temperatura por infrarrojos

1Julio 2009 / n. 409 Automtica e InstrumentacinINSTRUMENTACIN

Fiable y sin peligro

Medicin de temperaturapor infrarrojos

L as acciones innovadoras enla fabricacin de estos ter-mmetros han bajado nota-blemente los costes y mejorado sufiabilidad. En consecuencia, los ter-mmetros infrarrojos se han con-vertido en un elemento imprescin-dible en procesos en los que latemperatura ocupa una importanciadecisiva. Son aplicaciones especia-les de estos termmetros la medidade temperatura en tuberas quetransportan gases o lquidos, la com-probacin de la fijacin correcta deelementos refrigeradores, por ejem-

plo en pletinas, la medida de tem-peratura de neumticos o la com-probacin de materiales defectuo-sos.

Funcionamiento La temperatura se determina me-diante la medicin de la radiacin decalor. La temperatura emite dife-rentes amplitudes de ondulacin,captadas por la ptica del termme-tro infrarrojo.

El funcionamiento est basado enlas leyes fsicas establecidas por losfsicos Max Planck y Stefan Boltz-

mann. La energa emitida con su am-plitud caracterstica depende de latemperatura del emisor (ley de ra-diacin de Planck). La intensidad deesta energa aumenta con la tempe-ratura del emisor en cuestin (leyde Stefan Boltzmann) y, por lo tan-to, la ptica tiene que ser adaptadaen consonancia con la amplitud paracaptar la temperatura del objeto.

Tipos de termmetrospor infrarrojosLos termmetros por infrarrojos sedistinguen por su forma constructi-va y por el diseo de su ptica. Encuanto a la forma constructiva, exis-ten modelos porttiles y modelosfijos, y en cuanto a las pticas, sedistinguen por sus diferentes sensi-bilidades espectrales.

Los termmetros por infrarrojos se utilizan en ubicaciones que nopermiten el uso de los termmetros convencionales de contacto. Conestos instrumentos porttiles se pueden medir temperaturas dentro delrango de -1003.000C sin entrar en contacto con el objeto a medir.Precisamente por eso los termmetros infrarrojos son los instrumentosidneos para medir la temperatura de superficie de piezas de difcilacceso o en movimiento.

n Termmetro infrarrojo Hand- Held SerieCTH71.

n Los termmetros infrarrojos completan la gama Wika de instrumentacin de temperatu-ra y su tecnologa resulta cada vez ms interesante para una amplia variedad de aplica-ciones industriales y qumicas.

Para realizar una lectura fcil, esposible guardar el valor de medicincon un teclado incluido en la empu-adura, mientras que los grados deemisin y las temperaturas ambien-tales se ajustan en teclados deter-minados. Las versiones para apli-caciones de laboratorio estn cons-

tituidas por una sonda de medicinconectada mediante cable con unanalizador equipado con un amplifi-cador y con varias funciones de ajus-te e indicacin de temperatura.

Para distinguir las sensibilidadesespectrales se emplean filtros en loscaptadores de radiacin. Se distingue

entre pirmetros de radiacin total,pirmetros espectrales, pirmetrosde banda y pirmetros de relacin.

Los pirmetros de radiacin totalaprovechan el espectro completoenergticamente efectivo y detectanel 90% de la radiacin que emite unobjeto de medicin. Esta versin es

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Cmo se mide la temperatura con un termmetro por infrarrojos?

L a tarea consiste en la de-terminacin exacta de latemperatura. La capacidad deun objeto de emitir calor de-pende del color de su superficie.Los cuerpos de color negro emi-ten ms energa que objetosblancos o de otros colores. En elcaso ideal, el objeto absorbe latotalidad de la radiacin que re-cibe y la convierte completa-mente en radiacin de calor.(absorcin = emisin/radiadorideal). Sin embargo, en la reali-dad este proceso se ve afectadopor varios factores, como son latransmisin y la reflexin (ra-diador real).

Como resultado de esta ac-tuacin de los radiadores realesse introdujo el concepto de gra-do de emisin. El grado de emi-sin es un indicador de lacantidad de emisin en compa-racin con una radiacin ideal yes un coeficiente de la capacidadde un objeto de emitir calor. Ungrado de emisin de =0,95 sig-nifica, por ejemplo, que la tota-lidad de la emisin est com-puesta por 95% emisin y 5%reflexin.

Cada termmetro por infra-rrojo dispone de una ptica para

captar la energa reflejada de una mancha de medida de forma circular y, por consiguiente, para enfocarla enun detector. A su vez, el detector convierte la radiacin en una seal elctrica.

La resolucin de un termmetro por infrarrojos es la relacin entre la distancia del termmetro al objeto y eldimetro de la mancha de medicin. Cuanto ms grande sea este valor, mejor ser la resolucin ptica y el ob-jeto puede ser de tamao inferior. Para marcar la mancha pueden aplicarse varios visores, por ejemplo lser deun punto, punto doble y visor lser cruzado.

Un valor de 50:1 (resolucin ptica) significa que el dimetro 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 grandesdistancias puede realizarse con objetivos de una distancia focal aumentada. La ptica es un criterio de calidadde un termmetro por infrarrojo.

Un rasgo caracterstico de la medida de temperatura sin contacto es su susceptibilidad a factores perturba-dores como polvo, vapor o humedad. Estos factores pueden afectar las caractersticas de la radiacin.

Actuacin de radiadores reales.

especialmente adecuadapara la medicin de tem-peraturas bajas, pero suaplicacin es limitada encondiciones atmosfricasespecficas, por ejemplo engas de proteccin o vaco.

Los pirmetros espec-trales actan nicamenteen una banda espectral es-trecha. En consecuenciapueden asignarse longitu-des de onda independien-te de los valores de tem-peratura. La seleccin debandas adecuadas permitetambin la medicin detemperatura en la profun-didad de un objeto, porejemplo cristal, metal oplstico.

La construccin de unpirmetro de banda esigual que la de un pirme-tro espectral. La aplicacin

de otros filtros o detecto-res posibilita la ampliacinde los rangos de longitu-des de ondas (por ejemplo814 m) y con ello seaumenta la intensidad enel detector, consiguin-dose una excelente reso-lucin de los valores demedicin.

Finalmente, los pirme-tros de relacin deducenla temperatura a partir dela relacin entre dos se-ales y son tiles cuandoel grado de la emisin esdesconocido. La relacinproporciona una medicinsin efectos causados por elgrado de emisin.

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n Curva de radiacin de Planck.