El diseño básico suele consistir en una lente para enfocar la energía infrarroja (IR) en un detector que convierte esta energía en una señal eléctrica que puede mostrarse en unidades de temperatura después de compensar la temperatura ambiente. Esta disposición facilita la medición remota de la temperatura sin tocar el objeto medido.
Por lo tanto, los termómetros infrarrojos o pirómetros se utilizan para medir la temperatura en condiciones en las que no se pueden utilizar termopares u otras sondas de temperatura de contacto, por ejemplo porque no medirían con precisión por diversos motivos.
Las condiciones típicas son, por ejemplo, cuando el objeto se mueve o está rodeado por un campo electromagnético como en el calentamiento por inducción, o el objeto se coloca en un vacío u otra atmósfera controlada, o se requiere una respuesta rápida en la aplicación.
¿Por qué debería utilizar un termómetro infrarrojo o pirómetro al medir la temperatura en mi aplicación?
Los pirómetros infrarrojos permiten a los usuarios medir la temperatura en los casos en que no se pueden utilizar termómetros convencionales. Especialmente en casos de control de objetos en movimiento (por ejemplo, pistas de rodillos, máquinas en movimiento o cintas transportadoras) o el requisito de medición sin contacto debido a contaminación o ambiente peligroso (alto voltaje, etc.) donde la distancia es demasiado grande o donde las temperaturas medidas son demasiado altos para termopares u otros sensores táctiles.
¿Qué debo considerar para mi aplicación al elegir un termómetro infrarrojo?
Las consideraciones críticas para cualquier pirómetro infrarrojo incluyen el ángulo de visión (diámetro y distancia del emisor-objeto), el tipo de superficie que se está midiendo (consideraciones de emisividad), la banda de respuesta espectral (transmitancia atmosférica o transmitancia a través de superficies), rango de temperatura y montaje (portátil o fijo), nos señalan los expertos de Ibertronix. Otras consideraciones incluyen el tiempo de respuesta, el entorno, los factores limitantes de montaje, la orientación y los requisitos de la señal de salida.
¿Qué es el ángulo visual y por qué es importante?
El ángulo de visión es un cono que define el espacio desde el que se detecta la radiación térmica y está determinado por su óptica. Para lograr una lectura precisa de la temperatura del objeto medido, es necesario que la superficie objetivo se superponga completamente al ángulo de visión del pirómetro infrarrojo utilizado. El pirómetro infrarrojo determina la temperatura media de todas las superficies en el campo de visión, incluido el fondo del objeto enfocado, que tiene una temperatura diferente y puede provocar un error de medición. Para solucionar este problema, muchos pirómetros infrarrojos tienen un láser patentado que se puede cambiar de un círculo a un punto. En el modo circular, se crea un círculo de doce puntos que marca la superficie, el área en la que se mide la temperatura. En el modo puntual, se indica el centro de la superficie medida.
¿Qué es la emisividad y cómo se relaciona con la medición de temperatura por infrarrojos?
La emisividad se define como la relación entre la energía emitida por un objeto a una temperatura determinada y la energía emitida por un cuerpo ideal (radiador) o un cuerpo negro a la misma temperatura. La emisividad de un cuerpo negro es 1,0. Todos los valores de emisividad están en el intervalo de 0,0 a 1,0. La mayoría de los termómetros infrarrojos tienen compensación de emisividad para diferentes materiales. En general, cuanto mayor sea la emisividad de un objeto, más fácil será obtener un valor de temperatura preciso medido con un termómetro infrarrojo. Los objetos con una emisividad muy baja (inferior a 0,2) son difíciles de medir con un termómetro infrarrojo. Algunas superficies metálicas pulidas, brillantes y relucientes, como el aluminio, son tan reflectantes en el infrarrojo que no siempre es posible medir la temperatura con precisión con un termómetro infrarrojo de mano.
¿Cómo puedo arreglar el termómetro infrarrojo, pirómetro?
Los termómetros infrarrojos portátiles son el tipo de pirómetro más utilizado. Suelen utilizarse como portátiles, pero algunos modelos se pueden montar en un trípode. Muchos de los pirómetros infrarrojos portátiles cuentan con un sistema patentado de puntería láser de punto/círculo que caracteriza el campo de visión del termómetro.
Métodos para obtener el valor de emisividad:
- Calienta una muestra de material a una temperatura conocida utilizando un sensor de precisión y mida también la temperatura con un termómetro infrarrojo. Al mismo tiempo, ajusta la emisividad para que muestre la misma temperatura.
- Para temperaturas relativamente bajas (hasta 250°C), se puede utilizar como superficie objetivo una cinta «de enmascarar» con una emisividad de 0,95. Luego configura esta emisividad y mida la temperatura correcta del objeto. Cuando midas fuera de esta banda, ajusta la emisividad hasta obtener la misma temperatura en el indicador.
- Para medir altas temperaturas, se puede perforar en el objeto un agujero con una profundidad de aproximadamente 6 veces el diámetro. Este agujero se comporta como un cuerpo negro con una emisividad de 1,0. Al medir la temperatura en este orificio, establezca la emisividad indicada y mida la temperatura correcta. Cuando midas fuera de este orificio, ajusta la emisividad hasta obtener la misma temperatura en el indicador.
- Si el material o parte del mismo se puede cubrir con una pintura negra mate, tendrá una emisividad de aproximadamente 1,0. Se mide la temperatura de la superficie pintada y luego de la superficie real y se ajusta la emisividad para que coincida con la lectura del termómetro.
- Los valores de emisividad estándar para la mayoría de los materiales se enumeran en nuestro catálogo y en Internet. Con ellos se puede introducir la emisividad del material medido en el termómetro infrarrojo, de modo que al menos tengamos un valor de emisividad supuesto.
Tipos de termómetros infrarrojos o pirómetros
Termómetros infrarrojos portátiles de mano
El termómetro infrarrojo portátil de mano, el pirómetro, es el tipo de termómetro infrarrojo más utilizado. Suelen utilizarse como portátiles, pero algunos modelos se pueden montar en un trípode. Muchos de los pirómetros infrarrojos portátiles cuentan con un sistema patentado de puntería láser de punto/círculo que caracteriza el campo de visión del termómetro.
Termopar infrarrojo
Un termopar de infrarrojos es un sensor de infrarrojos pequeño y económico. Su señal de salida es la misma que la señal de salida de un termopar convencional para medición de temperatura. Al conectar un termopar de infrarrojos a la unidad de evaluación, es necesario garantizar una resistencia de entrada suficientemente grande en la entrada de la unidad de evaluación (mínimo 3 Kohmios).
Transductor de montaje fijo de termopar infrarrojo
El transductor de montaje fijo de termopar infrarrojo industrial se utiliza en procesos industriales donde es posible el montaje estacionario.
Termómetros de relación de dos colores
La emisividad tiene una gran influencia en la precisión de las mediciones de temperatura con termómetros infrarrojos. No es sorprendente que se hayan desarrollado y construido sensores independientes de la emisividad de las superficies medidas. Los más famosos de ellos son los llamados. Termómetros de relación de dos colores. Mide la proporción de energía infrarroja emitida por un material en dos longitudes de onda. Esta técnica no es la misma que cuando se describieron hace muchos años. El uso del término dos tonos desde la antigüedad no es exacto, sin embargo, no ha sido eliminado, sino reemplazado. En la práctica anterior se utilizaba la relación color/temperatura en la región visible, y de aquí proviene el término «temperatura de color».
