Pirmetros de Radiacin

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECNICAESCUELA DE INGENIERA DE MANTENIMIENTOInstrumentacinPIRMETROS DE RADIACINJos FloresErick SolizRomel CrdenasFernando SilvaLuis Villacrs1Breve Introduccin de PirmetrosIngenieria de Mantenimiento

A medida que la temperatura de un cuerpo aumenta se vuelve ms difcil medirla, ya sea por medios convencionales como los termmetros de mercurio o con sistemas elctricos como las resistencias detectores de temperatura (RTD's) termistores o termopares. Los problemas asociados con la medicin de temperatura elevada por mtodos convencionales, motiv los primeros descubrimientos sobre pirmetros. Los pirmetros son dispositivos que miden la temperatura a travs de la energa irradiada por el cuerpoIngenieria de Mantenimiento

En aplicaciones industriales y de investigacin es necesario a menudo medir la temperatura de un objeto desde una cierta distancia sin hacer contacto; por ejemplo, cuando el objeto est en movimiento, como en una lnea de montaje; cuando est muy caliente, como dentro de un horno o cuando es inaccesible. Ingenieria de Mantenimiento

Ingenieria de MantenimientoTIPOS DE PIRMETROS

Existen tres tipos de pirmetros:Radiacin Infrarrojos pticos.

El pirmetro de radiacin.- Acepta un muestreo controlado de la radiacin total y mediante determinacin del efecto calorfico del muestreo obtenido, un sensor trmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie) determina le medicin de temperatura. El pirmetro ptico.- Usa el ojo humano como el medio de deteccin estimando el cambio en el ancho de banda de radiacin visual con temperatura. El pirmetro infrarrojo.- Maneja un principio similar que al de radiacin total, solo que las mediciones se restringen al segmento infrarrojo. Ninguno de los 3 necesita contacto directo con el objeto a analizar.Ingenieria de MantenimientoPirmetros de radiacinEl mtodo usado para efectuar las mediciones de temperatura a distancia es conocido como PIRMETROS DE RADIACIN.

Todos los objetos a temperatura por encima del cero absoluto emiten radiacin electromagntica en funcin de la temperatura. La cantidad de radiacin electromagntica depende de la temperatura del cuerpo, a mayor temperatura mas intensa es la radiacinIngenieria de Mantenimiento

OPERACIN

El sistema ptico del termmetro de radiacin recolecta parte de la radiacin proveniente de una muestra de la superficie y la dirige al detector. El cual la convierte en una seal elctrica. El circuito electrnico convierte la seal elctrica a una correspondiente a la temperatura de la superficie.

Ingenieria de Mantenimiento

Los pirmetros de radiacin se clasifican de acuerdo a su principio de medicin:

Pirmetro de radiacin parcial o pirmetros pticos

Pirmetro de radiacin total

Ingenieria de MantenimientoCLASIFICACINPIRMETROS DE RADIACIN PARCIAL O PIRMETROS PTICOS

Los pirmetros pticos se emplean para medir temperaturas de objetos slidos que superan los 700C. A esas temperaturas los objetos slidos irradian suficiente energa en la zona visible para permitir la medicin ptica a partir del llamado fenmeno del color de incandescencia. El color con el que brilla un objeto caliente vara con la temperatura desde el rojo oscuro al amarillo y llega casi al blanco a unos 1 300 C.Los pirmetros pticos manuales se basan en la desaparicin del filamento de una lmpara al compararlo visualmente con la imagen del objeto enfocado. Pueden ser de dos tipos: de corriente variable en la lmpara y de corriente constante en la lmpara con variacin del brillo de la imagen de la fuente.

Ingenieria de Mantenimiento

Diagrama Esquemtico de un pirmetro pticoIngenieria de MantenimientoLos pirmetros pticos automticos consisten en un disco rotativo que modula desfasadas la radiacin del objeto y la de una lmpara de referencia que inciden en un fototubo multiplicador, este enva una seal de salida en forma de onda cuadrada de impulsos de corriente continua que convenientemente acondicionada modifica la corriente de alimentacin de la lmpara de referencia hasta que coinciden en brillo la radiacin del objeto y la de la lmpara. En este momento, la intensidad de corriente que pasa por la lmpara es funcin de la temperatura.Ingenieria de MantenimientoPIRMETROS DE RADIACIN TOTAL

Se emplean para medir temperaturas mayores de 550C hasta un poco ms de 1600C captando toda o gran parte de la radiacin emitida por el cuerpo a analizar. Este tipo de pirmetros se fundamenta en la ley de Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de energa radiante emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo, es decir, W = KT^4, donde:

W (potencia emitida)= Flujo radiante por unidad de rea.K =Constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2 K4).T =Temperatura en Kelvin

El medio de enfocar la radiacin que le llega puede ser un lente o espejo cncavo. Determinan la temperatura de un superficie en base a la ley de Stefan-Boltzamann, es decir consideran la radiacin emitida por la superficie en todas las longitudes de onda.Ingenieria de Mantenimiento

Esquema simplificado de un pirmetro de radiacinIngenieria de MantenimientoEl instrumento suele ser de foco fijo o ajustable en el foco, y el elemento sensible puede ser un simple par termoelctrico en aire o en bulbo de vaco o una pila termoelctrica de unin mltiple en aire. La fuerza electromotriz (FEM) se mide con un mili voltmetro o con un potencimetro, con carcter indicador, indicador y registrador o indicador, registrador y regulador.Ingenieria de MantenimientoLos lentes pticos ms utilizados para la medicin de la temperatura son:

Lente de pyrex Lente de slice fundida Lente de fluoruro de calcio

Cada uno de estos lentes tiene sus respectivas tablas de escalas de temperatura y milivoltajes. Ingenieria de MantenimientoFACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIN DE LA TEMPERATURA EN LOS PIRMETROS

Dentro de los principales problemas que afectan el desempeo de los pirmetros son: Se tratara primero la relacin entre los coeficientes de emisin. Relacin entre los coeficientes pticos del cuerpo. Distancia al objeto a ser medido. Error de emisividad. Reflexin de la radiacin del entorno del cuerpo. Interferencia del campo de visin (partculas en suspensin, etc).

Para medir objetos que se mueven, es preferible es usar un pirmetro cuyo tiempo de respuesta sea rpida. . APLICACIONES

El pirmetro de radiacin se puede recomendar en lugar del termoelctrico en los casos siguientes:

Donde un par termoelctrico sera envenenado por la atmsfera de horno.Para la medida de temperaturas de superficies.Para medir temperaturas de objetos que se muevan.Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los termopares.Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.Donde las condiciones mecnicas (vibraciones, choques, etc.) acorten la vida de un par termoelctrico caliente.Ingenieria de MantenimientoVENTAJAS DE LOS PIROMETROS

Cuando no se puede utilizar termopares.Se utiliza cuando el rea para la medicin esta en movimiento.Es un mtodo que no necesita un contacto directo con el cuerpo caliente u objeto.Su funcionamiento no es muy complicado.Se utiliza cuando se necesita una gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.Se puede medir la temperatura de un cuerpo a una cierta distancia en relacin cuerpo e instrumento.Ingenieria de MantenimientoDESVENTAJAS DE LOS PIROMETROS

Se necesita corregir la medida por el factor de emisividad del cuerpo medido.Tiene un obstculo fsico cuando existe la presencia de humo, polvo y vapor.Existe la absorcin por otros gases en el campo de visin para la medicin.Este instrumento se necesita de conocimientos previos para el adecuado manejo y su costo es elevado.Ingenieria de MantenimientoEMISIVIDADLa medida de la caracterstica relativa del cuerpo para medir energa radiante recibe el nombre de coeficiente de emisin o emisivilidad. Es decir, la relacin entre la radiacin de la superficie y la radiacin de un cuerpo negro que se encuentran a la misma temperatura.

As la temperatura de un objeto puede ser determinada a distancia midiendo su radiacin emitida. Sin embargo, el valor de emisivilidad espectral de la superficie, debe previamente ser conocido, o se debe suponer un valor, antes que la temperatura real pueda ser calculada. Si la emisivilidad del cuerpo es conocida, el instrumento receptor lleva acoplado un pequeo restato de ajuste que permite ajustar directamente la lectura a la temperatura exacta del cuerpo caliente.

Ingenieria de MantenimientoCUERPO NEGROEs aquel cuerpo que absorbe toda la radiacin que incide en l y no reflejara ninguna, posee una emisividad igual a 1, emite la mxima energa radiante y son conocidos como cuerpos ideales. No reflejan nada de energa que le llega. Emite energa y en equilibrio ser iguala a la que le llegaCUERPO OPACOSLos cuerpos cuyo coeficiente de emisividad es menor a uno.

Son cuerpos que no trasmite casi nada de la radiacin en ocasiones no lo atraviesa, por ejemplo: Un vidrio comn es opaco al infrarrojo. CUERPO GRIS Un cuerpo gris es aquel que tiene una misma emisividad para toda longitud de onda modulada con respecto del cuerpo negro.

Un cuerpo no gris tiene variaciones de la emisividad con la longitud de onda. Ejemplo el aluminio. Ingenieria de MantenimientoIngenieria de Mantenimiento

Tabla de emisividadExisten diversas tablas de emisividad de diferentes materiales, cabe recalcar que debemos seleccionar la emisividad correcta del material que estamos midiendo la temperatura.WEBGRAFAIngenieria de Mantenimientohttp://www.slideshare.net/mertu/pirometro-de-radiacionhttp://www.slideshare.net/tayrrow/pirometros-de-radiacionhttp://www.slideshare.net/18794774/pirmetrohttp://www.slideshare.net/veromf/radiacion-del-cuerpo-negro-10375207GRACIASIngenieria de Mantenimiento