Termómetros por infrarrojos serie Endurance

La Serie Endurance de termómetros por infrarrojos para alta temperatura está diseñada para ambientes agresivos tales como en el procesamiento de metales y vidrio, hornos de cemento y cal, así como hornos para semiconductores. Puede medir un rango de temperatura desde 50 hasta 3200 °C.

Exiten modelos de uno y dos colores y opciones en fibra óptica (FO).

 

Características de los termómetros por infrarrojos serie Endurance::
– Rangos de temperatura disponibles: 50ºC a 3200ºC (ver especificaciones técnicas)
– Longitud de onda: 1,0μm / 1,6μm / 2,4μm
– Exactitud: +/-0,5% valor medido + 2ºC
– Repetibilidad: +/- 0,3% span
– Resolución óptica: hasta 300:1
– Tiempo de respuesta de hasta 2ms
– Foco variable manual
– Salida analógica aislada galvánicamente
– Salida relé
– Comunicación RS485, Ethernet y Profinet
– Temperatura máxima ambiente sin refrigeración 65ºC
– Temperatura máxima ambiente con refrigeración 315ºC
– Visión por láser, LED, video
– Carcasa de acero inoxidable, protección IP65

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Los pirómetros de la serie Endurance se pueden utilizar en numerosas aplicaciones en sectores muy diversos. Son ideales para controlar procesos y productos en aplicaciones que abarcan metales, plásticos, vidrio, etc. Algunos ejemplos de utilización de los sensores Endurance IR:

 

Ejemplos de aplicaciones de los pirómetros compactos de la serie Endurance:

 

Respuesta EspectralAplicaciones
E1R
1.0 μm nominal uno/dos colores
Alta temperatura, procesos más difíciles: calentamiento por inducción, hornos al vacío, hornos rotatorios, metales fundidos, alambres delgados y varillas
E2R
1.6 µm nominal uno/dos colores
Procesos de mediana temperatura: calentamiento por inducción, hornos al vacío, hornos rotatorios, metales fundidos, alambres delgados y varillas
E1M
1.0 µm nominal un color
Semiconductores, forjado de metales, endurecimiento y vidrio fundido
E2M
1.6 µm nominal un color
Metales ferrosos, no ferrosos y no oxidados, líneas de galvanizado y recocido de acero,
objetivos pequeños, a baja temperatura, recubrimiento y recocido de alambres, extrusión de tubos de plástico
E3M
2.4 µm nominal
un color
Metales ferrosos, no ferrosos y no oxidados, líneas de galvanizado y recocido de acero

 

Ejemplos de aplicaciones de los pirómetros de fibra óptica de la serie Endurance:

 

Respuesta EspectralAplicaciones
EF1R
1.0 µm nominal
uno/dos colores
Procesamiento de metales, metales fundidos, forjado de metales, milinos trenes de laminado en caliente, recocido de acero, calentamiento por inducción, producción de bombillas y lámparas de halógeno, fundición de vidrio, hornos de cemento y cal, hornos al vacío, alambres delgados y varillas
EF2R
1.6 µm nominal uno/dos colores
Procesamiento de metales, forjado de metales, milinos trenes de laminado en caliente, calentamiento por inducción, producción de bombillas y lámparas de halógeno, fundición de vidrio, hornos de cemento y cal, hornos al vacío, alambres delgados y varillas
EF1M
1.0 µm nominal un color
Procesamiento de metales, forjado de metales, milinos trenes de laminado en caliente, recocido de acero, calentamiento por inducción, fundición de vidrio, hornos para semiconductores
EF2M
1.6 µm nominal un color
Metales ferrosos y no ferrosos, calentamiento por inducción, líneas de galvanizado, metales fundidos, milinos trenes de laminado en caliente

¿Qué es un termómetro infrarrojo?

Un termómetro infrarrojo es un sensor que mide la temperatura de un objeto a partir de la radiación infrarroja que éste emite .

 

Sensor infrarrojos de temperatura

 

¿En que se basa la tecnología de los termómetros infrarrojos?

Todo cuerpo con una temperatura por encima del cero absoluto (-273.15°C = 0º Kelvin) emite radiación infrarroja proporcional a su temperatura. La causa de esta radiación es el movimiento mecánico de las moléculas. A mayor temperatura, el movimiento aumenta lo que implica una emisión de fotones (radiación electromagnética). Estos fotones se mueven a la velocidad de la luz y se comportan de acuerdo a los principios ópticos conocidos. Pueden ser desviados, enfocados con una lente o reflejados por superficies reflectantes. El espectro de esta radiación va desde longitudes de onda de 0.7 hasta 1000 µm. Por esta razón, esta radiación normalmente no es visible por el ojo desnudo.

 

Teoría infrarrojos, logitudes de onda

 

El espectro visible por el ojo humano se mueve entre 0,4 y 0,8 µm.

El rango de infrarrojos utilizado para medir la temperatura se mueve entre 1 y 20 µm.

 

La siguiente imagen indica la relación entre la radiación emitida por un cuerpo a diferentes temperaturas.

 

Teoría infrarrojos, radiación emitida

 

En esta imagen se puede ver que el pico máximo de la radiación se mueve hacia longitudes de onda más pequeñas a medida que la temperatura del cuerpo aumenta, y que las curvas de un cuerpo no se cruzan a diferentes temperaturas. La energía radiante en el rango total de la longitud de onda (el área por debajo de cada curva) se incrementa a la potencia de 4 en relación con la temperatura. Estas relaciones fueron reconocidas por Stefan y Boltzmann en 1879 y demuestran que se puede medir la temperatura de forma no ambigua a partir de la señal de radiación.

 

En esta imagen también podemos ver que un cuerpo a la temperatura del sol (uno 5.500º Kelvin) tendría su pico de radiación máxima a una longitud de onda de 0,55 µm. En este caso, podemos ver que cuerpos a muy altas temperaturas emiten una pequeña cantidad de radiación visible (en el rango de longitud de onda visible). Se pueden ver cuerpos a muy altas temperaturas (por encima de 600ºC) brillando entre el rojo y el blanco. Nota: los trabajadores expertos de la industria del acero pueden estimar la temperatura a partir del color.

 

¿Cuál sería un pirómetro por infrarrojos ideal?

Siguiendo con la imagen anterior, el objetivo debería ser conseguir un pirómetro con el mayor rango posible de manera que captara la mayor energía posible del cuerpo a medir (área debajo de la curva), pero también vemos que a 2 µm la intensidad de la radiación es mayor que a 10 µm. La regla general es que deberemos elegir la longitud de onda más baja posible que abarque el rango de temperatura que queramos medir, de esta manera tendremos mayor sensibilidad y exactitud a los cambios de temperatura.

 

Cuerpos negros, cuerpos grises y cuerpos no grises

La figura anterior muestra el comportamiento ideal de un cuerpo negro: es un cuerpo que emite la máxima radiación a la temperatura a la que está en ese momento. Hay cuerpos que con la misma temperatura que un cuerpo negro emiten menos radiación: son los cuerpos grises.

La relación entre la radiación emitida por un cuerpo negro y la emitida por un cuerpo gris (a la misma temperatura) que el cuerpo negro se conoce como emisividad (ε).

Por otro lado, hay cuerpos que su emisividad depende de la temperatura y de la longitud de onda: son los cuerpos no grises.

 

La suma de la emisión se compone de la Absorción (A)  + Reflexión (R) + Transmisión (T) y es igual a 1.

A + R + T = 1

Los cuerpos sólidos no tienen transmisión en el rango de los infrarrojos, por lo que T=0. Además, según la Ley de Kirchhof, se asume que toda la radiación es absorbida por un cuerpo, lo que lleva a un incremento de temperatura, y es entonces también emitida por este cuerpo. El resultado, entonces, para absorción y emisión es:

 

 E = 1 – R 

A+R+T=1

 

El cuerpo negro tampoco tiene Reflexión (R=0) por lo que E = 1

Muchos materiales no metálicos tales como madera, plástico, hule, materiales orgánicos, roca, hormigón tienen superficies que reflejan muy poco. Por lo tanto, tienen altas emisividades (entre 0.8 y 0.95). Po rotro lado, metales (especialmente aquellos con superficies pulidas o brillantes) tienen emisividades que pueden estar alrededor de 0.1.

 

En el siguiente link puedes encontrar una guía orientativa de valores de emisividad para diferentes materiales:

Guía de valores de emisividad

 

 

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