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.
■ 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.
L 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-
plo en pletinas, la medida de temperatura
de neumáticos o la comprobación
de materiales defectuosos.
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-
■ Termómetro infrarrojo Hand- Held Serie
CTH71.
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.
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.
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Julio 2009 / n.º 409
¿Cómo se mide la temperatura con un termómetro por infrarrojos?
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-
Actuación de radiadores reales.
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
L
a tarea consiste en la determinación
exacta de la
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 realidad
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.
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
■ Curva de radiación de Planck.
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.
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