Introducción
Al apuntar un termómetro infrarrojo hacia una superficie de vidrio, la temperatura mostrada puede diferir considerablemente del valor esperado. Asimismo, normalmente no es posible determinar con precisión la temperatura real de un objeto situado detrás del vidrio. Por este motivo, a menudo se afirma que los termómetros infrarrojos no pueden medir el vidrio.
Sin embargo, esta afirmación no es completamente correcta.
Un termómetro infrarrojo industrial convencional puede medir en muchas situaciones la temperatura superficial del propio vidrio, siempre que las condiciones de medición sean adecuadas. Lo que generalmente no puede hacer es “ver a través” de un vidrio común para medir la temperatura de un objeto situado detrás, como ocurre con la luz visible.
El resultado también depende del tipo de vidrio, su espesor, el tratamiento superficial, la emisividad, la radiación ambiental reflejada y el rango espectral del instrumento.
Por ello, primero es necesario comprender qué mide realmente un termómetro infrarrojo.
Puntos clave
● Un termómetro infrarrojo mide la radiación infrarroja que llega al detector desde la zona objetivo, no la temperatura interna del material de forma directa.
● Que un material sea transparente a la luz visible no significa que también sea transparente en el infrarrojo.
● Muchos termómetros infrarrojos industriales trabajan aproximadamente entre 8 y 14 μm, donde el vidrio convencional no suele comportarse como un material transparente.
● El instrumento mide principalmente la radiación asociada a la superficie del vidrio y no la temperatura de un objeto situado detrás.
● La reflexión superficial, la emisividad, el ángulo de medición y el entorno térmico pueden afectar de forma importante a la precisión.
● Para medir a través de una ventana protectora se requiere un material con transmisión infrarroja adecuada y un sistema de medición compatible con esa banda espectral.
¿Qué mide realmente un termómetro infrarrojo?
Todo objeto con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación electromagnética, parte de la cual se encuentra en el espectro infrarrojo.
El sistema óptico del termómetro recoge esta radiación y la dirige hacia un detector infrarrojo. A partir de la señal recibida, la emisividad, las condiciones ambientales y su calibración interna, el instrumento calcula la temperatura superficial.
La radiación detectada puede incluir:
● Radiación infrarroja emitida por la propia superficie;
● Radiación ambiental reflejada por la superficie;
● En determinados materiales transparentes o parcialmente transparentes al infrarrojo, radiación transmitida desde objetos situados detrás.
La precisión depende, por tanto, de la contribución relativa de estas componentes.
¿Por qué podemos ver a través del vidrio pero un termómetro infrarrojo no puede necesariamente medir a través de él?
Esta es una de las confusiones más habituales.
El ojo humano detecta principalmente luz visible entre aproximadamente 0,4 y 0,7 μm. El vidrio común presenta una alta transmisión en este intervalo, por lo que permite ver los objetos situados detrás.
Un termómetro infrarrojo trabaja en una banda de longitudes de onda diferente.
Muchos instrumentos industriales utilizan aproximadamente el rango de 8–14 μm. En esta región del infrarrojo de onda larga, las propiedades ópticas del vidrio convencional son muy distintas de las que presenta en el espectro visible.
Por ello, cuando el termómetro apunta a una superficie de vidrio, normalmente no recibe toda la radiación infrarroja emitida por el objeto situado detrás. El detector recibe principalmente la radiación emitida por el propio vidrio y la radiación infrarroja reflejada por su superficie.
Por esta razón, un termómetro infrarrojo estándar no suele poder medir correctamente la temperatura de máquinas, tuberías u otros equipos a través de una ventana de vidrio convencional.
¿Puede un termómetro infrarrojo medir la temperatura superficial del vidrio?
Sí, en condiciones adecuadas.
Si el objetivo es medir la propia superficie del vidrio, la medición infrarroja suele ser posible. Sin embargo, el vidrio no es un cuerpo negro ideal y, por tanto, tanto la emisividad como la radiación reflejada pueden influir en el resultado.
Por ejemplo, al medir un panel de vidrio calentado, una parte importante de la radiación recibida puede proceder de la propia superficie del vidrio. Con una configuración adecuada es posible obtener una temperatura superficial útil.
En cambio, si se apunta a través del vidrio hacia un motor, calefactor u otro objeto, la temperatura indicada normalmente no representa la temperatura real de dicho objeto.
Por tanto, conviene distinguir:
● La medición de la temperatura superficial del vidrio, normalmente posible bajo condiciones controladas;
● La medición de un objeto situado detrás de vidrio convencional, normalmente no viable con un termómetro infrarrojo estándar.
¿Por qué pueden aparecer errores incluso al medir la superficie del vidrio?
Los errores suelen deberse a varios factores combinados.
● Emisividad incorrecta: si el valor configurado no coincide con la emisividad real de la superficie, la temperatura calculada puede desviarse significativamente.
● Reflexión superficial: el vidrio refleja parte de la radiación térmica del entorno. Personas, hornos, calefactores, lámparas u otros objetos calientes pueden influir en la lectura.
● Diferencias entre superficies: vidrio transparente, vidrio revestido, vidrio Low-E, espejos, vidrio esmerilado y otras superficies tratadas pueden tener propiedades infrarrojas muy diferentes.
● Ángulo de medición excesivo: una medición muy oblicua puede aumentar la influencia de las reflexiones. Es preferible medir lo más cerca posible de la perpendicular a la superficie.
● Objetivo demasiado pequeño: si la distancia es excesiva, el punto de medición puede superar el área de vidrio e incluir radiación procedente de otras superficies.
● Grandes diferencias térmicas entre ambas caras: la temperatura de una superficie del vidrio no tiene por qué coincidir con la temperatura interna del material, la de la cara opuesta o la de un objeto situado detrás.
¿Por qué no se puede medir la temperatura de un equipo a través del vidrio?
Supongamos que una máquina caliente se encuentra detrás de una ventana de inspección.
Aunque pueda verse claramente, su radiación térmica no atraviesa necesariamente el vidrio en la banda espectral utilizada por el termómetro.
El instrumento puede recibir principalmente:
● Radiación térmica emitida por el propio vidrio;
● Radiación ambiental reflejada por su superficie;
● Una componente transmitida limitada, dependiente del material, el espesor y la longitud de onda.
Por ello, la lectura puede aproximarse mucho más a la temperatura de la superficie del vidrio que a la temperatura real de la máquina situada detrás.
¿Por qué el vidrio refleja la radiación infrarroja del entorno?
La radiación que llega al detector no procede necesariamente por completo del propio objetivo.
Para un material opaco puede utilizarse de forma simplificada la relación:
Emisividad + Reflectividad ≈ 1
Cuando la emisividad de una superficie disminuye, la influencia de la radiación infrarroja reflejada suele aumentar.
Una superficie de vidrio reflectante puede, por tanto, reflejar hacia el termómetro la radiación procedente de fuentes térmicas cercanas.
Por ejemplo:
● El calor emitido por el operario puede reflejarse en el vidrio;
● Un horno o calefactor cercano puede modificar la lectura;
● En un entorno cálido, un vidrio frío puede mostrar una temperatura aparente superior a la real.
La posición de medición y el entorno térmico deben considerarse cuidadosamente.
¿Cómo mejorar la precisión al medir la temperatura superficial del vidrio?
Si se desea medir el propio vidrio, conviene aplicar las siguientes prácticas:
● Confirmar que el objetivo es medir la superficie del vidrio y no un objeto situado detrás.
● Ajustar la emisividad según el tipo y el tratamiento de la superficie.
● Realizar la medición lo más perpendicular posible a la superficie para reducir las reflexiones.
● Evitar posiciones donde el vidrio refleje personas, hornos, calefactores, lámparas u otras fuentes térmicas intensas.
● Mantener una distancia adecuada para que todo el punto de medición permanezca dentro de la zona objetivo.
● Para aplicaciones de mayor precisión puede utilizarse una cinta, recubrimiento o superficie de referencia de alta emisividad conocida, siempre que haya alcanzado el equilibrio térmico con el vidrio.
● En procesos críticos, verificar el resultado con un instrumento de referencia calibrado o un sensor de contacto adecuado.
¿El vidrio revestido y el vidrio convencional producen la misma lectura?
No necesariamente.
Los vidrios industriales y arquitectónicos modernos pueden incorporar capas funcionales, como recubrimientos Low-E, películas metálicas u otros tratamientos ópticos.
Estas capas pueden modificar de forma considerable la emisividad y la reflectividad infrarrojas.
El vidrio Low-E, por ejemplo, está diseñado para reducir la transferencia de calor por radiación en determinadas bandas espectrales. Utilizar los mismos ajustes empleados para un vidrio sin tratamiento puede producir errores importantes.
Por este motivo, en un vidrio revestido la emisividad debe determinarse según la superficie real, el tipo de recubrimiento y la cara que se está midiendo.
¿Puede un termómetro infrarrojo medir a través de cualquier material transparente?
No.
La transparencia visual y la transmisión infrarroja son propiedades ópticas distintas.
La transmisión infrarroja depende de factores como:
● La composición del material;
● El espesor;
● La longitud de onda;
● Los recubrimientos superficiales;
● El rango de temperatura;
● El diseño del sistema óptico.
Algunos materiales son transparentes a la luz visible, pero prácticamente opacos al infrarrojo de onda larga. Otros materiales especializados pueden presentar una alta transmisión en bandas infrarrojas concretas.
Por ello, los sistemas industriales que necesitan medir a través de una ventana protectora utilizan materiales específicamente seleccionados para el rango espectral del instrumento.
¿En qué aplicaciones debe prestarse especial atención al vidrio?
Los errores son especialmente frecuentes en situaciones como:
● Medición de maquinaria a través de ventanas de inspección;
● Medición de objetos exteriores desde detrás de una ventana de edificio;
● Medición del interior de vitrinas refrigeradas o calentadas a través de puertas de vidrio;
● Medición de componentes de vehículos a través de cristales;
● Medición de equipos de laboratorio detrás de cubiertas transparentes;
● Medición de vidrio Low-E, espejado, revestido o altamente reflectante.
En estos casos debe identificarse primero qué superficie está aportando realmente la radiación infrarroja detectada.
¿Por qué un punto láser detrás del vidrio no significa que se esté midiendo ese objeto?
En la mayoría de los termómetros infrarrojos portátiles, el láser funciona principalmente como ayuda de puntería.
No es la radiación que utiliza el detector para determinar la temperatura.
Por tanto, el láser visible puede atravesar el vidrio y alcanzar el objeto situado detrás, mientras que la radiación infrarroja relevante para la medición no atraviesa el mismo vidrio dentro de la banda espectral del sensor.
En consecuencia:
● La posición del punto láser no identifica necesariamente el origen real de la radiación medida;
● Que el láser atraviese el vidrio no demuestra que el termómetro pueda medir a través de él;
● La posibilidad de realizar una medición a través de una ventana depende del rango espectral del instrumento y de la transmisión infrarroja del material de la ventana.
FAQ
¿Puede un termómetro infrarrojo medir el vidrio?
Sí. Generalmente puede medir la temperatura superficial del vidrio, pero deben controlarse la emisividad, las reflexiones, el tratamiento superficial, el ángulo y el entorno térmico.
¿Se puede medir un objeto situado detrás de un vidrio?
Con termómetros infrarrojos industriales comunes que trabajan aproximadamente entre 8 y 14 μm, normalmente no es posible realizar una medición precisa a través de vidrio convencional.
¿Por qué el láser atraviesa el vidrio?
Porque el láser de puntería trabaja en el espectro visible, mientras que la medición térmica utiliza radiación infrarroja de otra longitud de onda.
¿Es necesario ajustar la emisividad al medir vidrio?
Sí. El valor debe adaptarse al tipo de vidrio y a su estado superficial.
¿Por qué cambia la lectura al variar el ángulo?
El ángulo modifica las condiciones de reflexión de la superficie y puede aumentar la influencia de la radiación ambiental reflejada.
¿Puede medirse el vidrio Low-E igual que un vidrio convencional?
No necesariamente. Los recubrimientos Low-E modifican de forma importante las propiedades radiativas de la superficie.
¿Cómo saber si estoy midiendo el vidrio o el objeto situado detrás?
Con vidrio convencional y un termómetro infrarrojo estándar de onda larga, normalmente debe asumirse que la lectura corresponde principalmente a la superficie del vidrio. Para medir a través de una ventana es necesario confirmar que el material presenta una transmisión adecuada dentro del rango espectral del instrumento.
Conclusión
Uno de los errores más comunes en la medición infrarroja consiste en asumir que, como el vidrio es transparente para la luz visible, también lo será para la radiación infrarroja utilizada por el termómetro.
Los termómetros infrarrojos industriales convencionales suelen trabajar en el infrarrojo de onda larga, donde el vidrio común no transmite la radiación de la misma forma que transmite la luz visible. Por ello, el instrumento recibe principalmente la radiación térmica de la superficie del vidrio y la radiación reflejada por el entorno, no la radiación térmica real del objeto situado detrás.
Es fundamental diferenciar entre medir la temperatura superficial del vidrio y medir a través del vidrio. La primera medición suele ser posible si se controlan correctamente la emisividad, el ángulo, el tamaño del objetivo y las reflexiones. La segunda requiere una ventana infrarroja especializada y un sistema de medición compatible con su banda de transmisión.
En aplicaciones profesionales deben evaluarse conjuntamente el rango espectral del instrumento, la transmisión del material de la ventana, la emisividad, la reflexión y la geometría óptica.
