Pirómetro

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Pirómetro (del otro griego πῦρ  “ fuego , calor” + μετρέω  “yo mido”) es un dispositivo para la medición sin contacto de la temperatura corporal . El principio de funcionamiento se basa en medir la potencia de la radiación térmica de un objeto, principalmente en los rangos de radiación infrarroja y luz visible .

Cita

Los pirómetros se utilizan para determinar de forma remota la temperatura de los objetos en la industria, la vida cotidiana, la vivienda y los servicios comunales , en empresas donde el control de temperatura en varias etapas tecnológicas de producción es de gran importancia (industria del acero, industria de refinación de petróleo). Los pirómetros pueden actuar como un medio de medición remota segura de la temperatura de objetos incandescentes, lo que los hace indispensables para garantizar un control adecuado en los casos en que la interacción física con el objeto controlado es imposible debido a las altas temperaturas. Se pueden usar como detectores de calor (modelos mejorados) para determinar áreas de temperaturas críticas en diversas áreas industriales.

Historia

Uno de los primeros pirómetros fue inventado por Pieter van Muschenbroek . Inicialmente, el término se utilizó en relación con instrumentos diseñados para medir la temperatura visualmente, por el brillo y el color de un objeto muy calentado (caliente). En la actualidad, el significado se amplía un poco, en particular, algunos tipos de pirómetros (es más correcto llamar a estos dispositivos radiómetros infrarrojos ) miden temperaturas bastante bajas (0 ° C e incluso más bajas).

El desarrollo de la pirometría moderna y los pirómetros portátiles comenzó a mediados de la década de 1960 y continúa hasta el día de hoy. Fue en este momento cuando se realizaron los descubrimientos físicos más importantes, que permitieron iniciar la producción de pirómetros industriales con altas características de consumo y pequeñas dimensiones totales . El primer pirómetro portátil fue desarrollado y fabricado por la empresa estadounidense Wahl en 1967. El nuevo principio de construir paralelos comparativos, cuando la conclusión sobre la temperatura del cuerpo se hizo sobre la base de datos de un receptor de infrarrojos que determina la cantidad de energía térmica emitida por el cuerpo , hizo posible expandir significativamente los límites de medición las temperaturas de los cuerpos sólidos y líquidos .

Clasificación de los pirómetros

Los pirómetros se pueden dividir según varias características principales:

• óptico _ Le permiten determinar visualmente, por regla general, sin el uso de dispositivos especiales, la temperatura de un cuerpo calentado , comparando su color con el color de un filamento de metal de referencia calentado por una corriente eléctrica en lámparas de medición incandescentes especiales .
• radiación _ La temperatura se estima mediante el indicador recalculado de potencia de radiación térmica . Si el pirómetro mide en una amplia banda espectral de radiación , dicho pirómetro se denomina pirómetro de radiación total .
• Color (otros nombres: multiespectral, relación espectral ): le permite medir la temperatura de un objeto, en función de los resultados de comparar su radiación térmica en diferentes partes del espectro .

Rango de temperatura

• Baja temperatura . Tienen la capacidad de medir las temperaturas de los objetos con temperaturas bajas en relación con las habitaciones, por ejemplo, las temperaturas de los refrigeradores.
• Alta temperatura Solo se estima la temperatura de los cuerpos fuertemente calentados, cuando la determinación "a simple vista" no es posible. Suelen tener un error importante hacia el límite superior de la medida del dispositivo.

Rendimiento

• portátil . Son convenientes en operación en condiciones donde se requiere la precisión de medición requerida , con movilidad, por ejemplo, para medir la temperatura de secciones de tuberías en lugares de difícil acceso. Por lo general, estos dispositivos portátiles están equipados con una pequeña pantalla que muestra información gráfica o de texto numérico.
• estacionario _ Son destinados a una medida más exacta de la temperatura de los objetos. Se utilizan principalmente en grandes empresas industriales para el control continuo del proceso tecnológico en la producción de metales y plásticos fundidos.

Visualización de cantidades

• Método texto-numérico . La temperatura medida se expresa en grados en la pantalla digital. En el camino, puede ver información adicional.
• Método gráfico . Permite ver el objeto observado en la descomposición espectral de las zonas de baja, media y alta temperatura, resaltadas en diferentes colores.

Independientemente de la clasificación, los pirómetros se pueden suministrar con fuentes de alimentación adicionales, así como medios para transmitir información y comunicarse con una computadora o dispositivos especializados (generalmente a través del bus RS-232 ).

Principales fuentes de error en pirómetros

Las características más importantes del pirómetro, que determinan la precisión de la medición de la temperatura, son la resolución óptica y el ajuste de la emisividad del objeto [1] .

A veces, la resolución óptica se denomina índice de avistamiento. Este indicador se calcula como la relación entre el diámetro del punto (círculo) en la superficie, cuya radiación registra el pirómetro, y la distancia al objeto. Para elegir el dispositivo correcto, debe conocer el alcance de su aplicación. Si es necesario tomar medidas de temperatura desde una distancia corta, es mejor elegir un pirómetro con una resolución pequeña, por ejemplo, 4:1. Si la temperatura debe medirse desde una distancia de varios metros, se recomienda elegir un pirómetro con una resolución más alta para que no entren objetos extraños en el campo de visión. Muchos pirómetros tienen un puntero láser para una orientación precisa.

Emisividad ε (emisividad, emisividad): la capacidad de un material para reflejar la radiación incidente. Este indicador es importante cuando se mide la temperatura de la superficie con un termómetro infrarrojo (pirómetro). Este indicador se define como la relación entre la energía emitida por una superficie determinada a una temperatura determinada y la energía de radiación de un cuerpo completamente negro a la misma temperatura. Puede tomar valores de 0 a 1 [2] . El uso de un factor de emisión incorrecto es una de las principales fuentes de error de medición para todos los métodos de medición de temperatura pirométrica. La emisividad se ve fuertemente afectada por la oxidación de la superficie del metal. Entonces, si para el acero oxidado el coeficiente es de aproximadamente 0,85, entonces para el acero pulido se reduce a 0,75.

Aplicación

Ingeniería de energía térmica  : para un control de temperatura rápido y preciso en áreas que no son accesibles o poco accesibles para otro tipo de medición.

Industria eléctrica  - control y seguridad contra incendios, operación de instalaciones (transporte ferroviario - control de temperatura de cajas de grasa y unidades críticas de vagones de mercancías y pasajeros).

Estudios de laboratorio: cuando se realizan estudios de sustancias activas en medios activos, así como en aquellos casos en que el método de contacto viola la pureza del experimento (por ejemplo, el cuerpo es tan pequeño que cuando se mide por el método de contacto pierde una cantidad significativa parte del calor, o simplemente es demasiado frágil para este tipo de medición) . Se utiliza en astronáutica (control, experimentos)

Construcción  : los pirómetros se utilizan para determinar las pérdidas de calor en edificios residenciales e industriales, en la red de calefacción , para encontrar eficazmente roturas en la cubierta de aislamiento térmico .

Aplicaciones domésticas: medición de la temperatura corporal, alimentos durante la cocción y mucho más.

Una gran área separada de aplicación de pirosensores son los sensores de movimiento en los sistemas de seguridad de edificios. Los sensores responden a los cambios en la radiación infrarroja en la habitación.

Véase también

• Bolómetro
• Termómetro
• Par termoeléctrico
• Detector de llamas
• Cámara térmica

Notas

1. ↑ Elección del pirómetro. Resolución óptica
2. ↑ Factores de emisión de materiales (valores típicos). . Consultado el 16 de abril de 2015. Archivado desde el original el 19 de abril de 2015. (indefinido)

Literatura

Libros

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• Chrzanowski K., Szulim M. Error de medición de temperatura con sistemas infrarrojos multibanda // Óptica aplicada. 1999 vol. 38 núm. 10. pág. 1998.

Enlaces

• GOST 28243-96 Pirómetros. Especificaciones generales Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine .