H2("Objetivo general"),
P("Diagnosticar el estado térmico de una batería de alto voltaje para vehículos eléctricos mediante la aplicación de termografía infrarroja durante ciclos de carga y descarga, con la finalidad de identificar patrones anómalos de temperatura y establecer un protocolo de inspección preventiva no invasiva."),
H2("Objetivos específicos"),
Mixed([{ text: "1. " }, { text: "Caracterizar el perfil térmico de las celdas de la batería mediante el registro y análisis de imágenes infrarrojas durante diferentes ciclos de carga y descarga." }]),
Mixed([{ text: "2. " }, { text: "Identificar patrones de temperatura anormales y puntos calientes asociados a fallas internas y degradación de celdas." }]),
Mixed([{ text: "3. " }, { text: "Proponer un protocolo de inspección y diagnóstico preventivo basado en los mapas térmicos obtenidos, que permita evaluar la salud de la batería de forma no invasiva." }]),
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H1("Marco Teórico"),
P("El presente marco teórico organiza, a partir de literatura científica reciente, los fundamentos conceptuales necesarios para sustentar el diagnóstico térmico de baterías de alto voltaje (HV) mediante termografía infrarroja. Se abordan, en primer lugar, los principios físicos de la técnica; en segundo lugar, la arquitectura y el comportamiento térmico de los paquetes de baterías de iones de litio empleados en vehículos eléctricos (VE); en tercer lugar, los mecanismos de degradación y falla que originan anomalías térmicas; en cuarto lugar, el estado del arte de la termografía infrarroja aplicada específicamente al diagnóstico de baterías; y, finalmente, los elementos que sustentan un protocolo de inspección preventiva no invasiva."),
H2("1. Fundamentos físicos de la termografía infrarroja"),
P("La termografía infrarroja (IRT, por sus siglas en inglés) es una técnica de medición sin contacto que permite estimar la temperatura superficial de un objeto a partir de la radiación electromagnética que este emite en la banda infrarroja del espectro. Todo cuerpo con temperatura superior al cero absoluto emite energía radiante cuya intensidad y distribución espectral dependen de su temperatura, de acuerdo con la ley de Planck, mientras que la emisividad del material determina qué proporción de esa radiación corresponde efectivamente a un cuerpo negro ideal (Usamentiaga et al., 2014). Estos principios permiten convertir la energía infrarroja captada por un sensor en una imagen o mapa térmico bidimensional, en el cual cada píxel representa un valor de temperatura relativa de la superficie observada."),
P("Como técnica de ensayo no destructivo (END), la termografía infrarroja puede operarse en modo pasivo, cuando se registra el calor generado internamente por el propio objeto durante su funcionamiento normal, o en modo activo, cuando se aplica un estímulo térmico externo controlado para revelar discontinuidades subsuperficiales (Li et al., 2025). Para el diagnóstico de baterías en operación, el modo pasivo resulta especialmente pertinente, ya que el calor generado por los procesos electroquímicos internos durante la carga y la descarga constituye, en sí mismo, la señal de interés a interpretar."),
H2("2. Baterías de alto voltaje en vehículos eléctricos y su comportamiento térmico"),
P("Las baterías HV empleadas en vehículos eléctricos están conformadas por celdas de iones de litio agrupadas en módulos y, a su vez, en paquetes, interconectados eléctricamente para alcanzar los niveles de voltaje y capacidad requeridos por el sistema de tracción. Durante los ciclos de carga y descarga, estas celdas generan calor como consecuencia de reacciones electroquímicas, de la resistencia interna del propio material y de las corrientes de carga aplicadas, por lo que el control térmico resulta determinante tanto para el rendimiento como para la seguridad del sistema (Hwang et al., 2024). Un desempeño térmico adecuado exige mantener las celdas dentro de un rango de temperatura óptimo y, sobre todo, garantizar la uniformidad térmica entre celdas, puesto que las diferencias de temperatura dentro de un mismo módulo aceleran el envejecimiento heterogéneo y reducen la vida útil del sistema (Harish Kumar et al., 2025)."),
P("Diversos estudios sobre sistemas de gestión térmica de baterías (BTMS) coinciden en que la eficacia de estos sistemas depende de una monitorización térmica precisa y de cobertura espacial suficiente, ya que los sensores puntuales tradicionales —termopares o termistores— solo capturan la temperatura en ubicaciones discretas y pueden no detectar gradientes localizados que se desarrollan entre los puntos de medición (Hwang et al., 2024). Esta limitación constituye una de las principales justificaciones técnicas para incorporar técnicas de imagen térmica de cobertura completa, como la termografía infrarroja, en los procesos de inspección y validación de estos sistemas."),
H2("3. Mecanismos de degradación y fallas térmicas en baterías de iones de litio"),
P("El envejecimiento de las baterías de iones de litio obedece a mecanismos internos complejos que incluyen la pérdida de inventario de litio cinéticamente disponible, asociada principalmente al crecimiento de la interfaz sólido-electrolito (SEI) sobre el ánodo, y el depósito metálico de litio (lithium plating) cuando las condiciones de carga —corrientes elevadas o bajas temperaturas— favorecen esta reacción parásita en lugar de la intercalación normal (Hosen et al., 2023). A estos procesos se suman la degradación estructural de los materiales de electrodo y el incremento progresivo de la resistencia interna de la celda, factores que en conjunto reducen la capacidad utilizable y modifican la respuesta térmica de la batería frente a un mismo régimen de corriente."),
P("Cuando estos mecanismos de degradación se agravan o coexisten con fallas de fabricación, conexiones de alta resistencia o defectos internos, pueden derivar en cortocircuitos internos y, en los casos más severos, en un fenómeno de fuga térmica (thermal runaway), caracterizado por una reacción exotérmica autosostenida que compromete la seguridad del vehículo (Hu et al., 2024). La revisión de Zhao et al. (2024) sobre métodos de diagnóstico de fallas en baterías de iones de litio señala que estas anomalías internas suelen manifestarse externamente como variaciones anómalas de temperatura antes de traducirse en fallas eléctricas detectables por los sistemas de gestión de batería convencionales, lo cual respalda el valor diagnóstico de las señales térmicas como indicador temprano."),
P("En este sentido, distintos autores han documentado que las celdas degradadas exhiben patrones térmicos distintivos respecto de celdas nuevas: tasas de calentamiento más rápidas, distribuciones de temperatura menos homogéneas en la superficie de la celda y una evolución térmica que se estabiliza en etapas más tempranas del proceso de descarga (Ni et al., 2025). Estos hallazgos sustentan la premisa central del presente estudio: que el estado de salud interno de una celda deja una huella térmica identificable mediante imágenes infrarrojas."),
Figure("/home/claude/figs/figura2.png", 460, 253),
Caption("Figura 2"),
Nota("Nota. Clasificación de los principales mecanismos de degradación y su manifestación térmica observable mediante termografía infrarroja. Elaboración propia con base en Hosen et al. (2023), Hu et al. (2024) y Ni et al. (2025)."),
H2("4. Termografía infrarroja aplicada al diagnóstico de baterías"),
P("La aplicación de la termografía infrarroja al diagnóstico de baterías de iones de litio ha sido explorada desde perspectivas experimentales complementarias. Stoynova et al. (2023) emplearon el registro sistemático de imágenes térmicas sobre distintas posiciones de la superficie de baterías para generar conjuntos de datos representativos de su comportamiento térmico completo, demostrando que esta metodología facilita tanto la detección temprana de fallas como la identificación de zonas de interés para un diagnóstico más detallado. En una línea similar, Giammichele et al. (2022) caracterizaron el comportamiento térmico y eléctrico de celdas cilíndricas de iones de litio mediante termografía infrarroja, evidenciando la relación entre los parámetros de operación eléctrica y la distribución superficial de temperatura."),
P("Otros trabajos han extendido esta técnica a configuraciones de paquete completo: Glavaš et al. (2022) analizaron en detalle el comportamiento térmico de un paquete de baterías mediante termografía infrarroja como estudio de caso, mientras que Sequino y Vaglieco (2021) exploraron el uso de mediciones infrarrojas de temperatura para la estimación en línea del estado de carga de una batería de polímero de litio, lo que ilustra el potencial de la técnica más allá del diagnóstico de fallas, extendiéndose hacia la estimación de variables de estado. Más recientemente, Chen et al. (2025) propusieron un método de detección de consistencia entre celdas basado en termografía infrarroja combinada con algoritmos de alineamiento temporal dinámico, orientado a identificar celdas con comportamiento térmico divergente dentro de un mismo paquete."),
P("En conjunto, esta literatura permite establecer que la termografía infrarroja no solo detecta puntos calientes evidentes, sino que también posibilita el análisis de patrones espaciales y temporales más sutiles —gradientes, asimetrías y tasas de cambio de temperatura— que constituyen indicadores tempranos de anomalías internas antes de que estas se manifiesten como fallas eléctricas o de rendimiento."),
Figure("/home/claude/figs/figura1.png", 460, 235),
Caption("Figura 1"),
Nota("Nota. Esquema conceptual del proceso de diagnóstico térmico mediante termografía infrarroja aplicado a una batería HV durante ciclos de carga y descarga. Elaboración propia con base en Stoynova et al. (2023) y Li et al. (2025)."),
H2("5. Sistemas de gestión térmica de baterías y su relación con el diagnóstico"),
P("Los sistemas de gestión térmica de baterías (BTMS) —de refrigeración por aire, líquido, materiales de cambio de fase o soluciones híbridas— tienen como propósito mantener el paquete de baterías dentro de un rango de temperatura seguro y homogéneo (Hwang et al., 2024). La termografía infrarroja se ha empleado también como herramienta de validación experimental de estos sistemas: Harish Kumar et al. (2025) integraron mediciones de termografía infrarroja e imagen térmica en la validación de un sistema de gestión térmica y de batería, registrando picos de temperatura y su reducción efectiva bajo condiciones de carga controladas. Este tipo de evidencia respalda el uso de la termografía no solo como técnica diagnóstica de fallas, sino también como herramienta de verificación del desempeño de los sistemas de enfriamiento y de la eficacia de las estrategias de gestión térmica implementadas."),
H2("6. Termografía infrarroja como ensayo no destructivo y base para protocolos de inspección preventiva"),
P("Fuera del ámbito específico de las baterías, la termografía infrarroja está consolidada como técnica de ensayo no destructivo en el mantenimiento industrial, aplicada al monitoreo de equipos eléctricos y mecánicos sin necesidad de interrumpir su funcionamiento ni de intervenir físicamente sobre ellos (Usamentiaga et al., 2014). Esta condición no invasiva es precisamente la que fundamenta su idoneidad para el diseño de protocolos de inspección preventiva aplicados a baterías HV, en los que se busca evaluar el estado del sistema sin desmontar el paquete ni interrumpir el ciclo operativo del vehículo."),
P("La revisión de Li et al. (2025) sobre los principios físicos y el procesamiento de datos en termografía infrarroja destaca que la interpretación sistemática de secuencias termográficas —y no únicamente de imágenes aisladas— permite construir indicadores cuantitativos de anomalía a partir de la evolución temporal del campo de temperaturas. Esta perspectiva resulta central para el presente trabajo, en la medida en que un protocolo de inspección preventiva no puede limitarse a la observación cualitativa de puntos calientes, sino que requiere criterios reproducibles de comparación entre mapas térmicos obtenidos en distintos ciclos y condiciones de operación."),
H2("7. Síntesis del marco teórico"),
P("La revisión de la literatura evidencia que, si bien la termografía infrarroja está ampliamente validada como técnica de ensayo no destructivo y su aplicación a la caracterización térmica de celdas y paquetes de baterías ha sido documentada en estudios experimentales recientes, la mayoría de estos trabajos se orientan a la caracterización puntual del comportamiento térmico o a la validación de sistemas de enfriamiento, más que al establecimiento de protocolos sistemáticos de inspección preventiva aplicables en contextos de mantenimiento vehicular. Esta brecha respalda la pertinencia del presente estudio, orientado a integrar la caracterización del perfil térmico, la identificación de patrones anómalos y la propuesta de un protocolo de diagnóstico preventivo no invasivo para baterías HV de vehículos eléctricos."),
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H1("Referencias"),
Ref("Chen, S., Zhao, Y., & Chen, S. (2025). A consistency screening method for lithium-ion batteries based on infrared thermography and dynamic time warping. Journal of Energy Storage, 132, Artículo 117922."),
Ref("Giammichele, L., D'Alessandro, V., Falone, M., & Ricci, R. (2022). Thermal behaviour assessment and electrical characterisation of a cylindrical lithium-ion battery using infrared thermography. Applied Thermal Engineering, 205, Artículo 117974. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.117974"),
Ref("Glavaš, H., Bulić, D., Rukavina, T., Barukčić, M., & Marić, T. (2022). Application of infrared thermography in E-bike battery pack detail analysis—case study. Applied Sciences, 12(7), Artículo 3444."),
Ref("Harish Kumar, P., Raju, G., Bajaj, M., Chinna Alluraiah, N., Gopi, P., Pulumithi, S. K., Gopi Remabhai, R., Gangadhar, R., & Zaitsev, I. (2025). Integrated thermal and battery management for electric vehicles: Experimental validation and simulation-based optimization of lithium-ion batteries. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D. https://doi.org/10.1177/01445987251337094"),
Ref("Hosen, M. S., Yadav, P., Van Mierlo, J., & Berecibar, M. (2023). A post-mortem study case of a dynamically aged commercial NMC cell. Energies, 16(3), Artículo 1046."),
Ref("Hu, D., Huang, S., Wen, Z., Gu, X., & Lu, J. (2024). A review on thermal runaway warning technology for lithium-ion batteries. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 206, Artículo 114882."),
Ref("Hwang, F. S., Confrey, T., Reidy, C., Picovici, D., Callaghan, D., Culliton, D., & Nolan, C. (2024). Review of battery thermal management systems in electric vehicles. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 192, Artículo 114171. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114171"),
Ref("Li, R., Wang, F., Yin, P., Yang, F., Zhao, J., & Yue, Z. (2025). A review of ultrasonic infrared thermography in non-destructive testing and evaluation (NDT&E): Physical principles, theory, and data processing. NDT & E International. Publicación anticipada en línea."),
Ref("Ni, S., Lama, S., Lee, Y.-J., & Kim, J.-H. (2025). Early detection of secondary battery degradation by infrared technology: An experimental study. Arabian Journal for Science and Engineering, 50, 2527–2540. https://doi.org/10.1007/s13369-024-09219-8"),
Ref("Sequino, L., & Vaglieco, B. M. (2021). Potential of infrared temperature measurements for the online estimation of the state-of-charge of a Li-polymer battery. Journal of Energy Storage, 44, Artículo 103532."),
Ref("Stoynova, A., Bonev, B., & Rizanov, S. (2023). Utilization of infrared thermography for battery performance inspection. En Proceedings of the XXXII International Scientific Conference Electronics (ET2023). IEEE."),
Ref("Usamentiaga, R., Venegas, P., Guerediaga, J., Vega, L., Molleda, J., & Bulnes, F. G. (2014). Infrared thermography for temperature measurement and non-destructive testing. Sensors, 14(7), 12305–12348. https://doi.org/10.3390/s140712305"),
Ref("Zhao, J., Liu, M., Zhang, B., Wang, X., Liu, D., Wang, J., Bai, P., Liu, C., Sun, Y., & Zhu, Y. (2024). Review of lithium-ion battery fault features, diagnosis methods, and diagnosis procedures. IEEE Internet of Things Journal, 11(11), 18936–18950."),
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