Pirómetro de radiación | Principio de funcionamiento de tipos

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El pirómetro de radiación es un instrumento utilizado para medir la temperatura de objetos que no se pueden tocar o que se encuentran a largas distancias. El principio de funcionamiento de este tipo de pirómetro se basa en la medición de la radiación emitida por el objeto y su conversión en una señal eléctrica que indica su temperatura.

Existen diferentes tipos de pirómetros de radiación, cada uno con un principio de funcionamiento específico. Entre los más comunes se encuentran los pirómetros ópticos, que utilizan lentes para enfocar la radiación emitida por el objeto y un detector para medirla; y los pirómetros de dos colores, que miden la radiación en dos longitudes de onda diferentes y utilizan esta información para calcular la temperatura.

En esta presentación se explicará con más detalle el principio de funcionamiento de los diferentes tipos de pirómetros de radiación, así como sus aplicaciones y limitaciones. Además, se mostrarán algunos ejemplos de su uso en la industria y la investigación científica.

Características típicas de los pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de objetos que no pueden ser alcanzados directamente. En este artículo, vamos a describir las características típicas de estos dispositivos.

Principio de funcionamiento de los pirómetros de radiación

Antes de entrar en detalles sobre las características de los pirómetros de radiación, es importante entender cómo funcionan. Los pirómetros de radiación miden la radiación infrarroja emitida por un objeto y la convierten en una señal eléctrica que se puede leer en una pantalla. La temperatura se calcula utilizando la ley de la radiación de Planck.

Características típicas de los pirómetros de radiación

A continuación, se describen las características típicas de los pirómetros de radiación:

  • Rango de medición: Los pirómetros de radiación tienen un rango de medición que puede variar desde unos pocos grados Celsius hasta más de 3000 grados Celsius.
  • Precisión: La precisión de los pirómetros de radiación depende del modelo y la marca. Por lo general, pueden tener una precisión de hasta ± 1% de la lectura.
  • Emisividad: La emisividad es la capacidad de un objeto para emitir radiación infrarroja. Los pirómetros de radiación suelen tener una emisividad ajustable para adaptarse a diferentes tipos de objetos.
  • Tiempo de respuesta: El tiempo de respuesta se refiere al tiempo que tarda el pirómetro en mostrar la temperatura. Los pirómetros de radiación pueden tener un tiempo de respuesta de unos pocos milisegundos a varios segundos.
  • Condiciones ambientales: Algunos pirómetros de radiación pueden ser sensibles a la humedad, la presión atmosférica y otros factores ambientales. Por lo tanto, es importante asegurarse de que se utilice en las condiciones adecuadas.

Ejemplo de uso de un pirómetro de radiación

Un ejemplo de uso de un pirómetro de radiación es en la industria alimentaria para medir la temperatura de los alimentos que se están cocinando o enfriando. También se utiliza en la industria metalúrgica para medir la temperatura de los hornos y los metales fundidos.

Conclusiones

Los pirómetros de radiación son instrumentos útiles para medir la temperatura de objetos que no pueden ser alcanzados directamente. Sus características típicas incluyen un rango de medición amplio, precisión ajustable, emisividad variable, tiempo de respuesta y condiciones ambientales.

Tipos de pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de un objeto sin necesidad de tener contacto físico con él. Esto se logra midiendo la radiación infrarroja que emite el objeto y convirtiéndola en una lectura de temperatura. Existen varios tipos de pirómetros de radiación, cada uno con su propio principio de funcionamiento y aplicaciones específicas.

Pirómetros ópticos

Los pirómetros ópticos utilizan una lente para enfocar la radiación infrarroja del objeto a medir en un detector. La temperatura se calcula midiendo la cantidad de radiación que se recibe y convirtiéndola en una lectura de temperatura. Estos pirómetros son útiles para medir la temperatura de objetos pequeños y de difícil acceso, como piezas de maquinaria en movimiento o componentes electrónicos.

Pirómetros de punto

Los pirómetros de punto se utilizan para medir la temperatura de un área específica de un objeto. Estos pirómetros emiten una luz láser que indica el punto exacto que se está midiendo. Son útiles para medir la temperatura de objetos a larga distancia, como hornos o motores de aviones.

Pirómetros de imagen térmica

Los pirómetros de imagen térmica utilizan una cámara de infrarrojos para crear una imagen de la radiación infrarroja que emite un objeto. La imagen se convierte en una lectura de temperatura, lo que permite medir la temperatura de múltiples áreas de un objeto a la vez. Estos pirómetros son útiles para medir la temperatura de objetos grandes, como edificios o procesos industriales.

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Pirómetros portátiles

Los pirómetros portátiles son pequeños y fáciles de transportar, lo que los hace ideales para medir la temperatura de objetos en movimiento o en lugares de difícil acceso. Estos pirómetros pueden ser ópticos o de punto, y algunos modelos también tienen una función de imagen térmica.

Pirómetros de alta temperatura

Los pirómetros de alta temperatura están diseñados para medir la temperatura de objetos extremadamente calientes, como metales fundidos o gases de escape. Estos pirómetros utilizan materiales especiales en el detector y en las lentes para soportar las altas temperaturas sin dañarse.

Pirómetros de baja temperatura

Los pirómetros de baja temperatura se utilizan para medir la temperatura de objetos fríos, como el hielo seco o los líquidos criogénicos. Estos pirómetros tienen una sensibilidad especial para detectar la radiación infrarroja emitida por objetos a baja temperatura.

Existen varios tipos de pirómetros de radiación, cada uno con su propio principio de funcionamiento y aplicaciones específicas. Al elegir un pirómetro, es importante considerar la temperatura del objeto a medir, la distancia a la que se encuentra y la precisión requerida.

Principios físicos de los pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son dispositivos utilizados para medir la temperatura de objetos a distancia. Su funcionamiento se basa en los principios físicos de la radiación térmica.

Radiación térmica

La radiación térmica es la emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas por parte de un objeto debido a su temperatura. Esta energía se propaga en todas las direcciones y puede ser detectada por un pirómetro de radiación.

Ley de Wien

La ley de Wien establece que la longitud de onda máxima de la radiación emitida por un objeto es inversamente proporcional a su temperatura. Es decir, cuanto mayor sea la temperatura de un objeto, menor será la longitud de onda máxima de la radiación que emite.

«La ley de Wien es fundamental para el diseño y calibración de los pirómetros de radiación»

Termopares

Los pirómetros de radiación utilizan termopares para medir la radiación emitida por un objeto. Un termopar es un dispositivo que produce una diferencia de potencial eléctrico cuando se somete a una diferencia de temperatura. Al colocar un termopar cerca de un objeto, se puede medir la radiación emitida por éste y, por tanto, su temperatura.

Emisividad

La emisividad es una propiedad de los objetos que indica cuánta radiación térmica emiten en relación a la que deberían emitir si fueran un cuerpo negro. El cuerpo negro es un objeto ideal que emite toda la radiación térmica que le corresponde según su temperatura. La emisividad se expresa en una escala de 0 a 1, siendo 0 la emisividad de un cuerpo que no emite radiación térmica y 1 la emisividad de un cuerpo negro.

Reflexión y transmisión

Cuando la radiación térmica incide sobre un objeto, puede ser reflejada o transmitida en lugar de ser absorbida. La cantidad de radiación que es reflejada o transmitida depende de las propiedades ópticas del objeto y puede afectar a la medición de la temperatura con un pirómetro de radiación.

Es importante tener en cuenta estos principios para obtener mediciones precisas y fiables con un pirómetro de radiación.

Métodos de medición de los pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de objetos a distancia, sin necesidad de contacto físico. Estos dispositivos funcionan mediante la detección de la radiación infrarroja que emiten los objetos debido a su temperatura. Existen diferentes tipos de pirómetros de radiación, cada uno con su propio principio de funcionamiento y características específicas. En este artículo, nos centraremos en los métodos de medición de los pirómetros de radiación.

Método de la relación de la radiación

Este método se basa en la relación entre la radiación emitida por el objeto y la radiación emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura. El pirómetro de radiación mide la radiación emitida por el objeto y la compara con la radiación emitida por un cuerpo negro conocido como «radiador de referencia». La temperatura del objeto se calcula a partir de la relación entre ambas radiaciones.

Este método se utiliza en los pirómetros de relación, que son adecuados para medir la temperatura de objetos con una temperatura de entre 700 °C y 2500 °C. Estos dispositivos son muy precisos, pero requieren un radiador de referencia y una calibración cuidadosa.

Método de la monocromática

Este método se basa en la medición de la radiación emitida por el objeto en una longitud de onda específica. El pirómetro de radiación mide la radiación en una longitud de onda determinada y la convierte en la temperatura del objeto mediante una fórmula matemática.

Este método se utiliza en los pirómetros monocromáticos, que son adecuados para medir la temperatura de objetos con una temperatura de entre 250 °C y 3000 °C. Estos dispositivos son precisos y no requieren un radiador de referencia, pero pueden verse afectados por la presencia de otros objetos que emiten radiación en la misma longitud de onda.

Método de la banda ancha

Este método se basa en la medición de la radiación emitida por el objeto en un rango de longitudes de onda. El pirómetro de radiación mide la radiación en varias longitudes de onda y las combina para obtener la temperatura del objeto mediante una fórmula matemática.

Este método se utiliza en los pirómetros de banda ancha, que son adecuados para medir la temperatura de objetos con una temperatura de entre 200 °C y 2500 °C. Estos dispositivos son menos precisos que los pirómetros de relación y monocromáticos, pero son más robustos y pueden medir la temperatura de objetos con diferentes emisividades.

Conclusiones

La elección del método adecuado dependerá de las características del objeto a medir, la precisión requerida y las condiciones de uso. Los pirómetros de radiación son herramientas valiosas en una amplia gama de aplicaciones, desde la industria hasta la investigación científica.

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Ventajas y desventajas de los pirómetros de radiación

¿Qué es un pirómetro de radiación?

Un pirómetro de radiación es un instrumento de medición que se utiliza para medir la temperatura sin contacto directo con el objeto que se está midiendo. El principio de funcionamiento de un pirómetro de radiación se basa en la medición de la radiación infrarroja emitida por un objeto y la conversión de esa radiación en una lectura de temperatura.

Tipos de pirómetros de radiación

Existen varios tipos de pirómetros de radiación, entre los cuales se encuentran:

  • Pirómetros ópticos: miden la radiación infrarroja emitida por el objeto y la convierten en una señal eléctrica, que se muestra en una pantalla.
  • Pirómetros portátiles: son pequeños, fáciles de usar y muy precisos. Se pueden utilizar en diferentes situaciones y lugares.
  • Pirómetros de línea de visión: miden la temperatura de un objeto a través de una ventana de vidrio que se encuentra en la línea de visión del objeto.

Ventajas de los pirómetros de radiación

  • No requieren contacto directo con el objeto: esto significa que los pirómetros de radiación pueden medir la temperatura de objetos que se encuentran en lugares de difícil acceso o incluso objetos peligrosos como hornos o metales fundidos.
  • Son muy precisos: los pirómetros de radiación son capaces de medir temperaturas con una precisión de hasta 0,1 grados centígrados, lo que los convierte en una herramienta muy útil para medir temperaturas críticas.
  • Son rápidos: los pirómetros de radiación pueden medir la temperatura de un objeto en cuestión de segundos, lo que los hace ideales para aplicaciones donde es importante medir la temperatura de manera rápida y precisa.
  • No contaminan el objeto: al no requerir contacto directo con el objeto, los pirómetros de radiación no contaminan el objeto que se está midiendo, lo que es importante en aplicaciones como la medición de la temperatura de alimentos o medicamentos.

Desventajas de los pirómetros de radiación

  • No son adecuados para objetos pequeños: los pirómetros de radiación están diseñados para medir la temperatura de objetos grandes, por lo que no son adecuados para medir la temperatura de objetos pequeños o superficies pequeñas.
  • Son sensibles a la interferencia: los pirómetros de radiación pueden ser sensibles a la interferencia de otros objetos cercanos que estén emitiendo radiación infrarroja, lo que puede afectar la precisión de la medición.
  • No son adecuados para medir la temperatura de objetos en movimiento: debido a que los pirómetros de radiación miden la radiación infrarroja emitida por un objeto, no son adecuados para medir la temperatura de objetos en movimiento, ya que la medición puede verse afectada por la velocidad del objeto.
  • No son adecuados para medir la temperatura de objetos con una superficie reflectante: los pirómetros de radiación pueden tener dificultades para medir la temperatura de objetos con una superficie reflectante, ya que la radiación infrarroja puede ser reflejada en lugar de ser absorbida por el objeto.

Conclusión

Son precisos, rápidos y no contaminan el objeto que se está midiendo. Sin embargo, no son adecuados para medir la temperatura de objetos pequeños, objetos en movimiento o con una superficie reflectante, y pueden ser sensibles a la interferencia de otros objetos cercanos.

Aplicaciones de los pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de un objeto sin necesidad de estar en contacto directo con él. Esto se logra gracias al principio de funcionamiento de la radiación termométrica, que se basa en la emisión de energía electromagnética que tiene lugar en función de la temperatura del objeto.

Aplicaciones de los pirómetros de radiación:

  • Industria metalúrgica: Los pirómetros de radiación se utilizan para medir la temperatura de los hornos y las diferentes piezas que se están procesando. De esta manera, se puede controlar el proceso de producción y evitar errores o fallos en el resultado final.
  • Industria alimentaria: En la industria alimentaria, los pirómetros de radiación se utilizan para medir la temperatura de los alimentos durante su procesamiento o almacenamiento. Esto es importante para garantizar la seguridad alimentaria y prevenir la propagación de enfermedades.
  • Industria farmacéutica: Los pirómetros de radiación se utilizan para medir la temperatura de los procesos de producción de medicamentos y otros productos farmacéuticos. De esta manera, se puede asegurar la calidad de los productos y evitar errores en su composición.
  • Industria automotriz: Los pirómetros de radiación se utilizan para medir la temperatura de los motores y otros componentes del automóvil. Esto es importante para garantizar su correcto funcionamiento y prevenir averías.

Esto es importante para garantizar la calidad de los productos y prevenir errores o fallos en los procesos de producción.

Estándares y normas para pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de objetos a distancia, sin necesidad de entrar en contacto con ellos. Esto los convierte en herramientas muy útiles para la medición de temperaturas en ambientes hostiles o peligrosos, como en la industria metalúrgica o en la investigación de volcanes.

Sin embargo, para garantizar la precisión y confiabilidad de los resultados obtenidos con un pirómetro de radiación, es necesario cumplir con ciertos estándares y normas. A continuación, se detallan algunos de los más importantes:

Estándares de calibración

Los pirómetros de radiación deben ser calibrados regularmente para asegurar que las lecturas que proporcionan son precisas y confiables. Para ello, se utilizan estándares de calibración, que son dispositivos de referencia cuya temperatura se conoce con gran precisión.

Normas de precisión

Las normas de precisión establecen los requisitos mínimos que deben cumplir los pirómetros de radiación para que se consideren adecuados para su uso en diversas aplicaciones. Por ejemplo, la norma ASTM E1256 establece que los pirómetros de radiación deben tener una precisión de ±1% de la lectura en la medición de temperaturas entre 500°C y 3000°C.

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Normas de seguridad

Los pirómetros de radiación suelen utilizarse en ambientes peligrosos, por lo que es importante cumplir con normas de seguridad para evitar accidentes. Por ejemplo, la norma IEC 60825-1 establece los requisitos de seguridad para los dispositivos que utilizan radiación láser, incluyendo algunos tipos de pirómetros de radiación.

Normas de emisión de radiación

Los pirómetros de radiación emiten radiación infrarroja en dirección al objeto que se está midiendo. Es importante cumplir con normas de emisión de radiación para evitar que se emita una cantidad excesiva de radiación, que pueda dañar el objeto o causar problemas de seguridad. La norma IEC 62471 establece los límites máximos de emisión de radiación para los dispositivos que emiten radiación en el espectro infrarrojo.

Estándares y normas para pirómetros de radiación

Los pirómetros de radiación son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de objetos a distancia, sin necesidad de entrar en contacto con ellos. Esto los convierte en herramientas muy útiles para la medición de temperaturas en ambientes hostiles o peligrosos, como en la industria metalúrgica o en la investigación de volcanes.

Sin embargo, para garantizar la precisión y confiabilidad de los resultados obtenidos con un pirómetro de radiación, es necesario cumplir con ciertos estándares y normas. A continuación, se detallan algunos de los más importantes:

Estándares de calibración

Los pirómetros de radiación deben ser calibrados regularmente para asegurar que las lecturas que proporcionan son precisas y confiables. Para ello, se utilizan estándares de calibración, que son dispositivos de referencia cuya temperatura se conoce con gran precisión.

Normas de precisión

Las normas de precisión establecen los requisitos mínimos que deben cumplir los pirómetros de radiación para que se consideren adecuados para su uso en diversas aplicaciones. Por ejemplo, la norma ASTM E1256 establece que los pirómetros de radiación deben tener una precisión de ±1% de la lectura en la medición de temperaturas entre 500°C y 3000°C.

Normas de seguridad

Los pirómetros de radiación suelen utilizarse en ambientes peligrosos, por lo que es importante cumplir con normas de seguridad para evitar accidentes. Por ejemplo, la norma IEC 60825-1 establece los requisitos de seguridad para los dispositivos que utilizan radiación láser, incluyendo algunos tipos de pirómetros de radiación.

Normas de emisión de radiación

Los pirómetros de radiación emiten radiación infrarroja en dirección al objeto que se está midiendo. Es importante cumplir con normas de emisión de radiación para evitar que se emita una cantidad excesiva de radiación, que pueda dañar el objeto o causar problemas de seguridad. La norma IEC 62471 establece los límites máximos de emisión de radiación para los dispositivos que emiten radiación en el espectro infrarrojo.

En conclusión, el pirómetro de radiación es un instrumento muy útil en la medición de la temperatura en diversos procesos industriales, así como en la investigación científica. Su principio de funcionamiento se basa en la detección de la radiación emitida por un objeto, convirtiéndola en una señal eléctrica que se traduce en una lectura de temperatura. Existen diferentes tipos de pirómetros de radiación, cada uno con sus propias características y aplicaciones específicas. Es importante conocer bien las propiedades de cada uno para elegir el más adecuado según las necesidades de cada caso. Sin duda, el pirómetro de radiación es una herramienta indispensable en la medición de temperaturas en entornos hostiles o de difícil acceso para otros tipos de termómetros.

de pirómetros

El pirómetro de radiación es un instrumento de medición muy útil en la industria y la investigación científica. Su principio de funcionamiento se basa en la detección de la radiación emitida por un objeto a través de un sensor, el cual convierte la energía radiante en una señal eléctrica que puede ser interpretada y mostrada en una pantalla.

Existen diferentes tipos de pirómetros de radiación, como el de contacto, el óptico y el de imagen térmica, cada uno con características específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones y situaciones. En general, estos instrumentos permiten medir la temperatura de objetos a distancia y con gran precisión, lo que resulta fundamental en campos como la metalurgia, la cerámica, la astronomía y la medicina.

En conclusión, el pirómetro de radiación es un dispositivo que ha revolucionado la forma en que se mide la temperatura en diferentes ámbitos, gracias a su capacidad para detectar la radiación térmica emitida por objetos sin necesidad de estar en contacto directo con ellos. Su amplia gama de aplicaciones y su precisión lo convierten en una herramienta indispensable para muchos profesionales y científicos en todo el mundo.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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