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FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO Instrumentación PIRÓMETROS DE RADIACIÓN José Flores Erick Soliz Romel Cárdenas Fernando Silva Luis Villacrés

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Page 1: Exposicion pirometros

FACULTAD DE MECÁNICAESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

InstrumentaciónPIRÓMETROS DE

RADIACIÓNJosé Flores

Erick Soliz

Romel Cárdenas

Fernando Silva

Luis Villacrés

Page 2: Exposicion pirometros

BREVE INTRODUCCIÓN

DE PIRÓMETROS

Ingenieria de Mantenimiento

Page 3: Exposicion pirometros

Cuando la temperatura de cualquier objeto, cuerpo o proceso incrementa, es

muy complicado medirla ya sea con termómetros, sondas de resistencia,

termopares, etc. Porque estos tipos de instrumentos de temperatura miden

hasta un determinado rango.

El descubrimiento de los pirómetros, nació de la necesidad de encontrar un

nuevo medio para la medición de temperatura a distancia, ya que otros

métodos de medición conllevaban varios problemas. Los pirómetros se basan

en el principio de medir la temperatura por medio de la energía que irradia o

emite determinado cuerpo o proceso, etc.

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Page 4: Exposicion pirometros

En las grandes industrias que manejan procesos importantes

en los cuales se debe medir la temperatura por eventos de

control de la misma, se realiza a determinada distancia, por las

altas temperaturas que están sujetos dichos procesos.

Los pirómetros de radiación son instrumentos de temperatura

capaces de medir la temperatura a determinada distancia.

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Page 5: Exposicion pirometros

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TIPOS DE PIRÓMETROS

• Radiación

• Infrarrojos

• Ópticos.

Pirómetro de radiación.- Toma una muestra de radiación total , un grupo

de termopares conectados en serie llamado termopila (sensor térmico)

determina lo que es la medición de temperatura.

Pirómetro óptico.- Denominado de esta manera ya que usa el ojo

humano como un medio de detección estimando el cambio producido en

el ancho de banda de radiación visual con temperatura.

Pirómetro infrarrojo.- Es similar al de radiación total, la diferencia se

halla en que las mediciones se registren al segmento infrarrojo.

Ninguno de estos pirómetros necesita contacto directo con el cuerpo u

objeto sometido al análisis.

Page 6: Exposicion pirometros

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PIRÓMETROS DE

RADIACIÓN

Page 7: Exposicion pirometros

Con el nombre de Pirómetros de Radiación conocemos al método

para tomar mediciones de temperatura a distancia.

Cuando tenemos un cuerpo con temperatura superior al cero

absoluto, éste emite una radiación electromagnética que se halla

en función de la temperatura. Mientras más temperatura tenga

éste, mayor será su radiación.

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Page 8: Exposicion pirometros

OPERACIÓN

El sistema óptico del termómetro de radiación recolecta parte de

la radiación proveniente de una muestra de la superficie y la dirige

al detector. El cual la convierte en una señal eléctrica. El circuito

electrónico convierte la señal eléctrica a una correspondiente a la

temperatura de la superficie.

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Page 9: Exposicion pirometros

Los pirómetros de radiación se clasifican de acuerdo a

su principio de medición:

• Pirómetro de radiación parcial o pirómetros ópticos

• Pirómetro de radiación total

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CLASIFICACIÓN

Page 10: Exposicion pirometros

PIRÓMETROS DE RADIACIÓN PARCIAL O

PIRÓMETROS ÓPTICOS

Los pirómetros ópticos son usados para medir objetos de

temperaturas superiores a 700ºC, a esas temperaturas dichos

objetos emiten la energía necesaria para que se pueda realizar la

medición óptica mediante el fenómeno del color de

incandescencia. Los colores de los objetos calientes que varían

con la temperatura van desde el rojo, amarillo y llega al blanco a

una temperatura de 1300ºC. los pirómetros ópticos pueden ser de

dos tipos: corriente variable en su lámpara y corriente constante en

su lámpara con variación del brillo de imagen de la fuente.

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Page 11: Exposicion pirometros

Diagrama Esquemático de un pirómetro óptico

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Page 12: Exposicion pirometros

Los pirómetros ópticos están constituidos por un disco rotativo

que modula la radiación del objeto y de una lámpara de referencia

que inciden en un fototubo multiplicador cuya función es enviar

una señal de salida que emite un impulso de corriente continua la

cual modifica la corriente de alimentación de la lámpara de

referencia en la cual coincide en brillo la radiación del objeto y la

lámpara, en ese momento la intensidad que pasa por la lámpara

está en función de la temperatura

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Page 13: Exposicion pirometros

PIRÓMETROS DE RADIACIÓN TOTAL

PIRÓMETROS DE RADIACIÓN TOTALSon usados para medir temperaturas superiores a 550°C y un poco más de 1600°C

captando la mayor parte de la radiación emitida del cuerpo a medir. Estos pirómetros

se basan en la ley de Stefan-Boltzmann en la cual menciona que la intensidad de

energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta

proporcionalmente a la cuarta potencia de temperatura absoluta del cuerpo, es decir,

W= KT^4, donde:

W (potencia emitida)= Flujo radiante por unidad de área.

K =Constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2 K4).

T =Temperatura en Kelvin

El enfoque para la radiación entrante es por medio de un lente o espejo cóncavo.

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Esquema simplificado de un pirómetro de radiación

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El instrumento puede ser de foco o ajustable en el mismo, el elemento sensible puede ser un

para termoeléctrico en aire o en bulbo de vacío o una pila de unción múltiple en aire. La fuerza

electromotriz (FEM) se mide con un mili voltímetro o con un potenciómetro, con carácter

indicador, indicador y registrador o indicador, registrador y regulador.

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Los lentes ópticos más utilizados para la medición de la temperatura

son:

• Lente de pyrex

• Lente de sílice fundida

• Lente de fluoruro de calcio

Cada uno de estos lentes tiene sus respectivas tablas de escalas de

temperatura y milivoltajes.

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FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN DE LA

TEMPERATURA EN LOS PIRÓMETROS

Según la información obtenida por el autor los problemas más

representativos que afectan el correcto desempeño de los pirómetros

son:

• Error en los coeficientes de emisividad para cada material

• Distancia al objeto a ser medido.

• Error de emisividad en el instrumento.

• Reflexión de la radiación del entorno del cuerpo.

• Partículas en suspensión (polvo, etc.)

Y nos da a conocer que para medir objetos que se mueven, es

preferible usar un pirómetro cuyo tiempo de respuesta sea rápida. .

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APLICACIONES DE LOS PIRÓMETROS DE

RADIACIÓN

De la información proporcionada podemos decir que :

El pirómetro de radiación se puede utilizar en un lugar

termoeléctrico en los siguientes casos:

• Para medir temperaturas de superficies.

• Medición de temperatura de objetos que estén en movimiento.

• Donde se necesite medir temperaturas mayores a la amplitud

de los termopares.

• Cuando sea menester gran velocidad de respuesta a los

cambios de temperatura.

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VENTAJAS DE LOS PIRÓMETROS DE RADIACIÓN

• En caso que no se puede utilizar termopares.

• Es necesario también cuando el área de medición no es

estática.

• No hay la necesidad de contacto con el objeto a medir

• De utilización sencilla.

• Podemos utilizar cuando existen cambios de temperatura a

gran velocidad.

• Podemos medir la temperatura a cierta distancia del cuerpo

sujeto a medición.

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DESVENTAJAS DE LOS PIRÓMETROS DE

RADIACIÓN.

• La medida tiene que ser corregida por el efecto de la

emisividad del cuerpo sujeto a medición.

• La lecturas son afectadas por la presencia de humo, polvo y

vapor.

• Se necesita que el operador de este instrumento tenga los

correctos conocimientos para su manejo.

• Algunos pirómetros son de elevado costo.

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EMISIVIDAD

Definición:El coeficiente de emisión o emisividad de un cuerpo es la relación entre

la energía radiante emitida por un cuerpo y la de un cuerpo negro que

se encuentra a la misma temperatura y en las mismas condiciones de

servicio.

De lo cual podemos decir que a cierta distancia se puede medir la

temperatura de un cuerpo mediante su radiación

No debemos obviar que la emisividad espectral de la superficie, debe

previamente ser conocido, o aproximarla antes de calcular la

temperatura real.

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Page 21: Exposicion pirometros

Algunos conceptos

CUERPO NEGRO

Se dice que es el cuerpo que absorbe toda la radiación que actúa en él y no reflejara ninguna,

posee una emisividad igual a 1, emite la máxima energía radiante y son conocidos como cuerpos

ideales.

• No reflejan nada de energía que le llega.

• La energía emitida es igual a la de llegada cuando este esté en equilibrio

CUERPO OPACOS

Son aquellos cuerpos cuyo coeficiente de emisividad es menor a uno.

• A la vez que no trasmite casi nada de la radiación en ocasiones no lo atraviesa, por ejemplo:

Un vidrio común es opaco al infrarrojo.

CUERPO GRIS

Se considera como 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.

De lo cual se tiene la siguiente tabla

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Tabla de emisividad

Existen diversas tablas de emisividad de diferentes materiales, cabe recalcar que

debemos seleccionar la emisividad correcta del material que estamos midiendo la

temperatura.

Page 23: Exposicion pirometros

LINKOGRAFÍA / BIBLIOGRAFÍA

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•(«Pirómetro», s. f.)Pirómetro. (s. f.). Recuperado 10 de mayo de 2014, a partir de

http://www.slideshare.net/18794774/pirmetro

•pirometros de radiacion. (s. f.). Recuperado 10 de mayo de 2014, a partir de

http://www.slideshare.net/tayrrow/pirometros-de-radiacion

•Antonio, C.S. 1997. Octava. Barcelona-España : ALFAOMEGA, 1997.

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GRACIAS

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