Medición de temperatura por infrarrojos L

Julio 2009 / n.º 409
INSTRUMENTACIÓN
Automática e Instrumentación
Fiable y sin peligro
Medición de temperatura
por infrarrojos
Los termómetros por infrarrojos se utilizan en ubicaciones que no
permiten el uso de los termómetros convencionales de contacto. Con
estos instrumentos portátiles se pueden medir temperaturas dentro del
rango de -100…3.000ºC sin entrar en contacto con el objeto a medir.
Precisamente por eso los termómetros infrarrojos son los instrumentos
idóneos para medir la temperatura de superficie de piezas de difícil
acceso o en movimiento.
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■ Termómetro infrarrojo Hand- Held Serie
CTH71.
plo en pletinas, la medida de temperatura de neumáticos o la comprobación de materiales defectuosos.
mann. La energía emitida con su amplitud característica depende de la
temperatura del emisor (ley de radiación de Planck). La intensidad de
esta energía aumenta con la temperatura del emisor en cuestión (ley
de Stefan Boltzmann) y, por lo tanto, la óptica tiene que ser adaptada
en consonancia con la amplitud para
captar la temperatura del objeto.
Funcionamiento
La temperatura se determina mediante la medición de la radiación de
calor. La temperatura emite diferentes amplitudes de ondulación,
captadas por la óptica del termómetro infrarrojo.
El funcionamiento está basado en
las leyes físicas establecidas por los
físicos Max Planck y Stefan Boltz-
Tipos de termómetros
por infrarrojos
Los termómetros por infrarrojos se
distinguen por su forma constructiva y por el diseño de su óptica. En
cuanto a la forma constructiva, existen modelos portátiles y modelos
fijos, y en cuanto a las ópticas, se
distinguen por sus diferentes sensibilidades espectrales.
■ Los termómetros infrarrojos completan la gama Wika de instrumentación de temperatura y su tecnología resulta cada vez más interesante para una amplia variedad de aplicaciones industriales y químicas.
as acciones innovadoras en
la fabricación de estos termómetros han bajado notablemente los costes y mejorado su
fiabilidad. En consecuencia, los termómetros infrarrojos se han convertido en un elemento imprescindible en procesos en los que la
temperatura ocupa una importancia
decisiva. Son aplicaciones especiales de estos termómetros la medida
de temperatura en tuberías que
transportan gases o líquidos, la comprobación de la fijación correcta de
elementos refrigeradores, por ejem-
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¿Cómo se mide la temperatura con un termómetro por infrarrojos?
a tarea consiste en la de-
L terminación exacta de la
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temperatura. La capacidad de
un objeto de emitir calor depende del color de su superficie.
Los cuerpos de color negro emiten más energía que objetos
blancos o de otros colores. En el
caso ideal, el objeto absorbe la
totalidad de la radiación que recibe y la convierte completamente en radiación de calor.
(absorción = emisión/radiador
ideal). Sin embargo, en la realiActuación de radiadores reales.
dad este proceso se ve afectado
por varios factores, como son la
transmisión y la reflexión (radiador real).
Como resultado de esta actuación de los radiadores reales
se introdujo el concepto de grado de emisión. El grado de emisión es un indicador de la
cantidad de emisión en comparación con una radiación ideal y
es un coeficiente de la capacidad
de un objeto de emitir calor. Un
grado de emisión de ε=0,95 significa, por ejemplo, que la totalidad de la emisión está compuesta por 95% emisión y 5%
reflexión.
Cada termómetro por infrarrojo dispone de una óptica para
captar la energía reflejada de una mancha de medida de forma circular y, por consiguiente, para enfocarla en
un detector. A su vez, el detector convierte la radiación en una señal eléctrica.
La resolución de un termómetro por infrarrojos es la relación entre la distancia del termómetro al objeto y el
diámetro de la mancha de medición. Cuanto más grande sea este valor, mejor será la resolución óptica y el objeto puede ser de tamaño inferior. Para marcar la mancha pueden aplicarse varios visores, por ejemplo láser de
un punto, punto doble y visor láser cruzado.
Un valor de 50:1 (resolución óptica) significa que el diámetro de la mancha es 50 x inferior que la distancia.
Una distancia de 2 metros, por ejemplo, corresponde a una mancha de 40 mm. Una mancha reducida a grandes
distancias puede realizarse con objetivos de una distancia focal aumentada. La óptica es un criterio de calidad
de un termómetro por infrarrojo.
Un rasgo característico de la medida de temperatura sin contacto es su susceptibilidad a factores perturbadores como polvo, vapor o humedad. Estos factores pueden afectar las características de la radiación.
Para realizar una lectura fácil, es
posible guardar el valor de medición
con un teclado incluido en la empuñadura, mientras que los grados de
emisión y las temperaturas ambientales se ajustan en teclados determinados. Las versiones para aplicaciones de laboratorio están cons-
tituidas por una sonda de medición
conectada mediante cable con un
analizador equipado con un amplificador y con varias funciones de ajuste e indicación de temperatura.
Para distinguir las sensibilidades
espectrales se emplean filtros en los
captadores de radiación. Se distingue
entre pirómetros de radiación total,
pirómetros espectrales, pirómetros
de banda y pirómetros de relación.
Los pirómetros de radiación total
aprovechan el espectro completo
energéticamente efectivo y detectan
el 90% de la radiación que emite un
objeto de medición. Esta versión es
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especialmente adecuada
para la medición de temperaturas bajas, pero su
aplicación es limitada en
condiciones atmosféricas
específicas, por ejemplo en
gas de protección o vacío.
Los pirómetros espectrales actúan únicamente
en una banda espectral estrecha. En consecuencia
pueden asignarse longitudes de onda independiente de los valores de temperatura. La selección de
bandas adecuadas permite
también la medición de
temperatura en la profundidad de un objeto, por
ejemplo cristal, metal o
plástico.
La construcción de un
pirómetro de banda es
igual que la de un pirómetro espectral. La aplicación
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de otros filtros o detectores posibilita la ampliación
de los rangos de longitudes de ondas (por ejemplo
8…14 µm) y con ello se
aumenta la intensidad en
el detector, consiguiéndose una excelente resolución de los valores de
medición.
Finalmente, los pirómetros de relación deducen
la temperatura a partir de
la relación entre dos señales y son útiles cuando
el grado de la emisión es
desconocido. La relación
proporciona una medición
sin efectos causados por el
grado de emisión.
■ Curva de radiación de Planck.
www.wika.es
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