Control de emisividad para medicion de Termmetros por IR

Introduccin al IR Equipos Aplicaciones Factores Conceptos Emisividad Practica

La radiacin infrarroja es una radiacin electromagntica con longitudes de

onda mayores que la luz visible y menores que las microondas.

La radiacin infrarroja es calor radiado, que no puede ser visto por nuestros

ojos, pero que puede ser sentido por nuestra piel.

Todos los objetos, cualquiera que sea su temperatura emiten radiacin

infrarroja.

La intensidad de la radiacin infrarroja depende, de la temperatura y de una

propiedad de la superficie de los cuerpos, llamada emisividad.

Radiacin Infrarroja

Equipos de mediciones en IR

INSTRUMENTOS IR

Termmetros

Termmetros visuales

Cmaras

Termogrficas

Aplicaciones IR - termmetro IR

Procesamiento de alimentos: para

muestreo y supervisar la temperatura

de alimentos, donde se generan las

bacterias, asegurando la calidad de

los alimentos en cada fase del

proceso de almacenamiento,

conservacin, elaboracin y

consumo.

Muestreo: comprobacin de varios puntos u objetos, de un lote, desde

un mismo punto, ahorrando tiempo y dinero.

Refrigeracin y calefaccin: deteccin de fugas en canalizaciones de

aire acondicionado o calefaccin o conductos daados, eficiencia

energtica.

Vapor: medidas de superficie de tuberas y conducciones de vapor sin

aislar, vlvulas de vapor, acoplamientos, trampas de vapor, o donde

existe peligro para la seguridad.

Aplicaciones IR - termmetro IR

Elctricas: para detectar problemas conexiones elctricas o

localizacin de puntos calientes

Mecnicas: para detectar problemas de friccin, desgaste, vibraciones

Mantenimiento preventivo: mediciones rutinarias, para el anlisis de

las derivas y fijar ciclos de mantenimiento en: puntos difcilmente, o

equipamiento con partes elctrica o mecnicamente activos, como

motores, generadores y rodillos.

Aplicaciones IR - termmetro IR

Equipos y Sistemas Elctricos

Desarollo de Tarjetas para PC (PC board)

Motores Elctricos

Diagnstico en Edificios, prdidas de calor,

Aplicaciones de IR C. termograficas

Procesos Industriales

Diagnstico en Edificios humedad en interiores, control de plagas, etc)

Equipos de HVAC

Tableros electricos

Factores que afectan mediciones en IR

Entorno Viento

Otras fuentes de calor

Objeto Emisividad

Tamao

Condiciones de funcionamiento

Persona (Calificacin) Formacin, capacitacin, experiencia

Termodinmica (transferencia de calor,

conservacin de la energa)

Angulo de la toma

Termometro (Caractersticas) Rango y nivel de temperatura

Emisividad fija o ajustable

Exactitud, resolucin

Resolucion optica

Que mide un termmetro IR?

http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vM0Tk1LlPVfB7M&tbnid=EBaRndviU08IJM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-el-calor/&ei=Lg2BUo-RObDjsASPzoDwBw&bvm=bv.56146854,d.dmg&psig=AFQjCNGL5iWq4DgGon3tTVWlita4V831fA&ust=1384275608432547

Modos de Transferencia de Calor

Flujo de Calor

Conductivo:

* Solidos *

Conduccin

Flujo de Calor Convectivo

* Fluidos & Gases *

Conveccin

Flujo de Calor Radiado:

Ondas Electromagnticas

Radiacin

Radiacin Electromagntica

Cunta energa calorfica rada desde una superficie depende de:

= constante S-B

Emisividad ()

Temperatura (T)

Una superficie caliente, emite ms radiacin que una fra

(si es que ambas son del mismo material).

Aunque la medida de temperatura por infrarrojos no es tan precisa

como la de un termmetro de contacto, si se utiliza correctamente, son

extraas desviaciones de ms de 1 C de diferencia con respecto a la

temperatura real, en el rango de -50C a 100C.

La utilizacin de termmetros por infrarrojos es fcil, pero existen dos

parmetros crticos, adems de la calibracin, que deben

comprenderse para asegurar que las medidas de temperatura

obtenidas son del todo correctas las cuales son:

Emisividad

Resolucin ptica

Calibracin

Factores que afectan mediciones en IR

Emisividad de la superficie

Todos los materiales pueden ser comparados con un objeto ideal llamado cuerpo negro.

Un cuerpo negro no refleja ni transmite energa.

La emisividad de un cuerpo negro perfecto es 1.0 (en el mundo real, los materiales no se comportan como un cuerpo negro perfecto)

La emisividad es expresada como la razn entre la emitancia de energa directa de un material comparado con la emitancia de enrga de un cuerpo negro cuando ambos estn a la misma temperatura.

La emisividad puede variar con la temperatura, longitud de onda, ngulo de visin, rugosidad, estado y limpieza de la superficie.

Emisividad

Propiedad de los materiales

Un factor de eficiencia

Valor de correccin

= 0 a 1.0

Cuerpo negro = 1.0

Reflector perfecto = 0.0

Cuerpo real =

Variacin Angular de la Emisividad

La emisividad vara significativmente con un angulo mayor a 50 con respecto a la perpendicular

Tabla de Emisividad de Materiales

http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=GgpWKd52Hm-NOM&tbnid=s6R7onlzV2_nGM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.certificacion-energetica.net%2Fcamara-termografica-certificado-energetico-zaragoza.html&ei=SnB7U7aMOYXcoASAtIGYAQ&bvm=bv.67229260,d.cGU&psig=AFQjCNF2u7tFDd34fipo6PYfn8mXMGx2HA&ust=1400684916262378

Materiales de alta Emisividad

Seleccione el Valor Correcto de Emisividad

Regla de Oro

Use 0.95 para todas las

superficies pintadas

independiente del color.

Para materiales sin pintar o

no corroidos, use 0.5 o

menor. MEDIDA INESTABLE

Los valores de emisividad de

materiales comunes,

normalmente se encuentran en

los manuales y tablas web

Si la emisividad del objetivo es

desconocida, use el termometro

IR con E ajustable, para medirla.

Qu ocurri con mi cerveza?

Esta lata de espuma viene fra directamente del refrigerador. Cuando se la explora con la cmara uno esperara que toda la imagen tuviera una temperatura relativamente uniforme y apareciera "fra" en relacin al fondo.

Qu es lo que hace que el punto situado en el centro aparezca caliente?

Reflexin, Absorcin y Transmisin

T=0

R

De la Ley de Kirchhoffs :

Emitancia () = absorbencia (A) para una especfica longitud de onda o banda

Por lo tanto R + + T = 1

Y para materiales opacos T= 0, R = 1 - Esta relacin es fundamental para la operacin de Termometros IR

Termometra radiomtrica

La cmara detecta la radiacin infrarroja

La fuente puede ser:

Reflejada ( R )

Transmitida ( T ) Para cuerpos opacosT=0

Emitida (E)

Slo la radiacin emitida nos habla de la temperatura

Radiacin que mide el Termometro IR

Cuando medimos cuerpos reales opacos, medimos ambas, la reflejada y

la emitida combinadas. El detector de radiacin mide en general:

Radiacin medida = Emitida + Reflejada

La Radiacin emitida, nos dice algo acerca de la temperatura del objeto.

Dependiendo del valor de la emisividad de la superficie debemos corregir:

Emisividad

Temperatura de fondo

Aumentar la emisividad.

Radiacin reflejada

Si la emisibidad < 0,6 : Correccin a bajo de 0.6, la medicin es inestable

Medicin no confiable

SOLUCION Aumentar la emisividad (pintura, cinta elctrica, hendiduras)

T=100C

R = 1 -

< 0,6

Radiacin reflejada

Si la emisividad 0,6 < < 0,9 Compensar: Caracteriza y controla las reflexiones trmicas

Corrige temperatura de fondo reflejada (medir)

Ajusta la correccin por emisividad

Aumenta la emisividad

R = 1 -

T=100C

0,6 < < 0,9

Temperatura de Background

Formas de estimar la temperatura de background o de fondo

Use la temperatura de la habitacin (paredes, suelo, entorno)

Tme imgenes del background o fondo

Use un papel de aluminio arrugado cuando las fuentes de calos sean varaidas y distintas

Objetivo

Papel de

aluminio

arrugado

Radiacin reflejada

Si la emisibidad > 0,9 Compensar: Mediciones estables y confiables

Influencia de temperatura de fondo no afecta la medicin

Ajusta la correccin por emisividad

R= 1 -

T=100C

> 0,9

Emisividad

Todos los objetos presentes en la naturaleza emiten radiacin electromagntica. La emisividad es el cociente entre la emisin de energa trmica del objeto enfocado y la emisin de energa trmica de un cuerpo negro genuino (emisor perfecto).

La pintura del exterior de esta lata ha sido quitada en una zona pequea. El aluminio desnudo tiene una emisividad diferente de la del aluminio pintado. El procesador de imgenes ve al aluminio desnudo como ms caliente que el resto de la lata.

Utilice cinta aisladora de tipo elctrico para cubrir

una superficie de baja emisividad para aumentar la

emisividad y la exactitud de la medicin

28

Baja emisividad

Superficies brillantes

Baja emisin

Alta reflexin trmica

Debe tenerse en cuenta el fondo

Las temperaturas radiomtricas por debajo de una emisividad de 0,6 son difciles de medir con exactitud.

Baja Emisividad

30

Alta emisividad

Superficies no brillantes

Alta emisividad

Pintura (de cualquier color), cinta aisladora de uso elctrico u oxidacin intensa

Medicin de temperatura confiable y repetible

Aumento de la emisividad

Temperatura y Emisividad

Evitar la medida directa de temperatura en superficies metlicas brillantes!

Baja

Radiador de

Cavidad

Alta

Alta

Controlando la Emisividad

Reflejos

Alta

Baja

Controlando la Emisividad

Trabaje siempre

con emisividad alta

En superficies de alta emisividad

En hendiduras

Aumente la emisividad

con pintura

Use cinta elctrica

Conclusiones finales

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Preguntas y Comentarios

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CELESTINO MENESES G. cmeneses@intronica.com

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