El documento describe la medición de temperaturas elevadas a través de pirómetros, dispositivos que utilizan la energía irradiada por los cuerpos en lugar de métodos convencionales. Se clasifican los pirómetros en tres tipos: radiación, infrarrojos y ópticos, siendo los dos primeros los que se analizarán en detalle. Además, se explican las aplicaciones del pirómetro de radiación, destacando su uso en condiciones donde los termopares no son viables.

1. Introducción:
A medida de que la temperatura de un cuerpo aumenta se vuelve más
difícil medirla, ya sea por medios convencionales como los termómetros
de mercurio o con sistemas eléctricos como las resistencias detectores de
temperatura (RTD's) termisotres o termopares. Los problemas asociados
con la medición de temperatura elevada por métodos convencionales,
motivó los primeros descubrimientos sobre pirómetros. Los pirómetros son
dispositivos que miden la temperatura a través de la energía irradiada por
el cuerpo.

2. La radiación es un modo de propagación de la energía a través del vacío,
de forma análoga a la luz. Cuando hablamos de la radiación de los
cuerpos nos referimos a la emisión continua de energía desde la
superficie de dichos cuerpos, esta energía es radiante y es transportada
por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a una velocidad de
3x108 m/s. La radiación electromagnética se extiende a través un ancho
rango de frecuencias,

3. Teoría del pirómetro:
Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energía
radiante, tanto desde el interior como desde el exterior, la que incide
desde el exterior procede de los objetos que rodean al cuerpo. Cuando la
energía radiante incide sobre la superficie una parte se refleja y la otra
parte se transmite. Si la superficie es como la de un espejo, la mayor parte
de la energía incidente se refleja, el resto atraviesa la superficie del cuerpo
y es absorbido por sus átomos o moléculas. La proporción de energía que
incide es igual a la suma de la reflejada y la absorbida.

4. Comportamiento de la radiación:
La misma proporción de la energía radiante que incide desde el interior se refleja
hacia dentro, y se transmite cierta proporción que se propaga hacia fuera, lo que se
denomina energía radiante emitida por la superficie. Dependiendo de las
características de la superficie del cuerpo, es la cantidad de energía que se refleja y
absorbe, por ejemplo en las siguientes imágenes se muestra una superficie que
refleja la mayor parte de la energía que incide y por lo tanto absorbe una mínima
cantidad de ella, y otra que refleja una pequeña cantidad de energía incidente pero
absorbe en su mayoría la cantidad restante.

5. Comparando ambas figuras, vemos que un buen absorbedor de radiación
es un buen emisor, y un mal absorbedor es un mal emisor. También
podemos decir, que un buen reflector es un mal emisor, y un mal reflector
es un buen emisor.
La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la
energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía
incidente desde el interior es emitida.

6. Tipos de Pirómetros:
Existen 3 tipos de pirómetros: los de radiación, los infrarrojos y los ópticos.
El primero acepta un muestreo controlado de la radiación total y mediante
determinación del efecto calorífico del muestreo obtenido, un sensor
térmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie)
determina le medición de temperatura. El pirómetro óptico usa el ojo
humano como el medio de detección estimando el cambio en el ancho de
banda de radiación visual con temperatura. Finalmente el infrarrojo
maneja un principio similar que al de radiación total, solo que las
mediciones se restringen al segmento infrarrojo. Ninguno de los 3 necesita
contacto directo con el objeto a analizar ni una distancia particular. En este
trabajo solo se hablará sobre los 2 primeros tipos, por radiación y ópticos.

7. Pirómetros Ópticos:
Los pirómetros ópticos se emplean para medir temperaturas de objetos
sólidos que superan los 700ºC. A esas temperaturas los objetos sólidos
irradian suficiente energía en la zona visible para permitir la medición
óptica a partir del llamado fenómeno del color de incandescencia. El color
con el que brilla un objeto caliente varía con la temperatura desde el rojo
oscuro al amarillo y llega casi al blanco a unos 1 300º C. Este tipo de
pirómetros utilizan un método de comparación como base de operación.
En general, una temperatura de referencia es proporcionada en forma de
un filamento de lámpara eléctricamente calentada, y la medición de
temperatura es obtenida comparando de manera óptica la radiación visual
del filamento contra la de la fuente de calor a medir.

8. Pirómetros de radiación:
Los pirómetros de radiación se emplean para medir temperaturas mayores
de 550°C hasta un poco más de 1600°C captando toda o gran parte de la
radiación emitida pro el cuerpo a analizar. Este tipo de pirómetros se
fundamenta en la ley de Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de
energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta
proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del
cuerpo, es decir, W = KT4, donde
W (potencia emitida)= Flujo radiante por unidad de área.
K =Constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2 K4).
T =Temperatura en Kelvin

9. Aplicaciones:
El pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los
casos siguientes:
Donde un par termoeléctrico sería envenenado por la atmósfera de horno.
Para la medida de temperaturas de superficies.
Para medir temperaturas de objetos que se muevan.
Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los termopares.
Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.
Donde las condiciones mecánicas (vibraciones, choques, etc.) acorten la vida de un
par termoeléctrico caliente.