Introducción

Los termómetros infrarrojos utilizan radiación infrarroja porque existe una relación directa entre la temperatura de un objeto y su radiación térmica. Todo objeto cuya temperatura sea superior al cero absoluto emite continuamente radiación electromagnética. Dentro de los rangos habituales de mantenimiento industrial, inspección eléctrica, HVAC y procesos de producción, una parte importante de esta energía se encuentra en el espectro infrarrojo.

El sistema óptico del termómetro recoge la radiación infrarroja emitida por la superficie del objetivo. El detector infrarrojo la convierte en una señal eléctrica y el instrumento procesa dicha señal teniendo en cuenta la emisividad, la compensación de temperatura y otros parámetros internos para calcular la temperatura superficial.

Por tanto, la termometría infrarroja es esencialmente un método de medición sin contacto de la temperatura superficial a partir de la radiación térmica emitida de forma natural por el objeto.

También es importante diferenciar este principio del láser presente en muchos termómetros portátiles. El láser se utiliza normalmente solo como ayuda para apuntar.

Puntos clave

● Todo objeto por encima del cero absoluto emite radiación térmica; dentro de los rangos habituales de temperatura, una parte importante se encuentra en el espectro infrarrojo.
● Los termómetros infrarrojos detectan principalmente la radiación emitida por el propio objetivo y no suelen medir la temperatura enviando radiación infrarroja hacia él.
● La radiación infrarroja cambia con la temperatura, por lo que resulta adecuada para la medición térmica sin contacto.
● La termometría infrarroja permite medir rápidamente superficies calientes, objetos en movimiento, equipos energizados o zonas de difícil acceso.
● La emisividad, la distancia, el tamaño del objetivo, el estado de la superficie y las condiciones ambientales pueden afectar al resultado.
● Un termómetro infrarrojo mide normalmente la temperatura superficial, no la temperatura interna del objeto.

¿Por qué los objetos emiten radiación infrarroja?

Desde el punto de vista físico, cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto posee energía térmica. Las partículas que lo componen están en movimiento y liberan continuamente energía en forma de radiación electromagnética. Este fenómeno se denomina radiación térmica.

La radiación térmica no se concentra en una sola longitud de onda, sino que se distribuye a lo largo de un determinado intervalo espectral. Cuando cambia la temperatura del objeto, también cambian la intensidad y la distribución de dicha radiación.

A temperatura ambiente y en muchas aplicaciones industriales, una parte importante de la radiación térmica emitida por máquinas, componentes eléctricos y otros objetos se encuentra dentro del espectro infrarrojo.

Cuando cambia la temperatura del objetivo, también cambia su radiación infrarroja. El termómetro utiliza esta relación para calcular la temperatura de la superficie.

¿Por qué se utiliza infrarrojo en lugar de luz visible?

La luz visible representa únicamente una pequeña parte del espectro electromagnético. A temperatura ambiente y dentro de la mayoría de los rangos industriales habituales, los objetos no emiten suficiente radiación térmica visible como para determinar su temperatura observando su brillo.

Por ejemplo, una carcasa de máquina a varias decenas de grados Celsius puede parecer completamente normal a simple vista, aunque esté emitiendo continuamente radiación térmica infrarroja.

Solo cuando la temperatura aumenta considerablemente una parte de la radiación térmica entra en el espectro visible. Un metal muy caliente, por ejemplo, puede comenzar a ponerse al rojo vivo.

Para la mayoría de las mediciones prácticas, la luz visible no resulta adecuada. La radiación infrarroja está presente en una gama mucho más amplia de temperaturas de uso habitual, por lo que es especialmente útil para la termometría sin contacto.

¿Qué mide realmente un termómetro infrarrojo?

Un termómetro infrarrojo no “ve” directamente la temperatura. Primero detecta la energía infrarroja emitida por la superficie del objetivo.

El proceso básico es el siguiente:

● La superficie del objetivo emite radiación térmica infrarroja.
● El sistema óptico recoge la radiación procedente de un campo de visión determinado.
● El detector infrarrojo convierte la energía recibida en una señal eléctrica.
● El instrumento procesa la señal teniendo en cuenta la emisividad, su temperatura interna y otros parámetros de compensación.
● El microprocesador calcula la temperatura superficial.
● El valor de temperatura se muestra en la pantalla.

El proceso puede resumirse como:

Radiación infrarroja → señal eléctrica → valor de temperatura

¿Por qué el infrarrojo es adecuado para la medición sin contacto?

Los termómetros de contacto convencionales necesitan que una sonda toque el objetivo. El calor debe transferirse entre la superficie y el sensor hasta obtener una temperatura suficientemente representativa.

La medición infrarroja no requiere este contacto físico. Mientras la radiación infrarroja emitida por el objetivo pueda llegar al detector, es posible determinar su temperatura superficial.

Esto ofrece varias ventajas:

● No requiere contacto físico. Adecuado para superficies sensibles, difíciles de alcanzar o que no deben tocarse.
● Respuesta rápida. No es necesario esperar al equilibrio térmico entre una sonda y el objetivo.
● Adecuado para superficies calientes. Los equipos y componentes a elevada temperatura pueden comprobarse desde una distancia apropiada.
● Adecuado para objetos en movimiento. Por ejemplo, piezas giratorias o productos en una línea de producción.
● Útil para determinadas inspecciones de equipos energizados. Siempre que se respeten los procedimientos de seguridad correspondientes, puede realizarse una comprobación de temperatura sin establecer contacto de medición.

Estas características explican el amplio uso de los termómetros infrarrojos en mantenimiento industrial, inspección eléctrica, HVAC, mantenimiento mecánico y control de procesos.

¿Por qué responden tan rápido los termómetros infrarrojos?

Una sonda de contacto depende de la transferencia de calor entre el sensor y el objetivo. Su velocidad de respuesta puede verse afectada por la construcción de la sonda, su masa térmica, la calidad del contacto y el material medido.

Un termómetro infrarrojo detecta la radiación que el objetivo ya está emitiendo. No es necesario esperar a que el sensor alcance la misma temperatura que la superficie, por lo que el resultado puede obtenerse mucho más rápidamente.

Esto resulta especialmente útil al comprobar muchos puntos, como cuadros eléctricos, rodamientos, componentes HVAC, líneas de producción o posibles puntos calientes.

Sin embargo, una respuesta rápida no significa que cualquier lectura sea inmediatamente exacta en todas las condiciones. El tamaño del objetivo, la distancia, los cambios de temperatura ambiente y el tiempo de estabilización del instrumento también pueden influir.

¿Por qué la medición infrarroja suele indicar la temperatura superficial?

Los termómetros infrarrojos detectan principalmente la radiación que sale de la superficie de un objeto. Por ello, el valor mostrado corresponde normalmente a la temperatura superficial.

Un termómetro infrarrojo portátil convencional no debe considerarse un instrumento capaz de medir directamente la temperatura interna de los materiales.

Por ejemplo:

● Al medir una tubería, normalmente se obtiene la temperatura de su pared exterior, no directamente la del fluido interior.
● Al medir un recipiente de alimentos, se obtiene la temperatura de la superficie del recipiente o del alimento expuesto.
● Al medir un motor, se obtiene la temperatura de la zona de la carcasa o del componente apuntado.
● En el caso del vidrio, también deben considerarse sus propiedades de transmisión, reflexión y emisión en la banda infrarroja utilizada.

Cuando se necesita conocer la temperatura interna, puede ser más adecuado utilizar un termopar, una sonda de resistencia, una sonda de penetración u otro método de contacto apropiado.

¿Por qué la emisividad afecta a la medición?

Los distintos materiales no emiten la misma cantidad de radiación infrarroja a igual temperatura. Esta propiedad se expresa mediante la emisividad.

Muchas superficies no metálicas, pintadas, recubiertas u oxidadas presentan una emisividad relativamente alta y suelen ser más fáciles de medir de forma estable con un termómetro infrarrojo.

Los metales pulidos o brillantes suelen tener baja emisividad y alta reflectividad. En estos casos, el termómetro puede detectar no solo la radiación emitida por el propio objetivo, sino también la radiación infrarroja del entorno reflejada por su superficie.

Esto puede generar errores importantes.

Por tanto, no debe asumirse que un termómetro infrarrojo mide todos los materiales con la misma precisión. Un ajuste correcto de la emisividad y unas condiciones de medición adecuadas son fundamentales.

¿Por qué importa la distancia de medición?

Un termómetro infrarrojo no mide únicamente el pequeño punto indicado por el láser. Mide la radiación infrarroja media procedente de una zona definida por su sistema óptico.

A medida que aumenta la distancia, el área de medición también suele aumentar. Esta relación se expresa habitualmente mediante la relación D:S o Distance-to-Spot.

Si el objetivo es más pequeño que la zona real de medición, el detector puede recibir también radiación procedente del fondo, alterando el resultado.

Para una medición fiable:

● El objetivo debe cubrir completamente el área de medición.
● La distancia debe seleccionarse de acuerdo con la relación D:S del instrumento.
● El diámetro del punto láser no debe confundirse con el diámetro real del área de medición infrarroja.

Por tanto, poder medir a distancia no significa que una distancia mayor sea siempre mejor.

¿El láser mide la temperatura?

No.

El láser rojo visible de muchos termómetros infrarrojos se utiliza principalmente como ayuda de puntería.

La medición real de temperatura la realizan el sistema óptico infrarrojo y el detector, que captan la radiación térmica procedente del objetivo.

Por ello, un termómetro infrarrojo puede funcionar sin láser siempre que su sistema de detección infrarroja opere correctamente.

Además, el punto láser no debe interpretarse como una representación exacta de toda el área medida. El tamaño real depende del diseño óptico y de la relación D:S.

¿Cuáles son las principales ventajas de la termometría infrarroja?

El principio de medición proporciona varias ventajas prácticas:

● Medición sin contacto de superficies calientes, móviles, de difícil acceso o que no conviene tocar.
● Respuesta rápida, adecuada para inspecciones y comprobaciones de múltiples puntos.
● No es necesario instalar permanentemente un sensor de temperatura en el objetivo.
● Influencia mínima sobre el estado térmico del objeto.
● Posibilidad de medir zonas difíciles de alcanzar con una sonda convencional.
● Comparación rápida entre distintas superficies para identificar puntos calientes o diferencias térmicas anómalas.

La medición infrarroja no sustituye completamente a la medición por contacto. Ambos métodos tienen aplicaciones diferentes y deben seleccionarse en función del material, el rango de temperatura, la precisión requerida y la necesidad de medir temperatura superficial o interna.

¿Qué factores pueden afectar a la medición infrarroja?

La termometría infrarroja es rápida y cómoda, pero depende de las características radiativas del objetivo y de las condiciones ambientales.

Entre los factores más habituales se encuentran:

● Emisividad: un ajuste incorrecto puede causar errores significativos.
● Estado de la superficie: las superficies pulidas, oxidadas, pintadas, recubiertas o rugosas pueden comportarse de forma diferente.
● Distancia de medición: una distancia excesiva puede hacer que el área medida supere el tamaño del objetivo.
● Tamaño del objetivo: la superficie medida debe cubrir completamente el campo de visión del instrumento.
● Radiación reflejada: las superficies de baja emisividad pueden reflejar radiación térmica de objetos próximos.
● Trayectoria óptica: el polvo, el humo, el vapor y determinados materiales transparentes pueden atenuar o modificar la radiación infrarroja.
● Cambios de temperatura ambiente: después de trasladar el instrumento entre ambientes con grandes diferencias de temperatura, puede ser necesario esperar a que se estabilice.

Controlar estos factores permite aprovechar correctamente las ventajas de una medición rápida y sin contacto.

FAQ

¿Un termómetro infrarrojo emite radiación infrarroja para medir la temperatura?
Generalmente no. Los modelos portátiles detectan principalmente la radiación térmica infrarroja emitida por el propio objetivo. El láser visible se utiliza normalmente solo como ayuda de puntería.

¿Por qué todos los objetos emiten radiación infrarroja?
Todo objeto por encima del cero absoluto posee energía térmica y emite radiación electromagnética. En los rangos de temperatura habituales, una parte importante se encuentra en el espectro infrarrojo.

¿Puede un termómetro infrarrojo medir la temperatura interna?
Normalmente no. Los termómetros infrarrojos convencionales miden principalmente la temperatura superficial. Para medir la temperatura interna suele ser necesaria una sonda de contacto adecuada.

¿Para qué sirve el láser rojo?
Principalmente para ayudar a apuntar al área de interés. No realiza la medición de temperatura.

¿Por qué es más difícil medir metales brillantes?
Suelen presentar baja emisividad y alta reflectividad, por lo que el termómetro puede detectar una cantidad importante de radiación infrarroja reflejada del entorno.

¿La medición infrarroja es más precisa que la medición por contacto?
No necesariamente. La medición infrarroja es rápida y sin contacto, pero es sensible a la emisividad y al estado de la superficie. La medición por contacto puede resultar más adecuada para temperaturas internas o puntos de contacto definidos.

Conclusión

Los termómetros infrarrojos utilizan radiación infrarroja porque existe una relación física medible entre la temperatura de un objeto y la radiación térmica que emite. Dentro de los rangos de temperatura habituales, los objetos emiten continuamente energía infrarroja que puede detectarse y convertirse rápidamente en un valor de temperatura sin necesidad de contacto.

En comparación con los métodos de contacto, la termometría infrarroja ofrece una respuesta rápida y facilita la medición de objetos calientes, móviles, energizados o difíciles de alcanzar.

No obstante, estos instrumentos miden principalmente la temperatura superficial y los resultados pueden verse afectados por la emisividad, el tamaño del objetivo, la distancia, el estado de la superficie, las reflexiones y las condiciones ambientales. Comprender que el termómetro infrarrojo mide la radiación térmica emitida por la superficie del objetivo es fundamental para seleccionar y utilizar correctamente este tipo de instrumento.