¿Qué es un Pirómetro de Radiación?

¿Qué es un Pirómetro de Radiación?

Definición de Pirómetro de Radiación

Un pirómetro de radiación, un sensor de temperatura sin contacto, mide la temperatura detectando la radiación térmica emitida naturalmente por un objeto. La radiación depende de la temperatura y la emisividad del objeto, que es la capacidad de emitir calor en comparación con un cuerpo negro perfecto.

• Q es la radiación térmica 

• ϵ es la emisividad del cuerpo (0 < ϵ < 1)

• σ es la constante de Stefan-Boltzmann

• T es la temperatura absoluta en Kelvin

Componentes del Pirómetro de Radiación

• Una lente o espejo enfoca la radiación térmica del objeto en un elemento receptor, convirtiéndola en datos medibles.

• Un elemento receptor que convierte la radiación térmica en una señal eléctrica. Esto puede ser un termómetro de resistencia, un termopar o un fotodetector.

• Un instrumento de registro que muestra o registra la lectura de temperatura basada en la señal eléctrica. Esto puede ser un milivoltímetro, un galvanómetro o una pantalla digital.

Tipos de Pirómetros de Radiación

Existen principalmente dos tipos de pirómetros de radiación: de enfoque fijo y de enfoque variable.

Pirómetro de Radiación de Enfoque Fijo

Un pirómetro de radiación de enfoque fijo tiene un tubo largo con una abertura estrecha en el extremo frontal y un espejo cóncavo en el extremo posterior.

Se coloca un termopar sensible frente al espejo cóncavo a una distancia adecuada, de modo que la radiación térmica del objeto se refleje en el espejo y se enfoque en la unión caliente del termopar. El voltaje electromotriz generado en el termopar se mide con un milivoltímetro o un galvanómetro, que se puede calibrar directamente con la temperatura. 

La ventaja de este tipo de pirómetro es que no necesita ajustarse para diferentes distancias entre el objeto y el instrumento, ya que el espejo siempre enfoca la radiación en el termopar. Sin embargo, este tipo de pirómetro tiene un rango de medición limitado y puede verse afectado por polvo o suciedad en el espejo o lente.

Pirómetro de Radiación de Enfoque Variable

Un pirómetro de radiación de enfoque variable tiene un espejo cóncavo ajustable hecho de acero altamente pulido.

La radiación térmica del objeto se recibe primero por el espejo y luego se refleja en una unión térmica negra compuesta por un pequeño disco de cobre o plata al que se soldan los cables que forman la unión. La imagen visible del objeto se puede ver en el disco a través de un ocular y un orificio central en el espejo principal. 

Se ajusta la posición del espejo principal hasta que el enfoque coincida con el disco. El calentamiento de la unión térmica debido a la imagen térmica en el disco produce un voltaje electromotriz que se mide con un milivoltímetro o un galvanómetro. La ventaja de este tipo de pirómetro es que puede medir temperaturas en un amplio rango y también puede medir rayos invisibles de radiación. Sin embargo, este tipo de pirómetro requiere un ajuste y alineación cuidadosos para obtener lecturas precisas.

Ventajas

• Pueden medir temperaturas altas superiores a 600°C, donde otros sensores pueden derretirse o dañarse.

• No necesitan contacto físico con el objeto, lo que evita la contaminación, corrosión o interferencia.

• Tienen una rápida velocidad de respuesta y alta salida.

• Están menos afectados por atmósferas corrosivas o campos electromagnéticos.

Desventajas

• Estos dispositivos pueden mostrar errores debido a escalas no lineales, variaciones de emisividad, cambios ambientales y contaminantes en las partes ópticas.

• Requieren calibración y mantenimiento para lecturas precisas.

• Pueden ser caros y complejos de operar.