Introducción

Un termómetro infrarrojo mide la temperatura sin contacto mediante la detección de la radiación infrarroja emitida por la superficie del objeto y su conversión en un valor de temperatura. Siempre que exista una trayectoria suficientemente despejada para la radiación infrarroja entre el objetivo y el instrumento, la medición suele ser posible.

Sin embargo, en un ambiente con una cantidad importante de vapor, la radiación emitida por el objetivo debe atravesar dicha zona antes de llegar al termómetro. El vapor de agua, las gotas suspendidas y la propia radiación térmica del vapor pueden modificar la señal recibida por el instrumento.

Por tanto, un termómetro infrarrojo no queda necesariamente inutilizado en presencia de vapor, pero la fiabilidad de la medición depende de la densidad del vapor, de la longitud de la trayectoria y de las condiciones de medición.

Puntos clave

● La humedad ambiental normal no suele impedir la medición infrarroja a corta distancia.
● El vapor o la niebla visible y densa suele afectar mucho más que una humedad relativa elevada.
● La radiación infrarroja procedente del objetivo puede ser absorbida o atenuada por el vapor de agua y las gotas, mientras que el propio vapor también emite radiación infrarroja.
● Cuanto mayor sea la densidad del vapor y más larga sea la trayectoria óptica, más difícil será determinar la temperatura real de la superficie.
● Si el vapor oculta el objetivo, la temperatura indicada puede reflejar el efecto combinado del objeto, de la capa de vapor y de la radiación del entorno.
● La condensación sobre la óptica del termómetro puede provocar errores todavía más importantes.

Por qué el vapor de agua puede afectar a la medición infrarroja

Un termómetro infrarrojo no mide directamente la temperatura del aire ni la distancia. Su sistema óptico recibe radiación infrarroja dentro de una determinada banda espectral.

En aire relativamente limpio y transparente, la radiación procedente del objetivo puede llegar al instrumento con poca interferencia, por lo que en muchas aplicaciones el efecto del aire es reducido.

Cuando la trayectoria óptica contiene una cantidad considerable de vapor de agua, vapor visible, niebla o gotas suspendidas, las condiciones cambian.

● Parte de la radiación infrarroja del objetivo puede ser absorbida por el vapor de agua o las gotas.
● Las gotas suspendidas pueden dispersar y atenuar parte de la radiación.
● El vapor y las gotas tienen su propia temperatura y, por tanto, también emiten radiación infrarroja.
● La señal que llega al detector puede dejar de proceder exclusivamente de la superficie objetivo.

Por ello, el vapor no se limita a “bloquear” visualmente el objeto, sino que modifica las condiciones de transmisión de la radiación entre el objetivo y el termómetro infrarrojo.

Una humedad elevada y la presencia de vapor visible no son lo mismo

En aplicaciones reales es importante diferenciar entre una humedad ambiental elevada y la presencia de vapor visible y denso.

En un ambiente húmedo, el aire puede contener una cantidad elevada de vapor de agua. Sin embargo, si la distancia de medición es corta y la línea de visión hacia el objetivo está despejada, muchas mediciones infrarrojas pueden realizarse con normalidad.

Por ejemplo, al medir la temperatura superficial de carcasas, tuberías o paredes en un ambiente interior húmedo, la humedad no suele ser la principal fuente de error si no existe vapor visible que obstruya el objetivo.

La situación cambia cuando delante del objeto aparece vapor blanco, niebla o un flujo continuo de vapor.

En ese caso, el termómetro debe observar el objetivo a través de una capa de vapor que cambia continuamente. Las variaciones de densidad, temperatura y movimiento pueden provocar fluctuaciones o desviaciones en la temperatura indicada.

Cuanto más denso sea el vapor, mayor suele ser el error de medición

La influencia del vapor sobre la medición infrarroja no puede considerarse simplemente como presente o ausente. Su magnitud depende de las condiciones concretas.

Es más probable que se produzcan errores importantes cuando:

● existe vapor denso o continuo entre el objetivo y el termómetro.
● el vapor oculta visiblemente la superficie del objetivo.
● la distancia de medición es larga y la radiación debe atravesar una mayor zona de vapor.
● existe una diferencia de temperatura considerable entre el objetivo y el vapor.
● la densidad del vapor cambia continuamente.
● hay una gran cantidad de pequeñas gotas suspendidas en la trayectoria de medición.

Por ejemplo, si se intenta medir la temperatura de un equipo situado detrás de una nube de vapor denso, el hecho de poder verlo a simple vista no garantiza que un termómetro infrarrojo pueda determinar correctamente su temperatura superficial.

Que un medio permita el paso de la luz visible no significa que transmita de la misma forma la radiación infrarroja.

La temperatura indicada puede no ser la temperatura real de la superficie

Un error habitual es suponer que el termómetro infrarrojo continúa midiendo únicamente el objeto situado detrás del vapor.

En realidad, cuando el vapor es denso, la radiación recibida puede incluir varios componentes: la radiación propia de la superficie objetivo, la radiación emitida por la capa de vapor y la radiación ambiental reflejada.

La temperatura mostrada puede ser, por tanto, el resultado calculado a partir de la combinación de estos componentes.

Por ello, incluso si la lectura obtenida a través de vapor denso parece estable, no debe interpretarse automáticamente como la temperatura real de la superficie del objetivo.

Si el vapor y el objetivo tienen temperaturas similares, el error puede ser difícil de identificar. Cuando la diferencia de temperatura es elevada, las anomalías suelen resultar más evidentes.

Por qué es importante la distancia de medición

En un ambiente con vapor, conviene reducir la distancia efectiva de medición siempre que sea posible.

Cuanto mayor sea la distancia, mayor será la longitud de vapor que deberá atravesar la radiación infrarroja antes de llegar al detector. Esto aumenta la posibilidad de absorción y atenuación.

También debe tenerse en cuenta la relación distancia-punto de medición (D:S). A medida que aumenta la distancia, aumenta el tamaño del área medida. Si el objetivo no cubre completamente esa zona, la radiación procedente del entorno, del fondo o del propio vapor puede afectar al resultado.

Por tanto, respetando siempre las condiciones de seguridad:

● Colocar el termómetro lo más cerca posible del objetivo.
● Asegurarse de que el objetivo sea claramente mayor que el punto de medición.
● Seleccionar una posición con la menor cantidad posible de vapor en la trayectoria óptica.
● Evitar, siempre que sea posible, mediciones a larga distancia a través de grandes zonas de vapor denso.

En estas condiciones, mejorar la geometría de medición suele ser más eficaz que limitarse a modificar el ajuste de emisividad.

La condensación sobre la óptica puede ser más problemática que el vapor del ambiente

En ambientes calientes, húmedos o con vapor debe prestarse especial atención a la condensación sobre la óptica infrarroja.

Si un termómetro frío se introduce en un entorno cálido y húmedo, o permanece expuesto al vapor durante un periodo prolongado, la humedad puede condensarse sobre la ventana óptica.

Cuando se forma una película de agua o gotas sobre la óptica, se introduce una capa adicional entre el objetivo y el detector infrarrojo que puede afectar significativamente a la transmisión de la radiación.

Entre los posibles efectos se encuentran:

● lecturas claramente superiores o inferiores a las esperadas.
● variaciones continuas al medir repetidamente el mismo objetivo.
● diferencias anómalas entre puntos de medición próximos.
● respuesta más lenta o dificultad para obtener una lectura estable.

Si se observa humedad o condensación sobre la óptica, debe interrumpirse la medición. La superficie óptica debe tratarse conforme a las instrucciones del instrumento y encontrarse limpia y seca antes de volver a medir.

Cómo mejorar la fiabilidad de la medición en ambientes con vapor

Si es necesario utilizar un termómetro infrarrojo en presencia de vapor, pueden adoptarse varias medidas para reducir su influencia.

● Seleccionar una posición en la que haya la menor cantidad posible de vapor entre el objetivo y el termómetro.
● Reducir la distancia de medición tanto como sea posible sin comprometer la seguridad.
● Aprovechar interrupciones momentáneas del vapor para medir cuando la superficie quede claramente visible.
● Evitar trayectorias ópticas atravesadas directamente por una descarga continua de vapor.
● Comprobar que el objetivo cubra por completo el punto de medición.
● Verificar que el ajuste de emisividad sea adecuado para la superficie medida.
● Proteger la óptica infrarroja frente a la condensación.
● En mediciones críticas, realizar varias lecturas y comprobar su repetibilidad.

Si no es posible evitar un vapor denso y la medición se utiliza para control de procesos, diagnóstico de equipos o decisiones relacionadas con la seguridad, no debe dependerse exclusivamente de una única lectura infrarroja sin contacto.

Aplicaciones que requieren especial precaución

Algunos entornos industriales generan vapor de forma habitual, por lo que requieren una evaluación especialmente cuidadosa de las condiciones de medición.

Por ejemplo:

● tuberías de vapor y válvulas.
● calderas e intercambiadores de calor.
● equipos de cocción con vapor y limpieza a alta temperatura.
● depósitos de agua caliente y equipos de tratamiento térmico.
● zonas de producción de papel o textiles con temperaturas y humedades elevadas.
● sistemas HVAC, humidificación y sistemas industriales de vapor.

En estas aplicaciones, el primer aspecto que debe evaluarse es si existe una trayectoria infrarroja estable y suficientemente despejada entre el instrumento y el objetivo, y no únicamente si el objeto resulta visible a simple vista.

FAQ

¿Puede un termómetro infrarrojo medir un objeto directamente a través del vapor?

No debe suponerse que un termómetro infrarrojo puede simplemente “atravesar” el vapor. Una baja concentración de vapor de agua y una distancia corta pueden permitir una medición útil, pero el vapor denso puede absorber y atenuar la radiación procedente del objetivo y aportar además su propia radiación.

¿Puede utilizarse un termómetro infrarrojo con una humedad ambiental muy elevada?

Normalmente sí. Una humedad elevada no equivale a una capa de vapor visible y densa. Si el objetivo está claramente visible, la distancia es corta y no existe condensación sobre la óptica, muchas mediciones habituales pueden realizarse con normalidad.

¿Por qué fluctúa la lectura al medir a través del vapor?

La densidad, temperatura y movimiento del vapor pueden cambiar continuamente. Estas variaciones modifican las condiciones de transmisión de la radiación infrarroja y, por tanto, pueden hacer variar la temperatura indicada.

Si puedo ver el objetivo, ¿significa que la medición infrarroja será precisa?

No. El ojo humano trabaja principalmente en el espectro visible, mientras que los termómetros infrarrojos utilizan bandas concretas del espectro infrarrojo. Un mismo medio puede presentar características de transmisión diferentes según la longitud de onda.

¿Es mejor medir a menor distancia en un ambiente con vapor?

En general sí, siempre que se respeten las condiciones de seguridad y las especificaciones del instrumento. Una distancia menor reduce la trayectoria que la radiación debe recorrer a través del vapor y también ayuda a reducir el tamaño del punto de medición. No obstante, debe evitarse que el vapor incida directamente sobre el termómetro o su óptica.

¿Se puede continuar midiendo si hay condensación sobre la óptica?

No es recomendable. La condensación afecta directamente a la transmisión de la radiación infrarroja y puede provocar errores significativos. La medición debe reanudarse únicamente cuando la óptica esté limpia y seca.

Conclusión

Un termómetro infrarrojo puede utilizarse para medir objetos en ambientes que contienen vapor de agua, pero la fiabilidad del resultado depende principalmente de las condiciones de transmisión infrarroja entre el objetivo y el instrumento.

En aire simplemente húmedo, con una distancia corta y una trayectoria despejada, la influencia del vapor de agua suele ser limitada. Sin embargo, el vapor visible y denso, las gotas suspendidas o una trayectoria prolongada a través del vapor pueden absorber y atenuar de forma significativa la radiación procedente del objetivo. Además, la radiación emitida por el propio vapor puede contribuir a la señal y hacer que la temperatura indicada difiera de la temperatura real de la superficie.

Por ello, al utilizar un termómetro infrarrojo en un ambiente con vapor debe prestarse especial atención a la obstrucción por vapor, la distancia de medición, la relación entre el tamaño del objetivo y el punto de medición, la emisividad y la condensación sobre la óptica. En mediciones críticas en las que no pueda evitarse el vapor denso, la fiabilidad de la lectura infrarroja debe evaluarse cuidadosamente y, cuando sea necesario, verificarse mediante otro método de medición de temperatura.