TERMÓMETROS

MEDICIÓN DE TEMPERATURA

 La temperatura de un cuerpo es la capacidad que tiene éste para conducir y comunicar calor a otros cuerpos.

Dicha variable es de suma importancia ya que afecta directamente las variaciones de cualidades físicas tales como volumen y presión de los cuerpos

El control de proceso es uno de los factores más importantes en una buena producción, de la misma manera que la precisión es clave en la investigación. La temperatura es hoy en día una de las variables más importantes tanto en la investigación como en la producción.

Los termómetros han sido una parte integral de nuestras vidas durante décadas. Hasta la última década, los termómetros han permanecido prácticamente sin cambios. Básicamente se pueden clasificar en 3 grupos; de vidrios juntos con los bimetálicos o de dial, electrónicos y los más nuevos electrónicos infrarrojos sin contacto con o sin apuntador láser.

Todos estos grupos tienen ventajas específicas y dependiendo de la aplicación que se le va a dar al termómetro todos son muy útiles y cumplen con la función para la que fueron diseñados.

VIDRIO Y DIAL

Los termómetros de vidrio usan la expansión térmica para medir la temperatura. Este método usa una ley física y es fiable. Se puede confiar en este método por que se puede ver como funciona. Los termómetros bimetálicos ó de dial utilizan el mismo principio para su funcionamiento y generalmente son utilizados en tanques o los modelos de carátula de bolsillo para evitar riesgos con el vidrio por ejemplo en plantas procesadoras de alimentos.

Hoy en día existen un sinnúmero de variedades y tipos de termómetros de vidrio. Hay en fondo blanco, fondo amarillo, con mercurio, inmersión parcial, inmersión total, con permacolor rojo y azul, para altas y bajas temperaturas, con especificaciones SAMA, especificaciones ASTM, de precisión, certificados rastreables a NIST, de bolsillo, para muestreo por lote etc.

Generalmente son más económicos que los termómetros electrónicos y también más precisos si son utilizados correctamente, lo que los hace ideales para escuelas o laboratorios dónde muchas personas toman medidas de temperatura.

Los más comunes son los tipo SAMA, los hay de inmersión parcial e inmersión total, por lo que es necesario saber la diferencia entre ambos y utilizarlos correctamente de acuerdo al tipo. Los termómetros de inmersión parcial están calibrados para ser utilizados, como lo indica su nombre, solo introduciendo el termómetro 3 pulgadas o 76mm, para ello cuentan con un anillo indicando hasta dónde deben de sumergirse. Los termómetros de inmersión total a diferencia de los parciales, deben de introducirse en el líquido hasta la temperatura marcada por el mismo, ya que están calibrados para funcionar de esta manera. Como la mayoría de los recipientes en un laboratorio no son muy profundos, casi siempre se utilizan los de inmersión parcial ya que son más prácticos y pueden ser utilizados con cualquier recipiente.

A continuación presentamos una imagen de cómo se deben utilizar estos termómetros:

Uso correcto de los Termómetros

a) Inmersión Parcial: calibrados para leer la temperatura correcta al sumergir el termómetro 3 pulgadas o 76 mm (hasta el anillo)

b) Inmersión Total:  Es necesario sumergir el termómetro hasta la temperatura marcada por él mismo.

El termómetro de inmersión total, usado en forma incorrecta registra un error en la medición que es mayor entre más alta sea la temperatura de la sustancia a medir.

   

 

PARA UNIR LA COLUMNA DE MERCURIO

Un problema que se puede presentar con los termómetros de líquido en vidrio es el de la separación de la columna de mercurio. Esto sucede generalmente durante el transporte. Los siguientes procedimientos, en la mayoría de los casos, unirán la columna de mercurio. Son los más usados y recomendados por parte de los fabricantes para volver a unir la columna.

A.-Enfríe el bulbo del termómetro en una mezcla de hielo, sal y agua , o si fuera necesario una mezcla de hielo seco y Metanol hasta que todo el mercurio se retraiga al bulbo. Cuando el mercurio regrese, a la columna al subir la temperatura, debe de estar unido.

PRECAUCION: MANTENER EL TERMOMETRO EN POSICION VERTICAL HASTA QUE SUBA EL MERCURIO POR LA COLUMNA, si se pierde el vació en la parte superior de la columna este ya quedará inservible.

B.-En algunos casos al agitar verticalmente o golpeando suavemente en la palma de la mano el termómetro la columna de mercurio se unirá.

C.-Aplicando un poco de calor al bulbo del termómetro el mercurio se internara gradualmente en la cámara de expansión en la parte superior de la columna cuando se enfrié el mercurio debe de retroceder unido. Extremada precaución se debe de tener de no llenar la cámara de expansión y también de no utilizar una fuente de calor alta para que no se dispare el mercurio a la parte superior de la columna PODRIA ROMPERSE EL TERMOMETRO.

 Electrónicos

Los termómetros electrónicos proporcionan la versatilidad que se requiere en todas las áreas de temperatura. La velocidad es importante cuando las reacciones que se miden cambian rápidamente. La tensión mecánica ya no es una preocupación con el termómetro electrónico.

Además de las ventajas como la velocidad de respuesta, estos termómetros tienen la ventaja de que pueden cubrir varias escalas con un solo instrumento. Pueden ser utilizados en combinación con otros parámetros como la humedad, velocidad del aire, peachimetría, conductividad, etc, de manera simultanea. Han avanzado mucho tecnológicamente y como todo lo electrónico cada vez a un precio más accesible. Pueden incluir funciones adicionales como congelamiento de lectura, puerto RS-232 para bajar la información recabada a una PC, imprimir la información en una gráfica, operación remota, alarmas para fuera de rango, diferentes tipos de sonda como las termopares o tipo K, doble canal , doble escala, memorias para lecturas máximas y mínimas, etc.

Al igual que los termómetros de vidrio también pueden certificarse rastreables a NIST o a otros estándares. Pero a diferencia de los termómetros de líquido en vidrio tienen la desventaja de que deben de ser re calibrados por lo menos cada 6 meses, si se quiere asegurar su precisión.

 La Termometría Infrarroja y sus Aplicaciones

Desde hace muchos años, se ha utilizado la medición de temperatura infrarroja con éxito tanto en aplicaciones de investigación como de producción. Sin embargo, las últimas innovaciones han reducido los costos de manera importante, aumentado la exactitud y disminuido el tamaño de los sensores, haciendo que esta tecnología esté disponible para un nuevo grupo de usuarios así como de aplicaciones. Los hay con y sin apuntador láser.

 ¿Qué es la Medición de Temperatura Infrarroja?

El rango espectral infrarrojo es una porción invisible del espectro electromagnético que se extiende desde 0.7 hasta 1000 micrones. Cualquier objeto cuya temperatura sea mayor al cero absoluto (0 Kelvin) emite energía dentro de este rango. Asimismo, la energía infrarroja se transmite a través de objetos de otra fuente y se refleja en la superficie de un objeto.

Los termómetros infrarrojos perciben la energía emitida, reflejada y transmitida de un objeto y traducen dicha información en una lectura de temperatura. Fundamentalmente, la energía pasa por el sistema óptico de la unidad y se convierte en una señal eléctrica en el detector. Después, la señal se despliega o se convierte en un valor estándar (ºF o ºC).

 Terminología

Existen dos términos muy importantes que debemos entender al trabajar con los termómetros infrarrojos: emisividad y la relación entre la distancia y el tamaño del punto.

La emisividad es la relación entre la radiación emitida por una superficie y la radiación emitida por un objeto perfectamente negro a la misma temperatura. Asimismo, se le describe como la capacidad de un objeto de emitir o absorber la radiación infrarroja. Un objeto perfectamente negro ni refleja ni transmite energía y tiene una emisividad de 1.0. Se ofrecen los termómetros infrarrojos con una emisividad fija y ajustable. La mayoría de los materiales orgánicos y las superficies pintadas u oxidadas tienen una emisividad de 0.95; por lo tanto, la mayoría de las unidades que tienen una emisividad fija, se programan en 0.95. La siguiente tabla demuestra algunas emisividades comunes.

La relación entre la distancia y el tamaño del punto es la relación entre la distancia del dispositivo de medición desde la superficie y la porción de la superficie a medirse. La relación varía de una unidad a otra. El siguiente ejemplo aplica a una unidad con una relación entre la distancia y el tamaño del punto de 6:1.

Ventajas y Aplicaciones

Como los termómetros infrarrojos miden la temperatura sin tocar el objeto físicamente, ofrecen muchas ventajas sobre los termómetros de contacto. La medición de temperatura infrarroja es ideal para estos casos:

  • El objeto es demasiado caliente para tocarse
  • El objeto es demasiado difícil de alcanzar
  • La sustancia debe permanecer libre de contaminantes
  • El material es suave o mojado, o podría rayarse o rasgarse con un termómetro de contacto normal
  • El objeto se mueve
  • La medición debe realizarse lo más rápido posible

 Además, como el termómetro no toca el objeto:

  • El calor no se aparta del objeto, entonces su temperatura verdadera no se afecta (mejorando la repetibilidad)
  • Por lo general los termómetros infrarrojos ofrecen una vida más larga

 Se utiliza la termometría infrarroja extensamente en las siguientes industrias/aplicaciones:

Industrial/Eléctrica

Monitoreo de los sistemas de vapor, operaciones de calderas y funcionamiento de los sistemas de enfriamiento de todo tipo de motores; detección de puntos calientes en los sistemas eléctricos, los paneles y las chumaceras de los motores. Se utiliza ampliamente en todos los tipos de industrias, tales como la de alimentos, veterinaria, papel, hule, textiles, servicios de gas/luz, cemento, farmacéutica, asfalto, material para techado, electrónica, vidrio, plástico, metales, alfombras/recubrimientos para pisos, llantas, entre muchas otras.

 Calefacción y aire acondicionado

Monitoreo de fugas en los hornos y los conductos; detección de fallas de aislamiento; verificación de la temperatura apropiada, y de la pérdida o aumento de calor en los techos, paredes y pisos.

 Seguridad en los alimentos

Herramienta de verificación rápida y conveniente tanto para alimentos calientes como fríos para la seguridad en los alimentos y HACCP. No contamina ni daña al producto. Facilita tomar la temperatura de los productos que se están moviendo en una banda transportadora o en lugares difíciles de alcanzar. Verificación de la sanidad del funcionamiento del equipo y de las condiciones de temperatura en los procesos. Inspección de los sistemas de enfriamiento, las vitrinas de exhibición refrigeradas, los camiones y las áreas de almacenamiento antes de cargar o de apilar.

 Educación

Los modelos sin apuntador láser son tanto económicos como seguros para los estudiantes.

 Agricultura

Control de las temperaturas de las plantas para evitar la tensión y de los lechos de los animales para detectar el deterioro.

 Incendios

Detección de puntos calientes en las paredes, pisos, etc. después de que se haya extinguido un incendio.

 Limitaciones Potenciales

La medición de temperatura infrarroja tiene algunas limitaciones que se deben tomar en cuenta antes de recomendar el uso de un termómetro IR en una aplicación dada.

La emisividad de un objeto afecta a la medición IR. La mayoría de los materiales orgánicos y las superficies pintadas tiene una emisividad de 0.95 (la programación normal en las unidades de emisividad fijas). No obstante, se producen lecturas inexactas al medir superficies brillantes o de metal pulido. Para contrarrestar esto, se puede cubrir la superficie a medirse con cinta adhesiva protectora o pintura negra mate. Ya que la temperatura de la cinta o de la pintura se haya equilibrado con la de la superficie, se puede medir la superficie con exactitud. Además, se puede emplear un termómetro IR con una emisividad ajustable.

Es importante recordar que el diámetro del área objetiva aumenta proporcionalmente al aumentarse la distancia del termómetro a la superficie (relación entre la distancia y el tamaño del punto). La unidad toma la temperatura promedio del área objetiva y una área mayor podría producir mediciones menos exactas si las temperaturas varían a través de una superficie dada.