exposicion pirometros
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FACULTAD DE MECÁNICAESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
InstrumentaciónPIRÓMETROS DE
RADIACIÓNJosé Flores
Erick Soliz
Romel Cárdenas
Fernando Silva
Luis Villacrés
BREVE INTRODUCCIÓN
DE PIRÓMETROS
Ingenieria de Mantenimiento
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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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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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.
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PIRÓMETROS DE
RADIACIÓN
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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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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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
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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Diagrama Esquemático de un pirómetro óptico
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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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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. .
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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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.
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.
GRACIAS
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