Introducción
Un termómetro infrarrojo puede utilizarse para medir la temperatura superficial de un metal. Sin embargo, esto no significa que todas las superficies metálicas puedan medirse directamente con la misma precisión.
Las superficies oxidadas, pintadas, recubiertas o rugosas suelen ser relativamente fáciles de medir. En cambio, las superficies brillantes o pulidas de acero inoxidable, aluminio o cobre pueden producir desviaciones considerables.
El factor principal no es únicamente el tipo de metal, sino la emisividad de su superficie y su capacidad para reflejar la radiación infrarroja del entorno. Por ello, una medición fiable requiere considerar el estado superficial, el ajuste de emisividad, la distancia de medición, el ángulo y las fuentes térmicas cercanas.
Puntos clave
● Los termómetros infrarrojos pueden medir la temperatura superficial de los metales, pero la precisión depende en gran medida del estado de la superficie.
● Las superficies metálicas oxidadas, pintadas, recubiertas o rugosas suelen presentar una emisividad más alta y son más fáciles de medir.
● Los metales brillantes y pulidos suelen tener baja emisividad y alta reflectividad.
● No debe utilizarse automáticamente un valor fijo de emisividad alta para todos los metales.
● Una cinta de alta emisividad o un recubrimiento adecuado con emisividad conocida puede mejorar la fiabilidad.
● Un termómetro infrarrojo mide la temperatura de la superficie, no la temperatura interna del metal.
¿Por qué puede un termómetro infrarrojo medir un metal?
Todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten radiación infrarroja, incluidos los metales.
El termómetro infrarrojo detecta esta radiación y la convierte en una lectura de temperatura teniendo en cuenta, entre otros factores, el valor de emisividad configurado en el instrumento.
Por tanto, desde el punto de vista del principio de funcionamiento, los metales pueden medirse mediante infrarrojos.
La dificultad aparece porque distintas superficies metálicas emiten cantidades muy diferentes de radiación infrarroja. Además, pueden reflejar la radiación procedente de paredes, máquinas, hornos, calentadores, personas u otros objetos cercanos.
En superficies de alta emisividad, la influencia de esta reflexión suele ser limitada. En metales brillantes de baja emisividad, puede convertirse en una fuente importante de error.
¿Por qué los metales brillantes son más difíciles de medir con precisión?
Las superficies metálicas brillantes suelen combinar una baja emisividad con una alta reflectividad. El acero inoxidable pulido, el aluminio y el cobre pueden reflejar una parte considerable de la radiación infrarroja de su entorno.
Por este motivo, el termómetro puede recibir no solo la radiación emitida por el metal, sino también radiación reflejada.
Por ejemplo, una superficie caliente de acero inoxidable pulido puede reflejar una pared más fría y hacer que la lectura sea inferior a la temperatura real. Por el contrario, si refleja un horno, un calentador o una superficie muy caliente, la temperatura indicada puede ser demasiado alta.
Una lectura incorrecta o inestable sobre metal brillante no significa necesariamente que el instrumento esté defectuoso. La baja emisividad y las reflexiones ambientales suelen ser las principales causas.
¿Qué superficies metálicas son más fáciles de medir?
Las superficies oxidadas, pintadas, recubiertas o rugosas suelen ser más adecuadas para la medición infrarroja que las superficies lisas y altamente pulidas.
● Superficies oxidadas: la capa de óxido suele aumentar la emisividad y mejorar la estabilidad de la medición.
● Superficies pintadas: si el recubrimiento es uniforme y adecuado para la temperatura existente, su superficie puede medirse con mayor facilidad.
● Superficies rugosas: suelen producir menos reflexión especular que una superficie altamente pulida.
● Recubrimientos oscuros o de alta emisividad: muchos recubrimientos no metálicos presentan una emisividad relativamente alta y estable.
El color visible por sí solo no permite determinar correctamente la emisividad. El material, la oxidación, la rugosidad y el tratamiento superficial suelen ser factores más importantes.
¿Por qué un termómetro infrarrojo suele indicar una temperatura demasiado baja en metales brillantes?
Muchos termómetros infrarrojos utilizan de forma predeterminada una emisividad relativamente alta, a menudo cercana a 0,95. Este valor es adecuado para numerosos materiales no metálicos y superficies de alta emisividad, pero no necesariamente para metales desnudos y pulidos.
Si la emisividad real de la superficie es considerablemente inferior al valor configurado en el instrumento, la temperatura calculada puede presentar un error importante.
Además, un metal de baja emisividad emite una proporción menor de su propia radiación infrarroja y refleja una proporción mayor de la radiación del entorno.
Por esta razón, el valor indicado puede cambiar cuando se modifica el ángulo de medición o el entorno térmico.
¿Cómo debe ajustarse la emisividad al medir metal?
Si el termómetro dispone de ajuste de emisividad, el valor debe seleccionarse teniendo en cuenta tanto el tipo de metal como el estado real de la superficie.
No existe un único valor de emisividad válido para un metal en todas las condiciones. Por ejemplo, el acero inoxidable pulido, oxidado, rugoso o pintado puede presentar valores muy diferentes.
Conviene considerar:
● Tipo de metal;
● Grado de oxidación;
● Presencia o ausencia de pulido;
● Rugosidad superficial;
● Pintura, recubrimiento, película de aceite u otras capas;
● Rango de temperatura de la medición.
Cuando se requiere mayor precisión, es recomendable utilizar datos de emisividad verificados, información del fabricante del material o del recubrimiento, o determinar un valor adecuado mediante comparación con una medición de referencia fiable.
¿Cómo se puede mejorar la precisión al medir superficies metálicas?
En metales muy reflectantes o de baja emisividad, es posible mejorar la fiabilidad creando una superficie de medición más controlada.
● Cuando las condiciones lo permitan, aplicar una cinta de alta emisividad en la zona de medición y esperar a que alcance el equilibrio térmico con el metal.
● Para puntos de control permanentes, puede utilizarse un recubrimiento de alta emisividad adecuado para el proceso y la temperatura.
● Ajustar la emisividad del instrumento según la cinta o el recubrimiento utilizado.
● Evitar zonas que reflejen directamente hornos, calentadores, luz solar intensa, maquinaria caliente o personas.
● Mantener el instrumento lo más perpendicular posible a la superficie para reducir los efectos de reflexión dependientes del ángulo.
En superficies de alta temperatura no debe utilizarse cinta adhesiva convencional ni recubrimientos no aptos para dichas condiciones. Cualquier material aplicado debe ser compatible con la temperatura y con los requisitos de seguridad del proceso.
¿La distancia de medición afecta a la medición del metal?
Sí.
Un termómetro infrarrojo no mide únicamente el punto indicado por el láser. Mide la radiación infrarroja media procedente de una determinada área, cuyo tamaño suele aumentar a medida que aumenta la distancia.
Por tanto, debe respetarse la relación D:S, es decir, la relación entre la distancia de medición y el diámetro del punto o área de medición.
La superficie metálica debe cubrir completamente el área medida por el instrumento. Si se mide un componente pequeño desde una distancia excesiva, también pueden incluirse soportes, tuberías, fondos u otros objetos cercanos.
Este aspecto es especialmente importante al medir rodamientos, ejes, racores, terminales y piezas mecánicas pequeñas.
¿El punto láser corresponde al área real de medición?
No.
El láser se utiliza principalmente como ayuda de puntería. No representa el tamaño real del área detectada por el sensor infrarrojo.
El diámetro del área de medición suele aumentar con la distancia. Por ello, aunque el punto láser esté correctamente colocado sobre el metal, el sensor puede incluir zonas adyacentes si el instrumento se encuentra demasiado lejos.
Al medir objetivos pequeños, conviene reducir la distancia y asegurarse de que el objetivo sea claramente mayor que el área de medición del termómetro.
¿Qué factores ambientales deben tenerse en cuenta?
Además de la emisividad, el entorno térmico puede influir considerablemente en las mediciones realizadas sobre metales de baja emisividad.
● Evitar reflejos procedentes de hornos, resistencias calefactoras, tuberías calientes, luminarias u otras fuentes térmicas.
● Evitar, siempre que sea posible, la radiación solar intensa directa sobre el objetivo.
● Si el instrumento se traslada entre ambientes con temperaturas muy diferentes, dejar tiempo suficiente para que se estabilice.
● Mantener limpia la óptica y evitar polvo, aceite, condensación u otros contaminantes.
● Al medir superficies muy calientes o con cambios rápidos de temperatura, considerar el tiempo de respuesta del instrumento y la estabilidad térmica del objetivo.
Las reflexiones ambientales son especialmente importantes en metales pulidos, ya que el valor indicado puede variar simplemente al cambiar la dirección de observación.
¿Para qué aplicaciones metálicas es adecuado un termómetro infrarrojo?
Cuando la emisividad y las reflexiones se controlan correctamente, los termómetros infrarrojos son adecuados para numerosas aplicaciones industriales.
● Comprobación de la temperatura de carcasas de motores;
● Inspección de alojamientos de rodamientos y componentes mecánicos;
● Medición de temperatura en tuberías metálicas;
● Inspección de sistemas HVAC y conducciones;
● Control térmico de armarios y equipos eléctricos;
● Supervisión de superficies de equipos de calentamiento;
● Detección rápida de aumentos anormales de temperatura durante el mantenimiento industrial.
La principal ventaja de la medición infrarroja es que no requiere contacto físico con el objetivo. Esto permite comprobar con rapidez superficies calientes, móviles, energizadas o de difícil acceso.
En metales de baja emisividad y aplicaciones que requieren mayor exactitud, conviene verificar el resultado mediante una superficie de referencia de alta emisividad, una sonda de contacto u otro método apropiado.
FAQ
● ¿Se puede medir directamente el acero inoxidable con un termómetro infrarrojo?
Sí, pero el acero inoxidable brillante o pulido suele presentar una emisividad baja y puede generar errores importantes. Las superficies oxidadas, recubiertas, pintadas o preparadas adecuadamente suelen ofrecer resultados más estables.
● ¿Se puede medir aluminio con un termómetro infrarrojo?
Sí. Sin embargo, el aluminio brillante es una superficie típica de baja emisividad y alta reflectividad. Debe prestarse especial atención al ajuste de emisividad y a las reflexiones del entorno.
● ¿Por qué cambia continuamente la temperatura al medir metal?
Una superficie brillante puede reflejar diferentes zonas del entorno según el ángulo. Al cambiar la dirección de medición cambia también la radiación reflejada que llega al sensor.
● ¿Se puede utilizar una emisividad de 0,95 para todos los metales?
No. Un valor cercano a 0,95 es adecuado para muchas superficies de alta emisividad, pero no para todos los metales desnudos y pulidos.
● ¿Los metales negros son siempre más fáciles de medir?
No necesariamente. El color visible no determina directamente la emisividad en el espectro infrarrojo. El material, la oxidación, la rugosidad y el recubrimiento son normalmente más importantes.
● ¿Un termómetro infrarrojo mide la temperatura interna del metal?
No. Mide principalmente la temperatura superficial. Para determinar temperaturas internas se necesita un sensor de contacto apropiado u otra técnica de medición.
● ¿Se puede utilizar cinta negra para medir metal?
Sí, siempre que se utilice una cinta de alta emisividad con características conocidas y adecuada para la temperatura, el proceso y los requisitos de seguridad. Antes de medir, debe alcanzar el equilibrio térmico con el metal.
Conclusión
Los termómetros infrarrojos pueden medir superficies metálicas, pero los metales se encuentran entre los materiales más sensibles a los efectos de la emisividad y de la radiación infrarroja reflejada.
Las superficies oxidadas, pintadas, recubiertas o rugosas suelen proporcionar lecturas más estables. Las superficies brillantes o pulidas de acero inoxidable, aluminio, cobre y otros metales de baja emisividad requieren una atención especial.
Para obtener resultados fiables es fundamental utilizar un ajuste de emisividad adecuado, respetar la distancia de medición, mantener un ángulo favorable y controlar las reflexiones térmicas del entorno. Cuando se necesita una mayor precisión, conviene utilizar una superficie de referencia de alta emisividad o confirmar la medición mediante un método de contacto.
Por tanto, la cuestión no es únicamente si el objeto está fabricado en metal, sino si el estado real de la superficie permite una medición infrarroja fiable y si las condiciones de medición están correctamente controladas.
