Una de las preguntas más comunes de la industria tiene que ver con los Termómetros Infrarrojos. Por lo tanto, queremos aportar información de información para comenzar a solucionar problemas de medición que ocurren por el mal uso de los mismos.
Principio de medición
Los termómetros infrarrojos miden la radiación infrarroja emitida por los cuerpos, la cual en la mayoría de los casos es proporcional a la temperatura de los mismos.
La radiación infrarroja es una radiación electromagnética de baja frecuencia que a diferencia de la visible está fuera de la longitud de onda que nuestros ojos pueden detectar.
La radiación emitida depende de la emisividad. A igual temperatura dos cuerpos con distinta emisividad van a generar distinta radiación y por lo tanto un termómetro infrarrojo medirá distinto. Debido a que la mayoría de los gases no emiten en la banda de 8-15µm que es la de los termómetros, estos no miden la temperatura del aire y por lo tanto esta no los afecta.
Los termómetros infrarrojos miden la temperatura superficial en una zona de medición, no la temperatura interna de los cuerpos.
Cuanto más lejos están de la superficie de medición más grande será el área de medición, por lo tanto, cuanto más lejos se está del objeto mayor es la posibilidad de medir superficies no deseadas.
La imagen muestra un termómetro infrarrojo de 4:1, lo cual quiere decir que a 4 cm de distancia la zona de medición será de 1 cm. Con un equipo de 8:1 a una distancia de 8cm la zona de medición será de 1 cm.
Por lo tanto al usar termómetros infrarrojos se debe tener en cuenta la superficie de medición y la distancia a la superficie ya que a mayor distancia mayor probabilidad de medir un área distinta al deseada.
Ventajas
Desventajas
- Es un método rápido
- Permite medir objetos en movimiento
- Se puede medir temperatura en objetos peligrosos
- Sirve para temperaturas mayores a 1300°C
- No hay riesgo de contaminación
- No hay transferencia de energía
- Se debe saber la emisividad de la superficie a medir
- Partículas en el aire (como carbón o tierra) pueden interferir en las mediciones.
Calibración de termómetros IR
Para la calibración de termómetros infrarrojos se usan bloques especiales que generan una radiación IR a una emisividad conocida (en general de 0.95) y con un espectro que esta dentro de los valores de medición de los termómetros infrarrojos (8-14µm). Estos bloques tienen una zona de lectura y es muy importante que el termómetro este midiendo en esa zona ya que sino las temperaturas pueden estar corridas en varios grados Celsius.
Ademas es muy importante la temperatura a la que se encuentre el equipo a calibrar, ya que los equipos son afectados significativamente por el cambio de temperatura ambiental. Por ejemplo el Fluke 62 MAX fuera del rango de 21 a 25°C incrementa 0.1°C por cada 1°C fuera del rango.
Cálculo de incertidumbre en la calibración de termómetros infrarrojos
En la calibración hay distintas fuentes de incertidumbre a tener en cuenta:
- Temperatura del calibrador
- Emisividad del calibrador
- Distancia del termómetro IR con el calibrador
- Alineación del termómetro IR
- Estabilidad del calibrador
- Homogeneidad del calibrador
La incertidumbre de temperatura, estabilidad, homogeneidad, resolución y repetibilidad son similares a otras calibraciones de temperatura. En este articulo se discutirá solo la emisividad, la distancia y la alineación.
Una diferencia de emisividad del calibrador con el termómetro de 0.01 da una incertidumbre de aproximadamente 1%, lo cual para la mayoría de los termómetros IR es aceptable. El valor de emisividad viene dado en las especificaciones del fabricante.
La distancia del termómetro con el calibrador se manifiesta en 2 efectos. Si el termómetro está a una distancia muy chica del calibrador, la temperatura del mismo afecta las mediciones del termómetro IR de forma que las mediciones son mayores si la temperatura del calibrador esta por encima de la ambiente y viceversa. Si el termómetro esta a una distancia excesiva del blanco el termómetro IR mide un área distinta al deseada y mide temperaturas menores si la temperatura del calibrador esta por encima de la ambiente y viceversa. Por lo tanto los termómetros IR deben ser calibrados desde una distancia adecuada para minimizar ambos efectos. Una distancia con el calibrador inadecuada puede dar errores de hasta 5°C.
La mayoría de los termómetros IR tienen un láser para facilitar la medición en el blanco deseado. Este láser no necesariamente ilumina la zona de medición a todas las distancias. Se debe poner especial atención a la alineación para evitar esta fuente de error ya que la misma puede dar errores de hasta 20°C.
Conclusión
Los termómetros IR son equipos que si bien pueden servir para medir temperaturas de forma fácil, deben usarse con mucho cuidado y siguiendo procedimientos de medición estrictos. Es muy importante que la distancia de medición sea adecuada para la zona que se quiere medir y que la emisividad que esta cargada en el equipo corresponda con la emisividad del objeto.
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