Fichas Técnicas: 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. |
Conductividad