie de 8 imatges. El conjunt
d'imatges obtingudes s'han georeferenciat i ortorectificat amb software de fotogrametria i utilitzant
punts de control sobre el terreny i sobre cartografia de referència de l'Institut Cartogràfic de
Catalunya (ICC) a escala 1:5000. Totes les dades georeferenciades que surten en l'estudi es
basen en aquest primer document cartogràfic.
Projecció UTM (Universal Transversa de Mercator) i sistema de referència WGS84.
13. www.thermouav.com
12
Inspecció tèrmica (original)
40 ºC
10 ºC
2 ºC
0 ºC
Figura 12: Mosaic ortofotogràfic obtingut a partir de 6 imatges tèrmiques
obtingudes el dia 8 de febrer. El conjunt d'imatges obtingudes s'han
georeferenciat, ortorectificat i corregit a nivell de radiometria per poder ser
presentades amb una paleta de temperatures de tipus continu sobre el
terreny. Al mosaic tèrmic se li ha aplicat una transparència del 20% i es
presenta sobre la ortofotografia anterior, pe tal de poder relacionar millor
cada àrea de temperatura amb la realitat-terreny.
Projecció UTM (Universal Transversa de Mercator) i sistema de referència WGS84.
5 ºC
14. www.thermouav.com
13
Inspecció tèrmica (simplificada)
>40 ºC (0.07 Ha)
7 ºC - 15 ºC (1,20 Ha)
4 ºC - 6 ºC (3,60 Ha)
1 ºC - 3 ºC (0,58 Ha)
0 ºC - 1 ºC (0,57 Ha)
Figura 13: Mosaic tèrmic de la figura 12 aplicant algoritmes de unificació de clusters per tal
d'agrupar les zones amb igual temperatura i poder passar d'un mapa continu a un mapa més
discretitzat. Al mosaic tèrmic se li ha realitzat una transparència del 10% i es presenta sobre la
ortofotografia general de l'abocador.
Projecció UTM (Universal Transversa de Mercator) i sistema de referència WGS84.
15. www.thermouav.com
14
Inspecció tèrmica (simplificada + CAD)
>40 ºC
7 ºC - 15 ºC
4 ºC - 6 ºC
1 ºC - 3 ºC
0 ºC - 1 ºC
Figura 14: Mosaic tèrmic de la figura 12 aplicant algoritmes de unificació de clusters per tal
d'agrupar les zones amb igual temperatura i poder passar d'un mapa continu a un mapa més
discretitzat. Al mosaic tèrmic se li ha realitzat una transparència del 10% i es presenta sobre la
ortofotografia general de l'abocador i el CAD subministrat per els serveis tècnics del Parc de l'Alba.
Projecció UTM (Universal Transversa de Mercator) i sistema de referència WGS84.
16. www.thermouav.com
15
Inspecció de camp
A partir del processament i estudi de les imatges obtingudes durant la inspecció aèria
tèrmica s’han pogut detectar diferents sectors amb comportament tèrmic diferenciat de
la resta de la superfície adjacent. Aquests sectors s’han anat a inspeccionar insitu tant
a nivell visual com a nivell tèrmic, tot ajudant-nos d'una sonda portàtil de camp.
Mapa dels principals sectors amb temperatures diferencials:
1. Zona baixa del sector estudiat
2. Zona intermitja del sector estudiat
A
B
C
D
17. www.thermouav.com
16
Durant la fase de camp es procedeix a la inspecció insitu d’aquestes 4 sectors per tal
d’adquirir més informació i dades que ajudin a interpretar aquest comportament
diferencial.
Sector A: Perímetre exterior nord del dipòsit
Es tracta d'una zona amb terreny parcialment vegetat que en les imatges aèries
termogràfiques mostra uns punts de temperatura marcadament superior a la resta de
materials del seu entorn.
Un cop realitzada la inspecció insitu, es van detectar petites esquerdes (2-3 cm de
longitud) sobre el terreny on la mesura de temperatures realitzada amb la sonda
tèrmica va donar valors de entre 35 ºC a 45 ºC. La majoria d'aquestes esquerdes
anaven acompanyades de precipitat al seu entorn i algunes d'elles era aparent la
sortida d’algun tipus de gas.
No es va poder detectar un patró clar de distribució ja que algunes es trobaven
alineades i d'altres aïllades i properes a arbres. Aquest darrer fet pot fer pensar que la
migració del gas podia estar relacionada amb l'estructura i distribució de les arrels dels
arbres, utilitzant-les com a via preferent d'evacuació cap a la superfície.
Foto 1
Foto 2
Foto 3Foto 4
Fotos 5 i 6
Fotos 7 i 8
18. www.thermouav.com
17
Fotografia 1
Fotografia 2
Fotografia 1: Esquerda detectada en el sector A. Al llarg de la mateixa s'observen
punts amb temperatures que van del 25ºC als 45ºC.
Fotografia 2: La temperatura que marca la sonda tèrmica s’aproxima als 46 ºC i de
ben segur que es la causant de les anomalies tèrmiques observades durant la
termografia aèria en aquesta zona. En aquest punt també es pot observar visualment
la sortida de gasos.
Foto 2
19. www.thermouav.com
18
Fotografia 3
Fotografia 4
Fotografia 3: Petit orifici detectat en les proximitats d'un arbre. La temperatura de la
sonda marca més de 35 ºC i es poden observar, amb un color marró fosc,
precipitats en les zones adjacents de l’orifici.
Fotografia 4: Petits orificis detectat en les proximitats d'un altre arbre. La
temperatura de la sonda marca més de 30 ºC i es poden observar, amb un color
marró fosc, precipitats en les zones pròximes als orificis.
20. www.thermouav.com
19
Fotografia 5
Fotografia 6
Fotografies 5 i 6: Petits orificis i esquerdes detectats en el tal·lus exterior del
dipòsit. La temperatura mesurada amb la sonda tèrmica va dels 20 ºC als 25 ºC.
No s’observa presència de precipitat al voltant dels orificis de sortida ni sortida de
gasos.
21. www.thermouav.com
20
Fotografia 7
Fotografia 8
Fotografies 7 i 8: En aquestes zones la imatge tèrmica aèria detecta punts d’alta
temperatura similars als mostrats en les imatges anteriors. S’ha realitzat una
inspecció insitu i no s’han pogut localitzar el/s focus donat la forta presència de
vegetació que mostra l’emplaçament. Cal tenir present que les esquerdes poden
ser de pocs cm i estar cobertes de vegetació, amb la qual cosa es proposa un
desbrossat si es volen trobar els punts exactes.
22. www.thermouav.com
21
Sector B: Zona nord interior al dipòsit
Es tracta de la zona que es troba situada en la cota més alta del dipòsit. Aquesta mostra
una petita variació tèrmica general respecte al zona sud. Durant el treball de camp
posterior s’ha constatat la presencia d’una esquerda transversal coincident, segons
informació dels tècnics responsables, amb la localització de la lamina lateral de PEAD
(traça vermella en la imatge). Aquesta esquerda mostra temperatures de 3-5 ºC superiors
respecte l’entorn. Aquest fet constata una possible migració i sortida de gas i pot ser la
causa de la variació tèrmica de tot aquest sector respecte la zona sud del dipòsit. En la
imatge també es poden observar clarament la temperatura més alta vinculada als 4 pous
d’extracció en funcionament.
IMPORTANT: Cal tenir en compte que en algunes d’aquestes zones s’ha estat realitzant
treballs de remoguda de terres i això pot afectar a la humitat del material superficial, la
seva emissivitat tèrmica i per tant la temperatura que la sonda aèria ha captat. Per tant, la
distribució tèrmica superficial pot arribar a estar emmascarada per aquest conjunt de
factors indicats.
Fotos 9 i 10
Fotos 11 i 12
23. www.thermouav.com
22
Fotografia 9
Fotografia 10
Fotografies 9 i 10: Imatge aèria i de camp on s’observa clarament l’esquerda mencionada.
Tot i els moviments de terra realitzats, aquesta es suficientment visible i mostra un
comportament tèrmic ( 3-5 ºC superior a la resta) que es indicatiu d’una sortida de gas per
la mateixa.
24. www.thermouav.com
23
Fotografia 11
Fotografia 12
Fotografies 11 i 12: Imatges de la zona nord del dipòsit on es poden observar els
moviments de terra recents. Aquests poden haver emmascarat altres possibles
esquerdes i/o orificis similars als que s’han trobat en el perímetre exterior i la part
superior d’aquest sector.
25. www.thermouav.com
24
Sector C: Zona industrial INCECOSA
En el sector oest de la zona d’estudi es troba la nau de la industria INCECOSA que
presenta diferents anomalies tèrmiques. Es constata la presencia de 2 tipus de superfície
(asfalt i terra). Un cop realitzada la inspecció de camp, no s’ha observat cap tipus
d’esquerda o orifici en la zona d’asfalt tot i ser ben paleses diferencies tèrmiques
observades des de la imatge aèria. Aquesta variació de temperatura es pot explicar per
les següents variables que es troben únicament en aquest emplaçament:
1. Restes de fogueres que s’han observat en la zona i que s’ha constatat que realitzen els
treballadors per escalfar-se durant els torns de matinada (punt amb temperatures superiors
a 40 ºC que s’observa pròxim a la nau industrial)
2. Alta variabilitat de materials presents en la zona i amb diferent tipus de cobertura (lones,
plàstics, PVC, etc...) aquest fet fa variar la emissivitat del material i per tant la resposta
tèrmica. A part, alguns d’aquests materials s’acumulen i mouen des de l'interior de la nau
industrial, amb la qual cosa pot fer variar la temperatura respecte els materials adjacents.
3. La majoria de la zona es troba asfaltada, amb la qual cosa la inèrcia i resposta tèrmica es
possible que variï degut al reescalfament diürn i el posterior refredament durant la nit.
Dins d'aquesta zona hi ha un sector (fletxa vermella) que no es troba sobre zona asfaltada
on s’observen diferents zones amb anomalies tèrmiques al voltant dels 5-7ºC. Durant el
treball de camp posterior, s’hi ha detectat diferents esquerdes en altres emplaçaments del
mateix sector al llarg del límit exterior del dipòsit.
Foto 15
Límit zona asfaltada
27. www.thermouav.com
26
Fotografia 15
a) Esquerdes detectades amb increment de temperatura de 5-7ºC
b) Diferents tipus de materials
c) Zona de presència i moviment de vehicles des de les 7:30-8:00 AM
d) Sortides de ventilació i zones on els treballadors realitzen foc per escalfar-se durant
les primeres hores de la matinada.
e) Terreny asfaltat en gran part del recinte. Les superfícies d’asfalt conserven el calor
acumulat durant el dia i l’alliberen lentament durant la nit. Aquest fet pot ser el
responsable de les diferències de temperatura observades respecte el dipòsit.
B
D
C
D
E
A
Límit zona asfaltada
28. www.thermouav.com
27
Sector D: Zona de tal·lus dels sector sud
Al sud de l'abocador, en la seva part exterior, les imatges tèrmiques han detectat una
anomalia de tipus lineal. La inspecció visual insitu no ha detectat cap tipus d'esquerda o
orifici que es pugui lligar a aquesta variació tèrmica però si que ha constatat la presència
de materials de composició química molt diversa: ciment armat amb restes de varilles
metàl·liques, lones de geotèxtil, tuberies de PVC i materials terrígens diversos.
Foto 12
29. www.thermouav.com
28
Fotografia 16
Fotografia 16: En aquesta imatge s'observa la diferent composició del tal·lus. En
les mesures realitzades amb la sonda tèrmica de mà, s’ha constatat que la tuberia
de PVC que apareix en la imatge presenta una temperatura superior a la del
material del voltant (5 - 7 ºC). Segons inspecció de visu, aquesta tuberia es troba
en desús i no transporta cap tipus de fluid.
Si bé es cert que les mesures de temperatura mencionades es van dur a terme
durant el dia, també es cert que l’aire contingut dins d’aquesta tuberia queda
escalfat durant el dia i lentament es va refredant durant la nit. Per tant, es plausible
pensar que la lineació tèrmica observada durant la inspecció tèrmica aèria pugui
ser deguda simplement a la suma de la resposta tèrmica diferencial de la tuberia
de PVC degut a l'aire escalfat contingut així com a la seva pròpia inèrcia tèrmica
diferencial respecte el ciment o el sòl adjacent.
30. www.thermouav.com
29
Conclusions i recomanacions
Les conclusions finals que es poden extreure del vol i inspecció tèrmica realitzada
sobre el dipòsit Elena del Parc de l'Alba són les següents:
Dels 4 sectors discretitzats en aquest estudi, son els sectors A, B i C els que
presenten unes anomalies tèrmiques detectables i quantificables tant durant la
inspecció aèria tèrmica com durant la posterior inspecció insitu. Sense poder entrar en
la causa o motius de tals anomalies (que requeriria d'un coneixement molt més alt del
tipus de material, disposició, origen, distribució dels elements d’extracció, etc...), el que
sembla demostrat es que existeix una sortida de gasos de l’abocador Elena i que
aquesta pot arribar a ser superior als 40 ºC en la majoria dels casos, sobretot en el
sector A.
La majoria de les sortides amb mes diferencia tèrmica es troben en el sector A i s’han
pogut detectar insitu gràcies a la cartografia que ens proporciona el treball aeri tot i que
degut a la densitat de vegetació i acumulació de materials diversos en alguns sectors,
no s’ha pogut localitzar el 100% dels punts de sortida. En aquest cas, si es volguessin
localitzar, caldria realitzar una neteja del sotabosc per poder accedir-hi amb les sondes
tèrmiques de ma.
31. www.thermouav.com
30
Amb les dades de que es disposen no es pot assegurar l’origen d’aquestes sortides de
gasos ja que el focus causant i la sortida dels mateixos pot estar en un radi força ampli
a la rodona del punt de sortida.
Pel que fa al sector C, (zona no asfaltada), aquesta presenta unes característiques
força similars en quant a morfologia de les esquerdes i orificis tot i que la temperatura
de sortida del gas es força inferior a la detectada en el sector A.
El sector B presenta, a nivell morfològic, unes característiques força diferents
respecte les altres zones estudiades ja que l’anomalia es concentra en una llarga
esquerda d’uns 100 metres de longitud coincident amb la localització de la làmina
perimetral de PEAD (PoliEtilè d’Alta Densitat) del dipòsit. El handicap en aquest cas es
que la majoria d’aquest sector es troba remogut recentment i aquest fet pot haver
emmascarat o amagat d’altres esquerdes o orificis que, en la majoria de casos, són la
prova concloent i permeten identificar el punt exacte de les anomalies. En aquest cas,
si que s'observa un increment general de tota la zona tot i que, com ja s'ha apuntat en
la part descriptiva, la diferencia de textura i humitat del material remogut respecte el no
remogut pot ser el causant d'aquests 3-4 ºC de diferència respecte la resta del dipòsit.
Respecte les zones C (zona asfaltada) i D, la diferent resposta tèrmica observada es
podria justificar més per el tipus de material (asfalt, ciment, forjats, geotèxtils, ...) i
altres causes d’origen merament antròpic (fogueres, trànsit de vehicles, etc...). La
excepció en aquestes zones, podria ser un petit sector descrit e indicat en la plana 23.
En aquesta petita esquerda, la temperatura que marca la sonda tèrmica s’aproxima als 46 ºC i
de ben segur que es la causant de les anomalies tèrmiques observades durant la termografia
aèria.
32. www.thermouav.com
31
La resta de zones amb diferències de temperatura que s’observen el la imatge es
consideren relacionades i justificables per la existència de diferents tipus de materials
que provoquen una petita variació tèrmica degut a la seva pròpia composició o estat.
El present estudi ha estat realitzat sota la supervisió tècnica i direcció dels
responsables de l’empresa SITEM, Consultoria Tècnica en Sistemes d’Informació
Geogràfica i Teledetecció S.L.U.
Oscar Miralles i Ruich
Director
Barcelona a 23 de febrer de 2013