Introducción
Al utilizar un termómetro infrarrojo, es habitual interpretar el punto láser como si fuera el área real de medición. Si el láser incide sobre el objetivo, puede parecer que el instrumento mide únicamente ese pequeño punto.
Sin embargo, en la mayoría de los termómetros infrarrojos, el láser se utiliza principalmente como ayuda de puntería y no representa el tamaño real del área de medición infrarroja.
El sistema óptico recibe radiación infrarroja procedente de una determinada superficie del objetivo. Esta superficie se conoce como punto o área de medición. A medida que aumenta la distancia entre el instrumento y el objetivo, esta área suele aumentar.
Por tanto, es fundamental que el objetivo sea suficientemente grande para cubrir por completo el campo de medición.
Puntos clave
● Un termómetro infrarrojo mide un área y no un punto infinitamente pequeño.
● El láser sirve principalmente para apuntar y normalmente no representa el tamaño real del punto de medición.
● Cuanto mayor es la distancia, mayor suele ser el punto de medición.
● El objetivo debe cubrir completamente el área medida y, preferiblemente, ser sensiblemente mayor.
● Si el objetivo es menor que el punto, la radiación procedente del fondo puede afectar a la lectura.
● La relación D:S permite estimar el tamaño aproximado del punto a una distancia determinada.
● Para objetivos pequeños, conviene reducir la distancia o utilizar un termómetro con una relación D:S más elevada.
¿Qué es el punto de medición de un termómetro infrarrojo?
El detector infrarrojo no recibe únicamente la radiación procedente de un punto geométrico. Mediante el sistema óptico, capta radiación infrarroja de un campo de visión definido.
La zona del objetivo que contribuye a la medición se denomina punto de medición o spot.
Por ejemplo, al apuntar un termómetro infrarrojo hacia una placa metálica caliente, el instrumento no mide únicamente la pequeña zona situada en el centro del punto láser. En realidad, evalúa una superficie más amplia determinada por su sistema óptico.
Si toda esa superficie se encuentra dentro de la placa, la lectura representa principalmente la temperatura superficial de esa zona.
Si una parte del punto de medición queda fuera de la placa, el instrumento puede captar también radiación de una pared, una carcasa de máquina u otro objeto situado en el fondo. Esto puede modificar el resultado.
¿Por qué el objetivo debe ser mayor que el punto de medición?
Un principio básico de la termometría infrarroja es:
El objetivo debe cubrir por completo el punto de medición efectivo.
Supongamos que el punto de medición tiene unos 30 mm de diámetro y que el objetivo solo mide 15 mm de ancho.
Aunque el láser esté exactamente en el centro del objetivo, el campo óptico real puede sobrepasar sus bordes. En ese caso, el detector recibe radiación tanto del objetivo como de su entorno.
Esto puede producir errores.
Por ejemplo:
● Si el objetivo está a 100°C y el fondo a 25°C, la lectura puede ser inferior a la temperatura real del objetivo.
● Si el objetivo está a 20°C y cerca existe una superficie muy caliente, la lectura puede resultar demasiado alta.
● Si el objetivo y el punto tienen prácticamente el mismo tamaño, un ligero movimiento de la mano, un error de puntería o un cambio de distancia puede afectar a la medición.
Por este motivo, en condiciones reales de uso, el objetivo debería ser claramente mayor que el área de medición efectiva.
¿Qué relación existe entre D:S y el tamaño del punto?
Los termómetros infrarrojos suelen especificar un parámetro óptico denominado relación D:S, o Distance-to-Spot Ratio.
En esta relación:
● D = distancia entre el instrumento y el objetivo;
● S = tamaño del punto de medición a esa distancia.
Por ejemplo, con una relación 12:1 puede estimarse aproximadamente lo siguiente:
A 120 mm de distancia, el punto mide unos 10 mm.
A 600 mm, unos 50 mm.
A 1200 mm, unos 100 mm.
Puede utilizarse la siguiente relación simplificada:
Diámetro del punto ≈ Distancia de medición ÷ Relación D:S
Ejemplo:
D:S = 12:1
Distancia = 600 mm
600 ÷ 12 ≈ 50 mm
A esta distancia, el punto de medición será aproximadamente de 50 mm.
Esta fórmula resulta útil para realizar una estimación rápida. Sin embargo, el comportamiento óptico real puede variar, especialmente a distancias cortas. Para aplicaciones precisas debe consultarse siempre el diagrama de campo de visión y las especificaciones ópticas del fabricante.
¿Por qué una mayor distancia requiere un objetivo más grande?
El campo de visión de un termómetro infrarrojo suele aumentar con la distancia.
De forma sencilla:
A corta distancia, el instrumento observa una superficie relativamente pequeña.
A mayor distancia, observa una superficie mayor.
Con el mismo termómetro 12:1:
● A corta distancia, el punto puede quedar completamente dentro de un objetivo de 30 mm.
● A mayor distancia, el punto puede aumentar hasta 50 mm o incluso 100 mm.
● Si el objetivo sigue midiendo solo 30 mm, el instrumento ya no puede medir exclusivamente ese objetivo.
Por tanto, una mayor distancia de medición no siempre es una ventaja.
Esta consideración es especialmente importante al medir componentes electrónicos pequeños, tuberías, rodamientos, terminales eléctricos o puntos calientes localizados.
¿Qué relación debería existir entre el tamaño del objetivo y el punto?
En teoría, el objetivo debe cubrir como mínimo todo el punto de medición efectivo.
En la práctica, es preferible cumplir la condición:
Tamaño del objetivo > Tamaño del punto
Además, es recomendable dejar cierto margen.
Si el punto estimado tiene un diámetro de 50 mm, una zona objetivo claramente superior a 50 mm proporcionará una medición más fiable que un objetivo de exactamente 50 mm.
Esto ayuda a compensar:
● ligeros movimientos de la mano;
● errores de puntería;
● cambios de distancia;
● comportamiento óptico en los bordes del campo de visión;
● diferencias entre fabricantes en la definición del tamaño del punto.
Cuando el objetivo tiene un tamaño muy próximo al punto teórico, conviene reducir la distancia.
¿Cómo saber si la distancia de medición es adecuada?
Debe evaluarse conjuntamente:
Tamaño del objetivo, distancia de medición y relación D:S.
Ejemplo:
Un termómetro tiene una relación D:S de 12:1 y el área útil del objetivo mide aproximadamente 40 mm.
A 600 mm:
600 ÷ 12 ≈ 50 mm
El punto estimado ya tiene unos 50 mm, mientras que el objetivo solo mide 40 mm. La distancia no es adecuada.
Si se reduce la distancia a 300 mm:
300 ÷ 12 ≈ 25 mm
El punto se reduce a aproximadamente 25 mm, por lo que queda claramente dentro del objetivo de 40 mm.
Para objetivos pequeños, una de las soluciones más eficaces es:
Acercar el instrumento al objetivo.
Esto debe hacerse siempre respetando las condiciones de seguridad, las limitaciones de acceso y las especificaciones de funcionamiento del equipo.
¿Qué ventajas ofrece una relación D:S más alta?
Una relación D:S más elevada permite obtener un punto de medición más pequeño a la misma distancia.
Por ejemplo, a 600 mm:
● 10:1 → punto de aproximadamente 60 mm;
● 12:1 → aproximadamente 50 mm;
● 30:1 → aproximadamente 20 mm;
● 50:1 → aproximadamente 12 mm.
Por ello, una relación D:S más alta resulta especialmente útil para:
● objetivos pequeños;
● superficies a alta temperatura que deben medirse desde una distancia segura;
● puntos calientes localizados en maquinaria;
● tuberías, rodamientos y conexiones eléctricas;
● aplicaciones en las que la temperatura del entorno es muy distinta de la del objetivo.
No obstante, la relación D:S no es el único criterio de selección.
También deben considerarse el rango de temperatura, la precisión, la emisividad, el tiempo de respuesta y las características superficiales del objetivo.
¿El punto láser es igual al punto de medición infrarrojo?
No.
Esta es una de las confusiones más frecuentes al utilizar termómetros infrarrojos.
En la mayoría de los modelos portátiles, el láser es principalmente una ayuda de puntería. La medición real de temperatura se realiza mediante el sistema óptico infrarrojo y el detector.
Por tanto:
● Un punto láser pequeño no significa que el punto de medición sea igual de pequeño.
● Que el láser esté sobre el objetivo no garantiza que toda el área de medición quede dentro del mismo.
● En muchos instrumentos, la medición sigue funcionando normalmente con el láser desactivado.
Algunos sistemas de doble láser u otros sistemas especiales pueden proporcionar información adicional sobre el área medida. Aun así, debe comprobarse siempre la especificación óptica del producto.
Para objetivos pequeños, deben utilizarse la relación D:S y los datos del campo de visión, y no solo el tamaño del punto láser.
¿Qué ocurre si el objetivo es demasiado pequeño?
Cuando el objetivo es claramente menor que el punto de medición, el principal problema es la mezcla de radiación del objetivo y del fondo.
El instrumento puede recibir simultáneamente radiación procedente de:
● el propio objetivo;
● superficies cercanas de la máquina;
● una pared situada detrás;
● el suelo;
● otros objetos próximos más calientes o más fríos.
En consecuencia, la temperatura mostrada puede representar una combinación de varias fuentes y no exclusivamente la temperatura real del objetivo.
Este problema es frecuente al medir:
● componentes electrónicos pequeños;
● tuberías estrechas;
● cables y terminales eléctricos;
● rodamientos pequeños;
● componentes mecánicos estrechos;
● puntos calientes lejanos.
Si el objetivo es demasiado pequeño, debe reducirse la distancia siempre que sea posible. Cuando no sea posible acercarse, conviene utilizar un termómetro con una relación D:S mayor.
¿Cómo reducir los errores relacionados con el tamaño del punto?
Para minimizar errores causados por una relación inadecuada entre objetivo y punto:
● Comprobar la relación D:S antes de medir.
● Estimar el tamaño del punto a la distancia prevista.
● Asegurarse de que el objetivo sea claramente mayor que el punto.
● Reducir la distancia al medir objetivos pequeños.
● No utilizar el tamaño del punto láser como referencia del área real de medición.
● Evitar que el punto cubra bordes del objetivo o superficies cercanas más calientes o más frías.
● Para objetivos pequeños y alejados, utilizar una relación D:S más elevada.
● Para mediciones de alta precisión, consultar el diagrama de campo de visión del fabricante.
Aunque el objetivo cubra perfectamente el punto, otros factores como la emisividad, la reflectividad superficial, las condiciones ambientales, la suciedad de la lente y la precisión del instrumento también pueden afectar al resultado.
El tamaño del punto es un factor importante, pero no el único.
FAQ
¿Puede el objetivo tener exactamente el mismo tamaño que el punto de medición?
En teoría sí, siempre que cubra completamente el área efectiva. En la práctica es preferible que sea mayor para disponer de margen frente a errores de puntería, movimientos y efectos ópticos de borde.
¿Por qué la lectura puede ser incorrecta aunque el láser esté sobre el objetivo?
Porque el láser indica principalmente la dirección de puntería. Si el punto infrarrojo real sobrepasa el objetivo, la radiación del entorno influye en la medición.
Si se duplica la distancia, ¿se duplica también el tamaño del punto?
Como estimación basada en D:S puede considerarse aproximadamente así. El comportamiento óptico real, especialmente a corta distancia, puede ser diferente.
¿Qué debo hacer si el objetivo es demasiado pequeño?
Reducir la distancia. Si no es posible por razones de seguridad o acceso, utilizar un termómetro con una relación D:S más alta.
¿Una relación D:S mayor significa mayor precisión?
No necesariamente. Permite medir un área más pequeña desde mayor distancia, pero la precisión depende también del detector, la emisividad, el entorno y las especificaciones del instrumento.
¿Debo tener en cuenta el punto de medición al medir una superficie grande?
Sí, aunque resulta más sencillo cumplir el requisito. Si la superficie es suficientemente grande y térmicamente uniforme, el problema es menor siempre que todo el punto se encuentre dentro del objetivo.
Conclusión
Un termómetro infrarrojo no mide únicamente el punto láser. Mide la radiación térmica procedente de una superficie definida por su sistema óptico. La relación entre el tamaño del objetivo, la distancia de medición y el tamaño del punto es, por tanto, fundamental para obtener resultados fiables.
A medida que aumenta la distancia, el punto suele hacerse mayor. Si el objetivo no cubre todo el área de medición, la radiación de las superficies circundantes puede modificar la lectura.
Antes de medir, conviene comprobar la relación D:S y seleccionar una distancia adecuada según el tamaño del objetivo. Para objetivos pequeños, debe reducirse la distancia cuando sea posible. Si es necesario medir desde más lejos, puede ser necesario utilizar una relación D:S más alta.
La regla principal es sencilla:
No basta con comprobar que el láser apunta al objetivo. También debe asegurarse de que el objetivo cubra completamente el área real de medición infrarroja.
