Los pirómetros de radiación no tienen la necesidad estar en contacto físico con el cuerpo cuya temperatura deseamos medir, siendo de gran utilidad para la medición de temperaturas hasta 3000 ºC, con gran precisión. No pueden utilizarse para temperaturas inferiores a 500 ºC.
Se clasifican en pirómetros de radiación total y pirómetros de radiación parcial, según sea el instrumento que recoja toda o parte de la radiación emitida por el cuerpo cuya temperatura se desea medir.
Los pirómetros de radiación total miden la potencia total emitida por el cuerpo caliente y se basan en la ley Stefan-Boltzman, según la cual, la radiación emitida por un cuerpo negro por unidad de área y tiempo es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo emisor. Esto es:
en donde σ es la constante de Stefan-Boltzman, W la energía emitida por unidad de área y por unidad de tiempo por el cuerpo negro, y T, su temperatura absoluta.
En principio, podemos considerar como cuerpo negro a todo cuerpo incandescente, a temperatura muy elevada, situado en un recinto cerrado en el cual hemos practicado un orificio pequeño.
Uno de los pirómetros de radiación total es el de Halske, cuyo esquema se muestra en la figura siguiente:
En esencia se asemeja a un anteojo. La radiación procedente del cuerpo caliente, se concentra mediante el objetivo O, en el foco (en azul) donde se encuentra la soldadura de un termopar, dentro de una ampolla de vidrio, llena de un gas inerte. El termopar provocará una fuerza electromotriz, en función de la cual podemos calibrar un milivoltímetro. La lectura se realiza directamente en la escala del milivoltímetro, pudiéndose efectuar la determinación en pocos segundos.
Actualmente el termopar ha sido sustituido por un detector analítico fotoconductor.
Para efectuar la medición se dirige el objetivo del pirómetro hacia las llamas, mezcla fundida, etc., mirando a través de la abertura practicada en las paredes del horno. Para que la vista del operador no resulte dañada el ocular lleva delante un filtro rojo.
Hay que tener en cuenta que las indicaciones de estos pirómetros serán inexactas si la radiación recibida ha atravesando humos o llamas que contengan CO2, vapor de agua, etc., capaces de absorber infrarrojas.
Los pirómetros de radiación parcial se llaman también pirómetros de radiación visible, porque sólo aprecian o miden la radiación correspondiente a la zona visible del espectro.
Están basados en la ley de Wien, de acuerdo con la cual, la longitud de onda correspondiente al máximo de radiación es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del cuerpo emisor, esto es:
De acuerdo con esta ecuación, la longitud de onda de la radiación disminuye a medida que la temperatura aumenta. Así, en una primera aproximación podemos saber la temperatura de un cuerpo incandescente por el color que presenta.
Los pirómetros de radiación parcial, al contrario que los de radiación total, son pirómetros de comparación, ya que en realidad lo que hacen es comparar la radiación del cuerpo, cuya temperatura se trata de medir, con la de otro cuya temperatura conocemos, o podemos calibrar.
La radiación procedente del cuerpo objeto, se enfoca mediante una lente objetivo sobre el filamento de una lámpara incandescente, la cual se observa a través de un filtro rojo mediante el ocular.
El observador puede variar la corriente que atraviesa el filamento de la lámpara por medio del reostato, R (resistencia eléctrica graduable), hasta que el filamento se hace indistinguible sobre el fondo de la imagen del foco.
Si la temperatura del filamento es más elevada que la del cuerpo el filamento aparecerá como una raya brillante, clara, en un fondo más oscuro; si, por el contrario, el filamento está a menor temperatura, se verá como un hilo oscuro en un campo luminoso brillante. Cuando la intensidad luminosa del filamento coincida con la del cuerpo cuya temperatura se mide, el filamento no se distinguirá del fondo luminoso del campo de observación. En este caso, el filamento y el cuerpo tienen la misma temperatura.
El filtro rojo permite que la comparación se realice dentro de un pequeño intervalo de longitudes de onda y el instrumento se calibra, registrando las lecturas realizadas por el amperímetro para distintos focos cuyas temperaturas se miden mediante un par termoeléctrico estándar.
El cuerpo cuya temperatura se quiere medir debe estar, por lo menos, al rojo, para que pueda ser visible su radiación propia.
En principio, podemos considerar como cuerpo negro a todo cuerpo incandescente, a temperatura muy elevada, situado en un recinto cerrado en el cual hemos practicado un orificio pequeño.
Uno de los pirómetros de radiación total es el de Halske, cuyo esquema se muestra en la figura siguiente:
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| Pirómetro de radiación total |
En esencia se asemeja a un anteojo. La radiación procedente del cuerpo caliente, se concentra mediante el objetivo O, en el foco (en azul) donde se encuentra la soldadura de un termopar, dentro de una ampolla de vidrio, llena de un gas inerte. El termopar provocará una fuerza electromotriz, en función de la cual podemos calibrar un milivoltímetro. La lectura se realiza directamente en la escala del milivoltímetro, pudiéndose efectuar la determinación en pocos segundos.
Actualmente el termopar ha sido sustituido por un detector analítico fotoconductor.
Para efectuar la medición se dirige el objetivo del pirómetro hacia las llamas, mezcla fundida, etc., mirando a través de la abertura practicada en las paredes del horno. Para que la vista del operador no resulte dañada el ocular lleva delante un filtro rojo.
Hay que tener en cuenta que las indicaciones de estos pirómetros serán inexactas si la radiación recibida ha atravesando humos o llamas que contengan CO2, vapor de agua, etc., capaces de absorber infrarrojas.
Los pirómetros de radiación parcial se llaman también pirómetros de radiación visible, porque sólo aprecian o miden la radiación correspondiente a la zona visible del espectro.
Están basados en la ley de Wien, de acuerdo con la cual, la longitud de onda correspondiente al máximo de radiación es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del cuerpo emisor, esto es:
De acuerdo con esta ecuación, la longitud de onda de la radiación disminuye a medida que la temperatura aumenta. Así, en una primera aproximación podemos saber la temperatura de un cuerpo incandescente por el color que presenta.
Los pirómetros de radiación parcial, al contrario que los de radiación total, son pirómetros de comparación, ya que en realidad lo que hacen es comparar la radiación del cuerpo, cuya temperatura se trata de medir, con la de otro cuya temperatura conocemos, o podemos calibrar.
La radiación procedente del cuerpo objeto, se enfoca mediante una lente objetivo sobre el filamento de una lámpara incandescente, la cual se observa a través de un filtro rojo mediante el ocular.
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| Pirómetro de radiación parcial |
El observador puede variar la corriente que atraviesa el filamento de la lámpara por medio del reostato, R (resistencia eléctrica graduable), hasta que el filamento se hace indistinguible sobre el fondo de la imagen del foco.
Si la temperatura del filamento es más elevada que la del cuerpo el filamento aparecerá como una raya brillante, clara, en un fondo más oscuro; si, por el contrario, el filamento está a menor temperatura, se verá como un hilo oscuro en un campo luminoso brillante. Cuando la intensidad luminosa del filamento coincida con la del cuerpo cuya temperatura se mide, el filamento no se distinguirá del fondo luminoso del campo de observación. En este caso, el filamento y el cuerpo tienen la misma temperatura.
El filtro rojo permite que la comparación se realice dentro de un pequeño intervalo de longitudes de onda y el instrumento se calibra, registrando las lecturas realizadas por el amperímetro para distintos focos cuyas temperaturas se miden mediante un par termoeléctrico estándar.
El cuerpo cuya temperatura se quiere medir debe estar, por lo menos, al rojo, para que pueda ser visible su radiación propia.
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