Medición de Temperatura por Radiación Infrarroja

Los termómetros infrarrojos o las cámaras termográficas son dispositivos que miden la temperatura a partir de la radiación infrarroja emitida por un objeto. Esta tecnología permite realizar mediciones de temperatura sin necesidad de contacto directo con el objeto que se está evaluando, esta característica la convierte en herramientas muy útil en aplicaciones industriales, científicas y domésticas.

¿Quién no lo recuerda?. Durante la pandemia de COVID-19, los termómetros infrarrojos fueron herramientas vitales para la detección temprana de fiebre, ayudando a identificar individuos potencialmente infectados en lugares críticos como aeropuertos y hospitales. Su tecnología de medición sin contacto se alineó con las necesidades de minimizar la transmisión del virus, ofreciendo un método higiénico y eficiente para controlar la temperatura corporal.

Principios de funcionamiento

El principio fundamental detrás de estos instrumentos es la radiación térmica; todos los objetos emiten radiación infrarroja proporcional a su temperatura, una señal que el termómetro infrarrojo capta y convierte en lectura de temperatura. Como están equipados con una lente especializada, los termómetros canalizan la radiación infrarroja hacia un detector que, a su vez, la transforma en una señal eléctrica. Esta señal es procesada para calcular la temperatura del objeto o superficie en cuestión, con factores como la distancia y el tamaño del área medida jugando roles cruciales en la precisión de la medición.

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Una característica destacada de los termómetros infrarrojos es su capacidad para ajustar la emisividad, es decir, la eficacia con la que un material emite radiación térmica. Dado que diferentes materiales irradian calor de manera distinta, esta función permite que los termómetros compensen estas variaciones y ofrezcan lecturas más precisas. En muchos modelos, la inclusión de un puntero láser mejora aún más la exactitud al ayudar a orientar el dispositivo hacia el área específica que se desea medir.

Radiación Infrarroja | Radiación Térmica | Termografía infrarroja

Relación entre cada uno de estos conceptos: La radiación infrarroja se refiere a un tipo específico de radiación electromagnética, la radiación térmica se relaciona con la energía emitida por cualquier cuerpo debido a su temperatura, y la termografía infrarroja es una aplicación práctica que utiliza la radiación infrarroja para visualizar y medir la temperatura de superficies.

Radiación Infrarroja:

• Es una parte del espectro electromagnético situada entre la luz visible y las microondas.
• Todas las cosas con una temperatura por encima del cero absoluto emiten radiación infrarroja.
• Es invisible al ojo humano y se utiliza en muchas tecnologías, como la comunicación inalámbrica, los controles remotos y la medición de temperatura.

Radiación Térmica:

• Es el proceso mediante el cual los cuerpos emiten energía en forma de radiación electromagnética debido a su temperatura.
• La radiación térmica incluye un rango más amplio del espectro electromagnético, que abarca no solo el infrarrojo, sino también la luz visible y el ultravioleta para objetos a muy altas temperaturas.
• La cantidad y el espectro de la radiación térmica emitida dependen de la temperatura del cuerpo, conforme a las leyes de la física, como la Ley de Stefan-Boltzmann y la Ley de Planck.

Termografía Infrarroja:

• Es una técnica que utiliza la radiación infrarroja para crear imágenes térmicas o termogramas. Estas imágenes muestran la distribución de temperatura de un objeto o área.
• La termografía infrarroja se aplica ampliamente para inspecciones no destructivas, evaluación de aislamiento, diagnóstico médico, monitoreo de procesos industriales, entre otros.
• A diferencia de la medición puntual de temperatura con termómetros infrarrojos, la termografía proporciona una imagen completa de las variaciones de temperatura en una superficie.

Similitud entre las Cámaras Térmicas y los Termómetros Infrarrojos

Veamos estos ejemplos prácticos. Las cámaras térmicas y los termómetros infrarrojos comparten una similitud fundamental en su principio de funcionamiento, ya que ambos dispositivos se basan en la detección de radiación infrarroja para medir la temperatura. Este principio se fundamenta en la ley física que establece que todo objeto con una temperatura por encima del cero absoluto emite radiación infrarroja, la cual es proporcional a su temperatura.

Una de las similitudes más notables es que tanto las cámaras térmicas como los termómetros infrarrojos permiten realizar mediciones de temperatura sin necesidad de contacto directo con el objeto o la superficie que se está midiendo. Esta característica los hace especialmente útiles para medir la temperatura de objetos en movimiento, inaccesibles o que podrían ser peligrosos al tacto, como maquinaria caliente, componentes eléctricos o materiales químicos.

Ambos dispositivos convierten la radiación infrarroja captada en una señal eléctrica, la cual es procesada para generar una lectura de temperatura. Sin embargo, mientras que un termómetro infrarrojo proporciona una medición puntual de la temperatura en un área específica, una cámara térmica crea una imagen térmica (termografía) que muestra un mapa de temperatura de toda una área o superficie, permitiendo visualizar distribuciones de temperatura y detectar puntos calientes o fríos en un objeto o escena.

La detección de radiación infrarroja para medir la temperatura es una tecnología ampliamente utilizada en la industria debido a su capacidad para realizar mediciones precisas sin necesidad de contacto directo con el objeto de estudio. Pongamos ejemplos de uso de esta tecnología en la industria.

Usos industriales de la Radiación Infrarroja

La tecnología de detección de radiación infrarroja se emplea en una variedad de aplicaciones industriales, aprovechando su capacidad para medir temperaturas sin contacto. A continuación, se presenta un listado de los principales usos industriales de esta tecnología:

1. Mantenimiento Preventivo: La termografía infrarroja se utiliza para inspeccionar equipos y maquinaria en busca de puntos calientes que podrían indicar fallas inminentes, permitiendo intervenciones antes de que ocurran averías costosas.
2. Control de Procesos: En la fabricación, se emplea para monitorear y controlar la temperatura de los procesos, asegurando que se mantengan dentro de los rangos óptimos para la calidad y eficiencia del producto.
3. Inspección de Equipos Eléctricos: Se utiliza para identificar conexiones sueltas, sobrecargas o fallos en componentes eléctricos, lo que ayuda a prevenir fallos eléctricos y reduce el riesgo de incendios.
4. Monitoreo de Hornos y Calderas: En industrias como la metalúrgica y la de materiales de construcción, se utiliza para monitorear la temperatura dentro de hornos y calderas, optimizando el uso de energía y la calidad del producto.
5. Evaluación de Aislamiento: Se usa para detectar deficiencias en el aislamiento térmico de edificios y tuberías, lo que contribuye a la eficiencia energética y la prevención de pérdidas de calor.
6. Control de Calidad: En la producción de alimentos, plásticos y otros materiales, la termografía ayuda a asegurar que los productos se calienten o enfríen uniformemente, lo que es crucial para la calidad del producto.
7. Seguridad y Vigilancia: La tecnología infrarroja se emplea para la detección temprana de incendios en áreas de almacenamiento de materiales inflamables y en la industria forestal.
8. Investigación y Desarrollo: Se utiliza en la fase de investigación y desarrollo de nuevos productos y materiales para entender las propiedades térmicas y mejorar los diseños.
9. Diagnóstico de Sistemas HVAC: Ayuda a identificar problemas de funcionamiento en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, lo que mejora la eficiencia y el confort.
10. Detección de Fugas: En la industria química y de procesos, se utiliza para detectar fugas de gases o líquidos calientes que podrían ser peligrosos o indicativos de problemas en el proceso.