Introducción

La medición de temperatura por infrarrojos es una técnica sin contacto. Un termómetro infrarrojo no mide directamente la temperatura interna de un objeto. Detecta la radiación infrarroja emitida por la superficie y calcula la temperatura teniendo en cuenta parámetros como la emisividad.

Por tanto, cualquier condición que altere la transmisión de radiación entre el objetivo y el instrumento puede modificar el resultado. El polvo, las partículas suspendidas, el humo y la niebla de aceite son interferencias habituales en numerosos entornos industriales.

Estos contaminantes pueden encontrarse en la trayectoria óptica, depositarse sobre la superficie medida o acumularse en la lente o ventana óptica del termómetro. Por esta razón, el error resultante no siempre se produce en la misma dirección.

Puntos clave

● El polvo y la niebla de aceite presentes en la trayectoria de medición pueden absorber, dispersar o emitir radiación infrarroja, modificando la señal que llega al detector.
● Los depósitos de polvo o aceite sobre el objetivo pueden cambiar la emisividad y las características de reflexión de la superficie.
● La contaminación de la lente o ventana óptica puede reducir la transmisión infrarroja y causar lecturas anómalas, una respuesta más lenta o una deriva gradual.
● El efecto suele ser más importante cuando aumenta la concentración de contaminantes, la distancia de medición o cuando el objetivo es pequeño.
● Un único valor fijo de compensación rara vez es válido para todas las condiciones. Mejorar el entorno de medición suele ser más fiable.

¿Por qué afecta el polvo a la medición infrarroja?

Un termómetro infrarrojo necesita recibir suficiente radiación procedente del objetivo. Cuando existe una elevada concentración de polvo o partículas suspendidas en la trayectoria óptica, parte de la radiación puede ser absorbida o dispersada.

● Absorción: parte de la energía infrarroja puede ser absorbida por las partículas, reduciendo la radiación del objetivo que alcanza el detector.
● Dispersión: las partículas pueden desviar parte de la radiación respecto a su trayectoria original.
● Emisión propia: las partículas que se encuentran a determinada temperatura también emiten radiación infrarroja.

Por ello, en entornos con una elevada concentración de partículas, el detector puede recibir una combinación de radiación procedente del objetivo y radiación influida por el medio intermedio.

¿Por qué la niebla de aceite también puede causar errores?

La niebla de aceite está formada por pequeñas gotas líquidas suspendidas en el aire. Puede aparecer en operaciones de mecanizado, sistemas de lubricación, procesos de pulverización, instalaciones neumáticas y otros procesos industriales.

Al igual que el polvo, puede absorber y dispersar radiación infrarroja. Cuando la concentración es reducida y la distancia de medición es corta, su efecto puede ser limitado. Sin embargo, una niebla densa, una distancia de medición larga o una gran diferencia de temperatura entre el objetivo y la niebla pueden aumentar el error.

Por ejemplo, al medir una superficie caliente a través de una niebla de aceite densa, parte de la radiación del objetivo puede quedar atenuada. Al mismo tiempo, la propia niebla puede emitir radiación infrarroja hacia el instrumento.

Por esta razón, la lectura puede ser superior o inferior a la temperatura real. El resultado depende de la temperatura del objetivo, la temperatura de la niebla, su concentración, la longitud de la trayectoria óptica y la respuesta espectral del termómetro.

No es correcto asumir que la presencia de niebla de aceite siempre provoca una lectura inferior.

El polvo sobre la superficie puede modificar la emisividad

No solo importan las partículas suspendidas en el aire. El polvo depositado directamente sobre la superficie medida también puede alterar la medición.

Un termómetro infrarrojo detecta la radiación procedente de la capa exterior de la superficie. Si una superficie metálica inicialmente limpia o brillante queda cubierta de polvo, el instrumento deja de medir las mismas propiedades radiativas.

La emisividad efectiva puede cambiar de manera significativa.

Muchos metales pulidos presentan una emisividad baja y reflejan una parte importante de la radiación infrarroja del entorno. Una capa de polvo puede aumentar la emisividad efectiva y reducir relativamente la influencia de la radiación reflejada.

Como resultado, la temperatura indicada puede cambiar aunque la temperatura real del objeto permanezca prácticamente igual.

En mediciones de tendencia a largo plazo conviene mantener el estado de la superficie lo más constante posible.

Una película de aceite modifica la superficie efectiva de medición

Los depósitos de aceite también alteran las propiedades infrarrojas de la superficie.

Desde el punto de vista del termómetro, la radiación procede de la capa exterior. Cuando existe una película de aceite sobre el material, el instrumento mide una superficie cuyas propiedades radiativas han sido modificadas por esa capa.

Una película de aceite puede afectar a:

● La emisividad;
● La reflectividad infrarroja;
● La transferencia térmica en la superficie;
● La velocidad de respuesta térmica de la superficie.

Si la capa de aceite es relativamente gruesa o existe una diferencia de temperatura entre la película y el material situado debajo, la temperatura superficial medida puede no representar directamente la temperatura del sustrato.

El polvo y el aceite en la óptica pueden causar errores persistentes

En aplicaciones industriales, algunas anomalías de medición no se deben tanto a la contaminación temporal del aire como a los depósitos que se acumulan gradualmente sobre la lente o la ventana óptica.

La óptica es una parte esencial de la trayectoria de medición. El polvo, el aceite o la condensación procedente de la niebla de aceite pueden reducir la transmisión de radiación infrarroja.

Entre los síntomas más habituales se encuentran:

● Cambio gradual de las lecturas sobre un mismo objetivo;
● Valores anómalos al medir objetos a alta temperatura;
● Respuesta más lenta que anteriormente;
● Menor repetibilidad al medir una referencia estable;
● Recuperación apreciable de la lectura después de limpiar la óptica.

A diferencia del polvo suspendido temporalmente en el aire, la contaminación de la óptica puede permanecer durante largos periodos y afectar continuamente a las mediciones. Por ello, la inspección periódica es especialmente importante en entornos con polvo o niebla de aceite.

¿Por qué algunas lecturas son bajas y otras altas?

La dirección del error no es fija porque el detector recibe una combinación de distintos componentes de radiación.

Si la radiación procedente de un objetivo caliente se atenúa considerablemente al atravesar polvo o niebla de aceite a menor temperatura, la lectura puede resultar inferior a la temperatura real.

En cambio, si el objetivo está relativamente frío y la trayectoria óptica contiene partículas más calientes, niebla de aceite caliente u otra fuente de radiación térmica, la energía adicional recibida por el detector puede elevar la lectura.

Cuando la concentración de partículas o niebla varía continuamente, también cambia la cantidad de energía infrarroja que alcanza el detector, lo que puede producir valores inestables.

Por tanto, durante el diagnóstico no basta con observar si la lectura es demasiado alta o demasiado baja. También deben comprobarse el entorno de medición y el estado de la trayectoria óptica.

¿Cuándo es más importante este efecto?

La influencia del polvo y la niebla de aceite depende de las condiciones reales de aplicación.

● Alta concentración de contaminantes: normalmente aumenta la atenuación y la interferencia.
● Gran distancia de medición: la radiación atraviesa una mayor longitud de aire contaminado.
● Objetivos pequeños: una señal útil más débil es más sensible a la radiación del entorno y a las interferencias.
● Gran diferencia de temperatura entre objetivo y entorno: el efecto del medio intermedio puede hacerse más visible.
● Contaminación prolongada de la óptica: los depósitos pueden generar errores persistentes.
● Superficies de baja emisividad: la radiación reflejada, los cambios de emisividad y la contaminación pueden combinarse y aumentar la incertidumbre.

¿Cómo reducir el efecto del polvo y la niebla de aceite?

En aplicaciones industriales, la fiabilidad puede mejorarse controlando la distancia, la trayectoria óptica, el estado de la superficie y el mantenimiento del instrumento.

● Reducir la distancia de medición siempre que sea posible, asegurándose de que el área de medición permanece completamente dentro del objetivo.
● Evitar medir a través de zonas con polvo, humo o niebla de aceite visiblemente densos.
● En mediciones a largo plazo, mantener el estado de la superficie objetivo lo más constante posible.
● Inspeccionar periódicamente la lente o ventana óptica para detectar polvo, aceite, condensación u otros contaminantes.
● Limpiar los componentes ópticos únicamente según las instrucciones del fabricante para evitar daños en los materiales o recubrimientos infrarrojos.
● Para puntos de monitorización críticos, utilizar una posición de medición fija y repetible.
● Si no es posible evitar el polvo o la niebla de aceite, verificar la medición infrarroja con una fuente de temperatura de referencia u otro método de medición adecuado.

¿Se puede aplicar una compensación fija para el polvo o la niebla de aceite?

En la mayoría de los casos no se recomienda utilizar una corrección fija.

El error no es constante. Depende de la concentración de partículas o gotas, la longitud de la trayectoria óptica, la temperatura del objetivo, la temperatura del medio intermedio, la emisividad, la banda espectral del instrumento y el grado de contaminación de la óptica.

Por ejemplo, una misma niebla de aceite puede afectar de forma distinta a un objetivo a 50 °C y a uno a 500 °C. Del mismo modo, aumentar la distancia de unos pocos centímetros a varios metros puede modificar significativamente el resultado.

Por ello, es más fiable mejorar la trayectoria óptica y mantener unas condiciones estables que aplicar correcciones empíricas como +5 °C o −10 °C.

¿Cómo saber si el problema está causado por polvo o niebla de aceite?

Algunas comprobaciones sencillas pueden ayudar a identificar la causa.

● Reducir la distancia de medición sobre el mismo objetivo y comprobar si la lectura cambia de forma significativa.
● Repetir la medición cuando disminuya temporalmente la concentración de polvo o niebla.
● Inspeccionar y limpiar correctamente la óptica y volver a medir el mismo objetivo estable.
● Comprobar si la superficie está cubierta de polvo, aceite u otros depósitos.
● Siempre que sea posible, comparar con un sensor de contacto u otro instrumento de temperatura verificado.
● Si la anomalía aparece únicamente en entornos contaminados y la repetibilidad es normal en condiciones limpias, conviene revisar primero la trayectoria óptica y la contaminación antes de considerar una avería del instrumento.

FAQ

¿El polvo siempre hace que la lectura infrarroja sea demasiado baja?
No. El polvo puede absorber o dispersar la radiación del objetivo, pero también puede emitir su propia radiación. La dirección del error depende de las temperaturas, la concentración y la distancia.

¿Una pequeña cantidad de polvo afecta a la medición?
Con una concentración reducida y una distancia corta, el efecto puede ser limitado. Sin embargo, para mediciones de mayor precisión conviene mantener la trayectoria óptica lo más limpia posible.

¿Se puede seguir midiendo una superficie cubierta de polvo?
Sí, aunque la capa de polvo puede haber modificado la emisividad efectiva. Para comparar mediciones a lo largo del tiempo es recomendable mantener un estado de superficie constante.

¿Una película de aceite cambia la emisividad?
Sí. Puede modificar tanto la emisión como la reflexión infrarroja. El valor de emisividad adecuado para el material limpio puede dejar de ser correcto.

¿Se puede utilizar un termómetro infrarrojo con la lente cubierta de aceite?
No es recomendable para mediciones exigentes. La óptica debe limpiarse correctamente conforme a las instrucciones del fabricante.

¿Se puede medir a través de una niebla de aceite densa?
El instrumento puede seguir mostrando una lectura, pero su precisión y representatividad pueden reducirse de forma significativa. En mediciones importantes conviene evitar la niebla densa o utilizar una posición de medición más adecuada.

Conclusión

El polvo y la niebla de aceite afectan a las mediciones de temperatura por infrarrojos principalmente porque modifican la transmisión de la radiación y las propiedades radiativas de la superficie medida.

Las partículas y gotas suspendidas pueden absorber, dispersar o añadir radiación infrarroja. Los depósitos sobre la superficie pueden modificar la emisividad, mientras que la contaminación de la óptica puede reducir la transmisión hacia el detector.

Por tanto, en entornos industriales con polvo o niebla de aceite, la fiabilidad de la medición no depende únicamente de la precisión especificada del instrumento, sino también de la distancia, la trayectoria óptica, el estado de la superficie y la limpieza de la lente.

Para la monitorización de temperatura en aplicaciones críticas, mantener condiciones de medición estables y repetibles suele ser más fiable que aplicar una corrección de temperatura empírica.