Introducción
Al utilizar un termómetro infrarrojo, puede observarse que dos objetos con una temperatura real prácticamente igual muestran valores diferentes cuando uno tiene una superficie negra y el otro es blanco, plateado o presenta un acabado distinto.
Esto puede dar la impresión de que el termómetro determina la temperatura a partir del color.
Sin embargo, un termómetro infrarrojo no mide el color visible. Detecta la radiación infrarroja emitida por la superficie y calcula la temperatura a partir de esa energía. Cuando aparecen diferencias entre superficies de distintos colores, la causa suele estar relacionada con el material, el recubrimiento, el acabado superficial, la oxidación, la reflectividad y la emisividad.
Por tanto, lo importante no es simplemente si una superficie es negra o blanca, sino cómo se comporta en el espectro infrarrojo.
Puntos clave
● Un termómetro infrarrojo detecta radiación infrarroja, no color visible.
● Las diferencias entre superficies de distintos colores suelen estar relacionadas con la emisividad.
● El material, el recubrimiento, la rugosidad, la oxidación y el brillo suelen ser más importantes que el color por sí solo.
● Una superficie negra no tiene necesariamente una emisividad alta y una superficie blanca no tiene necesariamente una emisividad baja.
● Los metales brillantes suelen ser más difíciles de medir con precisión que pinturas, plásticos, cauchos y otras superficies de alta emisividad.
● Ajustar correctamente la emisividad mejora considerablemente la fiabilidad de los termómetros infrarrojos que permiten configurar este parámetro.
¿Qué mide realmente un termómetro infrarrojo?
Todo objeto con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación térmica, incluida radiación infrarroja.
El sistema óptico del termómetro recoge esta energía. Un detector infrarrojo la convierte en una señal eléctrica y la electrónica del instrumento calcula la temperatura superficial correspondiente.
Por ello, la temperatura no se determina identificando colores visibles como rojo, amarillo, negro o blanco.
Uno de los parámetros fundamentales es la emisividad.
La emisividad describe la capacidad de una superficie real para emitir radiación infrarroja en comparación con un cuerpo negro ideal. Normalmente se expresa mediante un valor entre 0 y 1.
Distintos materiales y distintos estados de una misma superficie pueden presentar emisividades muy diferentes. Si el valor configurado en el instrumento no corresponde a la emisividad real de la superficie, la temperatura indicada puede desviarse de la temperatura superficial real.
¿Por qué parece que los distintos colores producen temperaturas diferentes?
En aplicaciones reales, una diferencia de color suele ir acompañada de otras diferencias físicas.
Por ejemplo, una zona negra de una placa metálica puede estar pintada, mientras que una zona plateada cercana puede ser metal desnudo pulido. Ambas áreas no solo tienen colores diferentes, sino también recubrimientos, estructuras superficiales, reflectividad y emisividad distintas.
Las diferencias pueden deberse a:
● Superficie pintada o sin pintar;
● Superficie pulida o rugosa;
● Materiales de base diferentes;
● Presencia o ausencia de una capa de óxido;
● Diferente rugosidad;
● Diferente emisividad.
En muchos casos, el color es únicamente la diferencia visible. La causa real se encuentra en las propiedades infrarrojas de la superficie.
¿Las superficies negras son siempre mejores para la medición infrarroja?
No necesariamente.
En el espectro visible, las superficies negras suelen absorber una gran parte de la luz. Sin embargo, esto no significa automáticamente que tengan una emisividad elevada en el rango infrarrojo.
La luz visible y la radiación infrarroja corresponden a rangos de longitud de onda diferentes.
Que una superficie parezca negra al ojo humano únicamente describe su comportamiento en el espectro visible. No permite determinar con precisión su emisividad dentro del rango utilizado por un termómetro infrarrojo.
Muchas pinturas negras, superficies de caucho, plásticos y materiales oxidados sí presentan una emisividad relativamente alta y suelen ser fáciles de medir. Aun así, el color por sí solo no es suficiente para seleccionar un valor correcto de emisividad.
¿Una superficie blanca tiene siempre una emisividad inferior a una negra?
No.
Determinadas pinturas blancas, cerámicas, plásticos y papeles reflejan intensamente la luz visible y, al mismo tiempo, pueden presentar una emisividad relativamente alta en el infrarrojo.
Por ello, una superficie pintada de blanco y otra pintada de negro con materiales de recubrimiento similares pueden tener propiedades infrarrojas mucho más próximas de lo que su apariencia visual sugiere.
En la medición infrarroja, el material y el estado superficial suelen ser más relevantes que el color visible.
¿Por qué las superficies metálicas plateadas o brillantes son especialmente difíciles de medir?
Los metales brillantes se encuentran entre las superficies más complejas para la medición de temperatura sin contacto.
El aluminio, el acero inoxidable, el cobre y otros metales pulidos o sin oxidar suelen presentar baja emisividad y alta reflectividad infrarroja.
En estas condiciones, la energía que recibe el termómetro puede proceder no solo de la propia superficie metálica, sino también de paredes, maquinaria, componentes calientes o incluso del operador, cuya radiación infrarroja puede reflejarse en el metal.
Esto puede provocar:
● Cambios en la lectura al variar el ángulo de medición;
● Valores anormalmente altos cerca de equipos calientes;
● Diferencias importantes entre áreas pulidas y oxidadas;
● Lecturas distintas entre zonas pintadas y metal desnudo.
El problema, por tanto, no es simplemente el color plateado, sino la combinación de baja emisividad y alta reflectividad.
¿Por qué el brillo de la superficie afecta a la medición?
Incluso con el mismo material y el mismo color, diferentes acabados pueden producir comportamientos infrarrojos distintos.
Por ejemplo, en el acero inoxidable:
● Una superficie muy pulida es altamente reflectante;
● Una superficie rugosa u oxidada puede tener una emisividad diferente;
● Una superficie pintada o recubierta presenta otras propiedades.
Por ello, el mismo color no garantiza la misma emisividad. Del mismo modo, colores diferentes no implican necesariamente una gran diferencia de emisividad.
¿Por qué diferentes zonas del mismo objeto pueden mostrar temperaturas diferentes?
Si un componente debería tener una temperatura relativamente uniforme, pero distintas zonas proporcionan lecturas infrarrojas claramente diferentes, es conveniente comprobar el estado de sus superficies.
Por ejemplo, una carcasa de motor puede incluir:
● Una zona pintada de negro;
● Una placa de identificación metálica;
● Tornillos o pernos de metal desnudo;
● Áreas metálicas oxidadas;
● Zonas cubiertas de aceite, polvo o suciedad.
Estas áreas pueden encontrarse a temperaturas reales similares, pero producir temperaturas indicadas diferentes debido a sus distintos valores de emisividad.
En inspecciones periódicas conviene medir siempre en los mismos puntos y sobre superficies comparables.
¿Qué ocurre si la emisividad está mal configurada?
En un termómetro infrarrojo con emisividad ajustable, una configuración muy diferente de la emisividad real de la superficie puede producir errores importantes.
Es especialmente importante prestar atención cuando se mide:
● Metal pulido;
● Aluminio, cobre, acero inoxidable u otros materiales de baja emisividad;
● Aplicaciones que requieren mayor precisión;
● Diferentes materiales o acabados para compararlos entre sí;
● Objetos cuya temperatura difiere considerablemente de la temperatura ambiente.
Muchos materiales no metálicos, pinturas, plásticos y cauchos presentan emisividades relativamente altas y suelen resultar más sencillos de medir.
En superficies de baja emisividad, apuntar el termómetro y leer el valor de la pantalla no garantiza por sí solo una temperatura superficial exacta.
¿Cómo se pueden reducir los errores provocados por el color o el acabado superficial?
En primer lugar, debe identificarse el material y el estado real de la superficie. No se recomienda seleccionar el valor de emisividad únicamente a partir del color visible.
Si el instrumento permite ajustar la emisividad, pueden utilizarse datos fiables del material, documentación del fabricante o un método de referencia adecuado para establecer un valor correcto.
En metales brillantes de baja emisividad, siempre que la aplicación lo permita, puede ser preferible medir una zona estable de mayor emisividad o utilizar una superficie de referencia preparada correctamente.
También se recomienda:
● Comparar zonas con condiciones superficiales similares;
● Evitar, cuando sea posible, la medición directa de metales muy pulidos;
● Evitar que fuentes de calor intensas se reflejen hacia el campo de visión del instrumento;
● Mantener constantes la distancia y el ángulo de medición;
● Asegurarse de que la superficie objetivo sea mayor que el diámetro real del punto de medición;
● Utilizar el mismo punto y condiciones similares para el seguimiento de tendencias.
Si solo quiero comparar cambios de temperatura, ¿sigue siendo importante el color?
Sí, aunque la consistencia de las condiciones de medida es más importante que el color por sí solo.
Por ejemplo, durante una inspección de mantenimiento, medir repetidamente la misma zona pintada de negro puede proporcionar información útil sobre la evolución de la temperatura, incluso si la emisividad exacta no se conoce con precisión de laboratorio, siempre que la distancia, el ángulo, el entorno, la configuración y el punto de medida se mantengan constantes.
En cambio, medir una carcasa pintada en una inspección y un tornillo metálico desnudo en la siguiente puede generar valores que no sean directamente comparables.
Para el seguimiento de tendencias, la repetibilidad del punto de medición es fundamental.
¿Qué otros factores pueden provocar lecturas diferentes?
No todas las diferencias se deben a la emisividad.
También deben comprobarse otros factores:
● Las superficies pueden encontrarse realmente a temperaturas distintas;
● La distancia puede ser excesiva y el punto de medición incluir áreas adyacentes;
● El ángulo de medición puede haber cambiado significativamente;
● La óptica puede estar contaminada con polvo, aceite, humedad o condensación;
● Una superficie reflectante puede reflejar radiación infrarroja de una fuente caliente cercana;
● El instrumento puede haberse trasladado recientemente entre ambientes con temperaturas muy diferentes y no haberse estabilizado todavía;
● Puede existir vidrio, película plástica transparente u otro material entre el instrumento y el objetivo.
Los problemas de medición infrarroja deben analizarse considerando todas las condiciones de la medición, no únicamente el color de la superficie.
FAQ
¿Los objetos de diferentes colores pero a la misma temperatura siempre producen lecturas infrarrojas distintas?
No. Si el material, el recubrimiento, el estado superficial y la emisividad son similares, las lecturas también pueden ser muy parecidas.
¿Un termómetro infrarrojo detecta el color del objeto?
Un termómetro infrarrojo convencional detecta principalmente la radiación infrarroja de la superficie. No calcula la temperatura a partir del color visible.
¿Las superficies negras son siempre las más fáciles de medir con precisión?
No. Muchas superficies negras tienen una emisividad alta, pero la precisión también depende de la configuración del instrumento, la distancia, el ángulo y el entorno.
¿Por qué el metal pintado de negro y el metal desnudo pueden mostrar valores muy diferentes?
Porque la pintura y el metal desnudo pueden presentar emisividades muy distintas. Además, el metal brillante puede reflejar radiación infrarroja procedente del entorno.
¿Qué debe tenerse en cuenta al medir acero inoxidable?
Es importante comprobar si la superficie está pulida, oxidada, rugosa o recubierta. El acero inoxidable pulido es especialmente difícil de medir con precisión debido a su baja emisividad y alta reflectividad.
¿Se puede ajustar la emisividad únicamente en función del color?
No. La emisividad debe determinarse principalmente a partir del material, el tratamiento superficial y el estado real de la superficie.
Conclusión
Que un termómetro infrarrojo indique valores diferentes sobre superficies de distinto color no significa que el instrumento reaccione directamente al color visible.
Los factores realmente importantes son la emisividad, el material, el recubrimiento, la rugosidad, la oxidación y la reflectividad infrarroja. Como estas propiedades suelen variar al mismo tiempo que cambia el color, puede parecer que el color es la causa directa.
Las superficies pintadas, los plásticos, los cauchos y muchos otros materiales de alta emisividad suelen ser relativamente sencillos de medir. El aluminio pulido, el acero inoxidable, el cobre y otras superficies reflectantes de baja emisividad requieren mayor atención.
Comprender la emisividad y mantener constantes el punto de medición, la distancia, el ángulo y el estado de la superficie es fundamental para obtener mediciones infrarrojas fiables.
