Introducción

Al utilizar un termómetro infrarrojo, normalmente se presta atención a la distancia de medición, la relación D:S y la emisividad. Sin embargo, el ángulo entre el instrumento y la superficie también puede influir de forma importante.

Un termómetro infrarrojo no mide la temperatura del punto láser. El detector recibe radiación infrarroja procedente de una determinada zona dentro de su campo de visión óptico.

Cuando el instrumento se utiliza con una inclinación pronunciada, el área proyectada sobre la superficie aumenta y se alarga. Como consecuencia, las zonas circundantes pueden entrar con mayor facilidad en el campo de medición. En materiales reflectantes, además, el cambio de ángulo puede modificar la cantidad de radiación ambiental reflejada hacia el detector.

Siempre que sea posible, conviene orientar el instrumento aproximadamente perpendicular a la superficie.

Puntos clave

● El termómetro infrarrojo debería orientarse lo más perpendicularmente posible a la superficie.
● Cuanto más oblicuo sea el ángulo, mayor y más elíptica será el área efectiva de medición.
● Si el objetivo no cubre toda el área medida, el fondo puede influir en la lectura.
● En materiales reflectantes y de baja emisividad, el ángulo puede modificar la radiación reflejada que recibe el detector.
● El ángulo, la distancia, la relación D:S y el tamaño del objetivo deben evaluarse conjuntamente.
● El láser es principalmente una ayuda de puntería y no representa toda el área realmente medida.

¿Qué es el ángulo de medición de un termómetro infrarrojo?

El ángulo de medición describe la orientación del eje óptico del instrumento con respecto a la superficie del objetivo.

La configuración preferible suele ser aquella en la que el eje óptico se encuentra próximo a la normal de la superficie.

Por ejemplo, sobre una placa metálica plana:

● Una medición casi perpendicular produce una zona relativamente compacta.
● Una medición inclinada proyecta el mismo campo óptico sobre una superficie mayor.
● Con ángulos grandes, parte del área medida puede quedar fuera del objetivo.

Por tanto, el ángulo no solo afecta a la dirección de puntería, sino también a la superficie que realmente participa en la medición.

¿Por qué afecta el ángulo al resultado?

El sistema óptico recoge radiación infrarroja dentro de un campo de visión determinado y la dirige hacia el detector.

Cuando el instrumento está casi perpendicular a una superficie plana, la proyección es relativamente compacta. Al inclinarlo, la proyección se alarga en la dirección de la inclinación.

En un modelo geométrico simplificado, si θ representa el ángulo entre el eje óptico y la normal de la superficie, la dimensión proyectada aumenta aproximadamente según 1/cosθ.

El efecto suele ser reducido a pequeños ángulos, pero se vuelve más significativo a medida que aumenta la inclinación.

Para aplicaciones reales deben utilizarse siempre los datos de D:S y campo de visión especificados por el fabricante.

El área de medición pasa a ser elíptica

Con una orientación casi perpendicular sobre una superficie plana, el área de medición puede aproximarse a una forma circular.

Cuando el instrumento se inclina, esa zona se alarga en una dirección y adopta progresivamente una forma elíptica.

Esto es especialmente importante al medir:

● Tuberías pequeñas;
● Rodamientos;
● Terminales eléctricos;
● Componentes de placas de circuito;
● Elementos calefactores pequeños.

Aunque el láser permanezca centrado, parte del área infrarroja real puede encontrarse fuera del objetivo.

¿Qué relación existe entre el ángulo y la relación D:S?

D:S significa Distance-to-Spot Ratio, es decir, la relación entre la distancia de medición y el diámetro nominal del punto o área de medición.

Con una relación de 12:1, una distancia aproximada de 1200 mm corresponde, en condiciones idealizadas, a un diámetro nominal de unos 100 mm.

Si el instrumento se inclina:

● La distancia puede permanecer igual;
● El campo óptico interno no cambia;
● Pero su proyección sobre la superficie aumenta.

Por ello, la relación D:S no debe evaluarse de forma aislada cuando se miden objetivos pequeños.

El objetivo debe ser mayor que el área efectiva de medición

Una regla fundamental de la termometría infrarroja es que el objetivo debe cubrir completamente el campo de visión del instrumento.

Si es más pequeño, el detector recibe radiación tanto del objetivo como de las superficies que lo rodean.

Por ejemplo, una tubería a 120 °C situada frente a una pared a 25 °C puede mostrar una lectura notablemente inferior si el campo de visión incluye también parte de la pared.

Para obtener resultados más fiables, el objetivo debería ser claramente mayor que el área nominal calculada.

El ángulo también puede afectar al comportamiento radiativo aparente

Una superficie idealmente difusa presenta características de emisión relativamente estables en diferentes direcciones.

Los materiales reales no siempre se comportan de esta forma. A medida que la dirección de observación se aleja de la normal de la superficie, pueden cambiar las propiedades direccionales de emisión y reflexión.

Debe prestarse especial atención a:

● Metales pulidos;
● Acero inoxidable;
● Aluminio;
● Cobre;
● Superficies cromadas;
● Vidrio liso;
● Plásticos brillantes;
● Otros materiales de baja emisividad o alta reflectividad.

Por ello, un cambio de ángulo puede modificar la lectura incluso si el ajuste de emisividad permanece igual.

¿Por qué las superficies metálicas son más sensibles al ángulo?

Los metales brillantes sin tratamiento suelen presentar baja emisividad y elevada reflectividad infrarroja.

El detector puede recibir no solo la radiación emitida por la propia superficie, sino también radiación térmica reflejada procedente del entorno.

Entre las fuentes habituales se encuentran:

● Equipos de calefacción;
● Hornos;
● Tuberías calientes;
● Personas;
● Superficies calentadas por el sol;
● Otros objetos a temperaturas muy diferentes.

Al cambiar el ángulo, también puede cambiar la dirección desde la que esa radiación se refleja hacia el detector.

Por ello, diferentes lecturas obtenidas desde diferentes direcciones no implican necesariamente un fallo del instrumento.

¿Un ángulo mayor siempre produce un error mayor?

No necesariamente.

Si el objetivo:

● Es mucho mayor que el área medida;
● Tiene una emisividad elevada;
● Se comporta aproximadamente como una superficie difusa;
● Presenta una temperatura uniforme;
● No está expuesto a reflexiones térmicas intensas;

una variación moderada del ángulo puede tener un efecto limitado.

Materiales como goma negra, superficies pintadas, papel o madera suelen ser menos sensibles que los metales pulidos.

Sin embargo, al aumentar la inclinación también aumenta normalmente la incertidumbre potencial.

¿Es obligatorio medir exactamente a 90°?

No. No todas las aplicaciones requieren una orientación geométrica exacta de 90°.

En entornos industriales, la geometría de la máquina, las tuberías o las condiciones de seguridad pueden impedir una medición completamente perpendicular.

En esos casos:

● Evite ángulos excesivos;
● Compruebe que el objetivo cubre toda el área de medición;
● Evite incluir el fondo en el campo de visión;
● Mantenga la misma posición y el mismo ángulo en mediciones comparativas;
● Preste especial atención a las reflexiones en superficies de baja emisividad.

Las instrucciones específicas del fabricante deben tener prioridad.

¿El láser permite saber si el ángulo es correcto?

No por sí solo.

El láser se utiliza principalmente como ayuda de puntería.

Debe tenerse en cuenta que:

● El láser no mide temperatura;
● El detector recibe radiación de una determinada superficie;
● El área real es normalmente mucho mayor que el punto láser;
● Con una medición inclinada, esa área puede sobrepasar el objetivo aunque el láser permanezca centrado.

Por tanto, la posición del láser debe evaluarse junto con la distancia, la relación D:S, el tamaño del objetivo y el ángulo.

¿Cómo controlar correctamente el ángulo de medición?

Para reducir errores relacionados con el ángulo:

● Oriente el instrumento lo más directamente posible. El eje óptico debe mantenerse próximo a la normal de la superficie.
● Evite inclinaciones excesivas. Con ángulos grandes, compruebe que todo el campo de visión permanece dentro del objetivo.
● Reduzca la distancia. Acercarse a objetivos pequeños suele reducir el tamaño nominal del área medida.
● Compruebe la relación D:S. Las características ópticas varían entre modelos.
● Utilice objetivos suficientemente grandes. La superficie debería superar claramente el tamaño nominal del área medida.
● Minimice las reflexiones ambientales. Esto es especialmente importante en metales brillantes.
● Mantenga condiciones constantes. En mediciones repetidas, conserve aproximadamente la misma posición, distancia y ángulo.

¿Por qué es importante mantener un ángulo fijo en el seguimiento de tendencias?

En mantenimiento industrial, las mediciones infrarrojas se utilizan con frecuencia para detectar cambios térmicos a lo largo del tiempo.

Entre los puntos habituales se encuentran:

● Carcasas de motores;
● Rodamientos;
● Equipos eléctricos;
● Conexiones eléctricas;
● Conductos HVAC;
● Sistemas de calefacción.

Si una medición se realiza casi perpendicularmente y otra desde un ángulo muy diferente, la variación de lectura puede deberse tanto a un cambio real de temperatura como a una modificación de la geometría de medición.

Para realizar comparaciones fiables, conviene estandarizar posición, distancia y dirección.

¿Cuándo es especialmente importante el ángulo de medición?

Debe prestarse especial atención cuando:

● El objetivo es pequeño;
● La distancia de medición es grande;
● El instrumento tiene una relación D:S relativamente baja;
● Se miden metales brillantes;
● La emisividad es baja;
● Existen fuentes calientes próximas;
● Hay una gran diferencia de temperatura entre el objetivo y el fondo;
● Se realizan mediciones repetidas;
● Se comparan tendencias térmicas;
● Se buscan puntos calientes localizados.

En estas situaciones, deben considerarse conjuntamente el ángulo, la distancia, el tamaño del objetivo, la emisividad y la radiación reflejada.

FAQ

¿Medir con el termómetro inclinado siempre produce un resultado incorrecto?

No. Un cambio moderado puede tener poco efecto si el objetivo es grande, tiene alta emisividad y una temperatura uniforme. Sin embargo, el riesgo de error aumenta con la inclinación.

¿Cuál es la mejor dirección de medición?

Siempre que sea posible, el eje óptico debe mantenerse próximo a la normal de la superficie.

¿Por qué el mismo punto puede mostrar distintas temperaturas según el ángulo?

Las causas pueden ser un cambio del área efectiva de medición, la inclusión del fondo, la emisividad direccional o la radiación térmica reflejada.

¿Por qué la lectura puede ser incorrecta aunque el láser esté centrado?

Porque el láser solo sirve para apuntar. El detector mide una zona óptica considerablemente mayor.

¿Qué es más importante, el ángulo o la distancia?

Ambos factores son importantes. La distancia determina el tamaño nominal del área, mientras que el ángulo modifica su proyección sobre la superficie.

¿Por qué es especialmente importante mantener el mismo ángulo al medir metales?

Los metales brillantes suelen tener baja emisividad y elevada reflectividad infrarroja. Un cambio de ángulo puede modificar la radiación ambiental reflejada hacia el detector.

Conclusión

El ángulo de medición es un factor importante para la fiabilidad de las mediciones infrarrojas de temperatura sin contacto.

Cuando la medición se realiza de forma oblicua, el área efectiva aumenta y se vuelve más elíptica, por lo que las superficies circundantes pueden influir en el resultado. En materiales reflectantes y de baja emisividad, además, puede variar la cantidad de radiación térmica ambiental reflejada hacia el detector.

Para obtener resultados fiables, deben considerarse conjuntamente el ángulo de medición, la distancia, la relación D:S, el tamaño del objetivo, la emisividad y la radiación reflejada del entorno.

Una orientación lo más directa posible y unas condiciones de medición constantes mejoran la repetibilidad, la comparabilidad y la fiabilidad de los resultados.