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
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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. [email protected]
Guardia Vieja 181, Of 401, Prov. Stgo.
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