¿Cómo funciona un pirómetro?

Aprende de la forma más sencilla que es un pirómetro, si te interesa un tema en específico buscalo tal cual está en el título del tema en el navegador.

¿Que es un Pirómetro?

Es un medidor de temperatura de una porción de superficie de un objeto a partir de la emisión de luz del tipo cuerpo negro que produce.

Se utiliza el término "pirómetro de infrarrojos (pirómetro)" para expresar la diferencia con un termómetro de contacto clásico ya que mide la radiación térmica y no la temperatura en sí. Al conocer la cantidad de energía emitida por un objeto, y su emisividad, se puede determinar su temperatura.

En términos generales, el método comprende la medición de la energía de luz (que se encuentra en la banda IR) con un detector que lo convierte en una señal eléctrica. Este método permite medir la temperatura de forma remota, a diferencia de otros tipos de termómetros como los termopares que necesitan estar en contacto con el elemento del que se está midiendo la temperatura. Por lo tanto, es posible medir la temperatura si el objeto se está moviendo, si está rodeado por un campo electromagnético, o si se coloca en el vacío, etc.

(El láser emitido que tiene algunos pirómetros únicamente es una guía a donde se quiere medir la radiación térmica).

Tal como se muestra en la imagen de introduccion.

Las palabras, frases u oraciones coloreados en rojo son principales y claves para que tu las investigues más a fondo.

Cuerpo negro.

Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. Lo que diferencia un cuerpo negro de la materia oscura es que el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro.

Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas, siendo esta radiación, que se emite incluso en el vacío, tanto más intensa es más elevada la temperatura del emisor. La energía radiante emitida por un cuerpo a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda más largas que las de la luz visible, (es decir, de menor frecuencia, como las de la luz infrarroja, o de frecuencia aún menor). Al elevar la temperatura no solo aumenta la energía emitida sino que lo hace a longitudes de onda más cortas; a esto se debe el cambio de color de un cuerpo cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las frecuencias o longitudes de onda, sino que siguen la ley de Planck.

Emitancia y Radiación.

Es la cantidad total de energía radiante de todas las longitudes de onda que es emitida por un cuerpo por unidad de tiempo y unidad de superficie. Se simboliza: W.

Emitancia monocromática o poder emisivo monocromático.

Es la cantidad de energía radiante de una determinada longitud de onda emitida por un cuerpo por unidad de superficie y de tiempo.

(Se simboliza por Wl. Si se refiere a un cuerpo negro se simboliza: Wnl.)

La radiación.

Es una forma de energía que proviene de diversas fuentes, algunas creadas por el hombre como las máquinas de rayos X, y otras naturales como el Sol y el espacio exterior y de algunos materiales radioactivos como el uranio en la tierra. La exposición a esa energía conlleva algunos peligros para la salud de los seres vivos, incluidos los humanos.

En pocas palabras es una forma de energía que proviene de diversas fuentes.

Potencia Radiada por un cuerpo Negro.

Cuando aumenta la temperatura de un radiador de cuerpo negro, la energía radiada total aumenta, y el pico de la curva de radiación se mueve hacia longitudes de onda más cortas. Cuando se evalúa el máximo a partir de la fórmula de radiación de Planck, se encuentra que el producto de la longitud de onda máxima por la temperatura, es una constante

Longitud de Onda, Frecuencia y Periodo.

La longitud de onda representa la distancia real recorrida por una onda que no siempre coincide con la distancia del medio o de las partículas en que se propaga la onda.

La longitud de onda de la radiación puede ser desde muy pequeña, en el caso de la llamada radiación gamma, hasta muy grande en las ondas de radio. Se mide, pues, usando desde nanómetros y Ángstroms hasta cientos de metros, donde un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro (1 m = 109 nms) y que un Ángstrom es la diez mil millonésima parte de un metro (1 m = 1010 A), por lo que un nanómetro equivale a 10 Ángstrom (1nm = 10 A). La luz que recibimos del Sol es radiación electromagnética que se desplaza a 300.000 kms/s, en su totalidad, pero la longitud de onda no es la misma en todos los fotones luminosos, sino que varía entre los 4000 A y los 7000 A, aproximadamente, o lo que es lo mismo, entre los 400 nm y los 700 nm. La luz blanca se descompone, en definitiva, en un espectro de diferentes bandas coloreadas, cada una definida por una longitud de onda distinta. Así, la luz de menor longitud de onda es la luz violeta, que es de alrededor de unos 4000 Ángstroms, y la luz de mayor longitud de onda es la luz roja, que es de alrededor de unos 7000 Ángstroms. Las radiaciones de longitud de onda inferior al violeta se llaman radiación ultravioleta, Rayos X, y Rayos Gamma, por orden decreciente en la longitud de onda.

Las radiaciones de longitud de onda superior al rojo son las denominadas infrarroja, microondas y ondas de radio, por orden creciente en longitud de onda.

Frecuencia.

La frecuencia es el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier evento periódico. El período es la duración de tiempo de cada evento repetitivo, por lo que el período es el recíproco de la frecuencia.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este, teniendo en cuenta un intervalo temporal, y luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido por segundo. Así, un fenómeno con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por segundo. Esta unidad se llamó originalmente ciclo por segundo.

Periodo.

Espacio de tiempo durante el cual se realiza una acción o se desarrolla un acontecimiento.

Funcionamiento electrónico.

Pirómetro de infrarrojos

El diseño más básico de un pirómetro infrarrojo consiste en una lente que filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto examinado y la concentra en un sensor de temperatura fotoresistivo que la convierte en una señal de corriente y, a través de un algoritmo interno del instrumento y de la emisividad del cuerpo enfocado, la pasa a un valor de temperatura. La señal de salida puede ser analógica (4-20 mA c.c.) o digital. La relación de la distancia del objeto al sensor, y del tamaño de la imagen sobre la lente, varía entre 2:1 hasta 300:1.

Las consideraciones importantes para cualquier termómetro de infrarrojos incluyen campo de visión (tamaño del objetivo y la distancia), el tipo de superficie que se mide (consideraciones de emisividad), respuesta espectral (por efectos atmosféricos o de transmisión a través de superficies), rango de temperatura y de montaje (montaje portátil de mano o fijo).

El campo de visión es el ángulo de visión en el que el instrumento funciona, y está determinado por la óptica del pirómetro, objetivo que se mide debe llenar el campo de visión del instrumento puesto que el sensor de infrarrojos determina la temperatura media de todas las superficies dentro del campo de visión, si la temperatura de fondo es diferente de la temperatura del objeto, puede llevar a un error de medición es por esto que el aparato dispone de un compensador de emisividad que permite corregir la temperatura leída, no solo para la pérdida de radiación en cuerpos con emisividad menor que uno, sino también cuando hay vapores, gases, humos o materiales transparentes que se interponen en el camino de la radiación.

El pirómetro puede disponer de los siguientes accesorios

· Lente posterior para enfocar correctamente la radiación en la termopila.

· Dispositivo automático de seguridad para aislar la lente del proceso y proteger el pirómetro en el caso de que una llama lo alcance directamente.

· Dispositivo de refrigeración por aire que protege la lente contra un calentamiento excesivo y, al mismo tiempo, la mantiene limpia de los gases o vapores que pueden estar en contacto con el tubo de mira.

· Dispositivo de refrigeración por agua empleado usualmente con el dispositivo de refrigeración por aire.

· Tubos de mira con extremo abierto utilizados para proteger la lente.

· Tubos de mira con extremo cerrado que se emplean en hornos con atmósfera a presión o con gases particularmente agresivos, y en las medidas de temperatura de metales fundidos en los que el tubo de mira debe estar sumergido (por la existencia de escorias en la superficie del metal, que darían lugar a una temperatura leída errónea). Al ser el tubo cerrado, las condiciones de trabajo se aproximan a las de cuerpo negro.

Los tubos de protección de los pirómetros de radiación pueden ser metálicos o cerámicos. Los primeros son de acero inoxidable o aleaciones metálicas resistentes al calor y a la corrosión, y se emplean a temperaturas que no superan generalmente los 1100 °C. Permiten una respuesta más rápida a los cambios de temperatura que los tubos cerámicos.