Introducción

Una duda frecuente al utilizar un termómetro infrarrojo es si puede medir la temperatura de un objeto situado detrás de una ventana, una mirilla de inspección o una cubierta protectora transparente. Como el objeto puede verse claramente a simple vista, es fácil suponer que el termómetro también puede “ver a través” del vidrio.

Sin embargo, que la luz visible pueda atravesar el vidrio no significa que las longitudes de onda infrarrojas utilizadas para medir la temperatura también puedan hacerlo.

Con la mayoría de los termómetros infrarrojos portátiles convencionales, una medición realizada a través de un vidrio común representa principalmente la temperatura superficial del vidrio y no la temperatura real del objeto que se encuentra detrás.

Puntos clave

● El vidrio común es transparente a la luz visible, pero generalmente no lo es a las longitudes de onda infrarrojas utilizadas por muchos termómetros infrarrojos portátiles.
● Al medir a través de un vidrio convencional, la lectura suele aproximarse más a la temperatura superficial del propio vidrio.
● El vidrio absorbe gran parte de la radiación infrarroja procedente del objeto situado detrás, al mismo tiempo que emite su propia radiación y refleja parte de la radiación térmica del entorno.
● Poder ver un objeto a través de un vidrio no significa que su temperatura pueda medirse correctamente por infrarrojos a través de ese vidrio.
● La posibilidad de medir a través de un material depende tanto del rango de respuesta espectral del instrumento como de la transmitancia infrarroja del material dentro de dicho rango.
● Para obtener una medición precisa del objeto situado detrás, siempre que sea posible debe evitarse que haya vidrio común entre el instrumento y el objetivo.

¿Por qué el ojo humano puede ver a través del vidrio y un termómetro infrarrojo normalmente no puede medir a través de él?

La diferencia fundamental está en las longitudes de onda utilizadas.

El ojo humano detecta principalmente luz visible en un rango aproximado de 0,4 a 0,7 μm. El vidrio común presenta una transmitancia relativamente alta dentro de este intervalo, por lo que podemos ver los objetos situados detrás.

Un termómetro infrarrojo, en cambio, no determina la temperatura a partir de la luz visible. Detecta la radiación térmica infrarroja emitida por la superficie del objetivo. Muchos termómetros infrarrojos portátiles convencionales funcionan en la región infrarroja de onda larga, habitualmente alrededor de 8–14 μm.

En estas longitudes de onda, el vidrio común presenta una transmitancia muy reducida. Por ello, la radiación infrarroja emitida por un objeto situado detrás del vidrio normalmente no puede atravesarlo de forma eficaz hasta llegar al detector.

Por tanto, que un objeto sea visible no significa que pueda medirse su temperatura mediante infrarrojos a través del vidrio.

¿Qué detecta realmente el termómetro infrarrojo cuando se apunta a un vidrio?

Cuando un termómetro infrarrojo se dirige hacia una superficie de vidrio, el detector puede recibir varias componentes de radiación infrarroja.

● Radiación infrarroja emitida por el propio vidrio;
● Radiación térmica procedente de personas, paredes, maquinaria u otros elementos del entorno y reflejada por la superficie del vidrio;
● Una cantidad muy reducida de radiación que pueda transmitirse a determinadas longitudes de onda.

En un termómetro infrarrojo portátil convencional, la fracción de radiación procedente directamente del objeto situado detrás de un vidrio común suele ser muy pequeña.

Por este motivo, la temperatura calculada representa principalmente las características radiativas y la temperatura de la superficie del vidrio, y no la temperatura real del objeto que está detrás.

¿Por qué a veces la lectura parece cambiar con la temperatura del objeto situado detrás del vidrio?

En determinadas situaciones, la temperatura indicada puede cambiar cuando detrás del vidrio se encuentra un objeto muy caliente o muy frío. Esto no demuestra necesariamente que el instrumento esté midiendo directamente a través del vidrio.

Por ejemplo, un objeto caliente situado durante cierto tiempo cerca del vidrio puede elevar la temperatura del propio vidrio mediante radiación térmica, convección o transferencia de calor.

El termómetro infrarrojo mostrará entonces una lectura más alta porque la superficie del vidrio se ha calentado. Puede parecer que está midiendo el objeto caliente que se encuentra detrás, aunque en realidad sigue detectando principalmente la temperatura del vidrio.

El mismo efecto puede producirse con un objeto frío o con aire frío que reduzca la temperatura de la superficie del vidrio.

Por tanto, una variación en la lectura no demuestra que la radiación infrarroja del objeto haya atravesado el vidrio.

¿Cómo influyen la emisividad y la reflexión del vidrio en el resultado?

Un termómetro infrarrojo no detecta directamente la “temperatura”. Primero mide la radiación infrarroja procedente de la superficie y después calcula la temperatura teniendo en cuenta parámetros como la emisividad.

El vidrio tiene su propia emisividad infrarroja y también puede reflejar parte de la radiación térmica procedente del entorno.

Si la superficie es lisa y cerca existen maquinaria caliente, calefactores, superficies calentadas por el sol o personas, parte de esta radiación puede reflejarse en el vidrio y llegar al detector.

Al medir la superficie de un vidrio conviene tener en cuenta:

● Si el ajuste de emisividad es adecuado;
● Si existen reflexiones importantes en la superficie;
● Si hay fuentes térmicas muy calientes o frías en el entorno;
● Si el ángulo de medición favorece las reflexiones;
● Si todo el área de medición queda dentro de la superficie de vidrio seleccionada.

¿Significa esto que ningún termómetro infrarrojo puede medir a través de un vidrio?

No sería correcto afirmar que ningún instrumento infrarrojo puede medir a través de ningún tipo de vidrio o material transparente.

La posibilidad de transmitir radiación infrarroja depende principalmente de dos factores: el rango espectral de funcionamiento del instrumento y la transmitancia del material de la ventana dentro de ese rango de longitudes de onda.

Distintos tipos de vidrio, cuarzo, zafiro y otros materiales específicos para ventanas infrarrojas presentan características de transmisión diferentes según la longitud de onda. Del mismo modo, existen termómetros infrarrojos diseñados para distintos rangos espectrales.

Por ello, en determinadas aplicaciones industriales es posible combinar un instrumento que trabaje en una banda espectral adecuada con una ventana infrarroja compatible para realizar mediciones de temperatura sin contacto a través de una mirilla.

Sin embargo, con un termómetro infrarrojo portátil convencional de 8–14 μm y vidrio arquitectónico común, normalmente debe asumirse que no es posible medir con precisión la temperatura real del objeto situado detrás.

¿Qué magnitud puede tener el error al medir a través de un vidrio?

No existe un único valor de error que pueda aplicarse a todas las mediciones a través de vidrio.

El error puede depender de numerosos factores:

● Temperatura del vidrio;
● Tipo y espesor del vidrio;
● Temperatura del objeto situado detrás;
● Distancia entre el objeto y el vidrio;
● Temperatura del aire a ambos lados del vidrio;
● Rango de respuesta espectral del termómetro;
● Transmitancia infrarroja del vidrio dentro de ese rango;
● Reflexiones en la superficie del vidrio;
● Ajuste de emisividad del instrumento.

Por ejemplo, si un objeto situado detrás del vidrio se encuentra a 100 °C y la superficie del vidrio está únicamente a 30 °C, un termómetro infrarrojo convencional de onda larga puede mostrar una temperatura mucho más próxima a 30 °C que a 100 °C.

Por este motivo, no se recomienda intentar corregir este tipo de medición sumando o restando simplemente un valor fijo de temperatura.

¿Cómo se debe medir correctamente un objeto situado detrás de un vidrio?

Cuando sea necesario conocer la temperatura superficial real de un objeto detrás de un vidrio, la opción más fiable suele ser eliminar el vidrio de la trayectoria de medición.

● Siempre que sea posible, abrir la puerta, mirilla o cubierta de vidrio y medir directamente la superficie del objetivo.
● Comprobar la distancia de medición y la relación D:S para garantizar que todo el spot de medición quede contenido dentro del objetivo.
● Ajustar la emisividad según el material y el estado superficial de la pieza.
● Si no es posible retirar el vidrio, considerar otro método de medición, como una sonda de contacto o un termopar.
● Para monitorización industrial fija, puede seleccionarse una ventana infrarroja específica compatible con el rango espectral del instrumento.
● Las temperaturas críticas de un proceso no deberían evaluarse únicamente a partir de mediciones infrarrojas realizadas a través de vidrio común.

¿Se puede solucionar el problema modificando la emisividad?

Normalmente no.

El ajuste de emisividad se utiliza principalmente para compensar las diferencias en las características de emisión infrarroja de la superficie medida. El problema provocado por el vidrio no se limita a la emisividad, sino que también se debe a que la radiación infrarroja del objetivo no puede atravesarlo eficazmente.

Si la mayor parte de la radiación procedente del objeto es absorbida o bloqueada por el vidrio, modificar el valor de emisividad no puede recuperar la información radiativa que no llega al detector.

Por tanto, cambiar la emisividad no convierte el vidrio común en un material transparente a la radiación infrarroja.

FAQ

¿Qué temperatura mide un termómetro infrarrojo a través de una ventana de vidrio común?

Normalmente mide principalmente la temperatura superficial del vidrio. La lectura también puede verse afectada por la radiación térmica del entorno reflejada por la superficie.

¿Por qué el punto láser puede atravesar el vidrio?

El láser se utiliza principalmente como ayuda para apuntar y normalmente funciona en el espectro visible. Que la luz visible pueda atravesar el vidrio no significa que las longitudes de onda infrarrojas utilizadas para medir la temperatura también puedan hacerlo.

¿Se puede medir la temperatura de un objeto dentro de un automóvil a través de la ventanilla?

No suele recomendarse con un termómetro infrarrojo portátil convencional. La lectura estará influida principalmente por la temperatura del propio vidrio del vehículo y por la radiación térmica reflejada.

¿Se puede medir la temperatura corporal a través de un vidrio?

No de forma fiable. El vidrio común bloquea gran parte de la radiación térmica utilizada por los equipos infrarrojos convencionales para medir temperatura.

¿Modificar la emisividad permite medir el objeto que está detrás del vidrio?

Normalmente no. El ajuste de emisividad no puede compensar la falta de transmisión infrarroja del vidrio.

¿Puede una cámara termográfica ver a través del vidrio?

La mayoría de las cámaras termográficas convencionales de onda larga tampoco pueden detectar la radiación térmica real de un objeto a través de un vidrio común. La imagen térmica suele mostrar principalmente la temperatura superficial del vidrio y las reflexiones térmicas.

¿Existen ventanas transparentes adecuadas para medición infrarroja?

Sí. Existen materiales específicos para ventanas infrarrojas con elevada transmitancia en determinadas bandas espectrales. El material debe seleccionarse de acuerdo con el rango de respuesta espectral del instrumento.

Conclusión

En la mayoría de los termómetros infrarrojos portátiles convencionales, una medición realizada a través de vidrio común representa principalmente la temperatura superficial del propio vidrio y no la temperatura real del objeto situado detrás.

El vidrio común transmite bien la luz visible, pero bloquea gran parte de las longitudes de onda infrarrojas utilizadas por estos instrumentos. Como consecuencia, la radiación térmica del objeto es absorbida o bloqueada en gran medida, mientras que el detector recibe principalmente la radiación emitida por el vidrio y la radiación térmica del entorno reflejada por su superficie.

Cuando sea necesario medir correctamente la temperatura de un objeto situado detrás de un vidrio, debe retirarse el vidrio de la trayectoria de medición siempre que sea posible. En aplicaciones industriales donde sea necesario medir a través de una mirilla, debe utilizarse una ventana infrarroja específicamente seleccionada para el rango espectral del instrumento.