Pirometros y Medición de Temperatura Keller

MESSEN · STEUERN · REGELN
116/02/15
Tecnología de Medición
▪ Pirometros
▪ Data loggers de temperatura
▪ Equipos de medida de
humedad
▪ Amplificadores de pesaje
Tecnología en Automatización
▪ Diseño y fabricación
▪ Fabricacion de cajas de
registro y control
▪ Programacion PLCs
Tecnología en Sistemas
▪ Ordernadores y redes para l
os equipos de medición
▪ Software para adquisición
datos y monitorización
Servicio
▪ Montaje, instalación y puesta
en marcha
▪ Reparaciones
▪ Servicio de Instrumentación
oluciones Integrales MSRS

216/02/15
Gama de Producto
Para Medición de Temperatura Sin Contacto
Pirómetros Portátiles y Estacionarios

316/02/15
Para medir la
temperatura del metal
fundido
Gama de Producto
Pirómetros Porátiles y Estacionarios

416/02/15
Programa de temas a tratar
1. Ventajas de la Medición de Temperatura Sin Contacto
2. Principios Fisicos
3. Definicion y efectos determinantes de la Emisividad
4. Fundamentos de las opticas
5. Criterio de selección del pirómetro
6. Rasgos generales de los pirómetros KELLER
7. Inovaciones y tendencias en pirometría
8. Applicaciones y Soluciones para la Industria

516/02/15
Capitulo 1
Ventajas de la Medición de Temperatura
Sin Contacto

616/02/15
▪ Técnica que no emplea equipos con componentes de desgaste.
▪ Rápida (mide en milisegundos).
▪ Posibilidad de medir objetos en movimiento.
▪ Permite la medición de objetos peligrosos o inanccesibles.
▪ Posibilidad de mediciones por encima de los 3500°C.
▪ Técnica no destructiva; indicada para objetos pequeños, de baja
conducción térmica, productos higiénicos o superficies
sensibles.
V entajas
De la medición de temperatura Sin Contacto

716/02/15
Capitulo 2
Principios de la Medición de Temperatura
Sin Contacto

816/02/15
▪ Toda materia que tiene una temperatura (T) superior
al cero absoluto emite radiación electromagnética
(partículas de fotones) debido al movimiento
mecánico interno de las moléculas.
▪ Estos fotones viajan a la velocidad de la luz y actúan
de acuerdo a principios ópticos bien conocidos.
Pueden ser desviados, enfocados por una lente o
reflejados por superficies reflectantes.
rincipios Físicos
De la Medición de Temperatura Sin Contacto
P

916/02/15
rincipios Físicos
P
▪ Los Termómetros de Radiación son instrumentos que
miden la temperatura de un objeto en base a la radiación
infraroja que emite.
▪ Estos instrumentos también se denominan termómetros
infrarojos, pirómetros de radiación o simplemente
Pirómetros.
De la Medición de Temperatura Sin Contacto

1016/02/15
ultra-
violeta
visible
infraroja
radio
El espectro de radiación útil para la
medición con pirómetros se sitúa en
un rango desde
0.5 µm a 20 µm de longitud de onda
Nos referimos a este rango como
radiación infraroja porque yace dentro
del área roja de luz visible
R adiación Térmica

1116/02/15
( )






−





⋅
⋅
=
1exp
,
25
1
T
C
C
TM s
λ
λ
λλ
hCC ⋅⋅Π⋅=
2
01 2
k
hc
C
⋅
= 0
2con
▪ La cantidad de energía radiante que emite un cuerpo
depende de su temperatura, longitud de onda y emisividad.
▪ La ley de radiación de Plank expresa la relación entre la
distribución de la energia espectral de la radiación emitida
por un cuerpo negro M, la temperatura T y la longitud de
onda λ
La ley de
radiación de
Plank
R
Max Planck, 1858 - 1947
adiación Térmica

1216/02/15
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
1,0E-02
1,0E-01
1,0E+00
1,0E+01
1,0E+02
1,0E+03
1,0E+04
0,1 1 10 100
RadiaciónEspectral[W/cm³µm]
Longitud de onda[µm]
1500K
(1226ƒC)
3000K
(2726ƒC)
500K
(226ƒC)
200K
(- 73ƒC)
5500K
(5326ƒC)
800K
(526ƒC)
Ley de Radiación de Plank

1316/02/15
▪ Esta ley describe la energía total radiada por unidad
de área para todas las longitudes de onda de
temperatura absoluta.
MS(T) = P(T)/A = σ * T4
σ = Constante de Stefan-Boltzmann
▪ La intensidad de la radiación es directamente
proporcional a la cuarta facultad de la temperatura
absoluta.
Ley de Stefan Boltzmann
Josef Stefan 1835 - 1893
Ludwig Bolzmann 1844 - 1906

1416/02/15
▪ Existe una relación inversa entre la longitud de
onda del pico de emisión de un cuerpo negro y su
temperatura.
▪ En esencia, cuanto más caliente es un cuerpo más
corta será la longitud de onda a la que emitirá
radiación
λmax = b = 2898 μm * K
L ey de Transferencia de Wien
Wilhelm Wien, 1864 - 1928
b
T[K]
▪Pirómetros con sensibilidad espectral para
longitudes de onda largas deben emplearse para
medir objetos con bajas temperaturas; Aquéllos
que detecten logitudes de onda cortas se deben
utilizar para altas temperaturas.

1516/02/15
T ransmisión atmosférica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Transmision[%]
Longitud de onda [µm]
1m
10m
100m
En el espectro infrarojo

1616/02/15
1 10
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
λ [um]
Messbereich[°C]
high temperature instrument
with precise resolution
for silicon semiconductors
for laser applications
glass surfaces
for nonmetallic materials
for metals
for transparent plastic
for CO2 gas
scala de Longitudes de Onda
de diferentes pirómetros
E

1716/02/15
Relación entre Temperatura y Longitud
de Onda
▪ En función del sensor, filtro y diseño del pirómetro, sólo será detectada
por éste la energía radiante dentro de una estrecha banda de longitud
de onda y convertida a un valor de temperatura.
▪ La elección de la longitud de onda de un pirómetro depende
primordialmente de rango de temperatura que va a ser medido.
Rango Temperatura Longitud Onda
-30 ... 1000 °C
100 ... 800 °C
180 ... 2500 °C
500 ... 3000 °C
600 … 3000 °C
300 ... 2500 °C
8 ... 14 µm
1,8 ... 2,2 µm
1,1 ... 1,7 µm
0,8 ... 1,1 µm
0,85 … 0,91 µm
4,46 ... 4,82 µm

1816/02/15
omponentes de la Radiación
Tal y como los detecta un pirómetro
C
La radiación consta de los siguientes componentes:
ΦΣ=(ε * ΦObj.) + (ρ * ΦAmb.) + (τ * ΦBack)
ε Emisividad o coeficiente de absorción del objeto
ρ Reflectancia o coeficiente de no absorción del objeto
τ Transmitancia o cofeficiente atravesado del objeto (transparencia)
Pirómetro
Radiación filtrada o
que pasa a través
de objeto
Reflectancia o no absorción
de la radiación ambiental
Objeto
ε * ΦObj.
ρ * ΦAmb.
τ * ΦBack

1916/02/15
1.- Sea absorbida (un cuerpo negro perfecto con emisividad 1 absorbe toda la
energía radiante) EMISIVIDAD
2.- Sea reflectada, salga rebotada, no absorbida (lo opuesto a un cuerpo
negro prefecto – un material con baja emisividad) REFLECTANCIA
3.- Atraviese o pase a través del material (transparencia) TRANSMITANCIA
C
Cuando la energía radiante entra en contacto con un material concreto
pueden suceder tres cosas:

2016/02/15
▪ La energía total efectiva debe ser igual a la suma de la emitida o absorbida
(ε), la rebotada o reflectada (ρ), y la energía transmitida o que pasa a través
(τ).
1 = ε + ρ + τ
▪ Para objetos opácos la fórmula es más sencilla:
1 = ε + ρ
Componentes de la Radiación

2116/02/15
▪ Si la temperatura del objeto es igual a la Tª ambiente, entonces se emplea
la siguiente fórmula para el flujo de radiación del objeto ΦObj y el flujo de
radiación ambiental o de fondo ΦAmb,:
ΦΣ=(ε * ΦObj) + (ρ * ΦAmb)
donde ΦObj = ΦAmb ΦΣ=(ε +ρ) * ΦObj
donde ε + ρ = 1 ΦΣ = ΦObj
CTal y como los detecta un pirómetro

2216/02/15
Resumen:
▪ Cuanto menor sea la diferencia entre la Tº del objeto y la ambiental,
menos influirá la emisividad en el resultado de la medición.
▪ Los valores de emisividad que figuran impresos en tablas pueden ser
muy distintos de los valores reales que se deben ajustar dependiendo de
diversos factores como las condiciones de medición, ajustes del
pirómetro, o contaminación por radiación ambiental.
C

2316/02/15
R adiación Ambiental
Influencia y eliminación
La radiación térmica del entorno que envuelve al objeto puede inducir a errores
en la medición de la temperatura. El correcto emplazamiento del sensor
puede corregir esos errores.
▪ El Pirómetro 1 recoge algo de energia radiante ambiental del horno.
▪ El Pirómetro 2 no recoge radiación del entorno.
1 2horno horno

2416/02/15
Adiación ambiental
Influencia y eliminación
▪ Se puede emplear un tubo de
observación refrigerado para impedir
la entrada de radiación del entorno en
el sistema óptico.
▪ El Pirómetro 1 recoge algo de
energia radiante ambiental de la
bombilla.
El Pirómetro 2 esta resguardado por
el objeto.
2 1
R

2516/02/15
adiación Ambiental de objetos frios
Influencia y Eliminación
R

2616/02/15
E rrores de Medición
Debidos a la reducción de transmitancia
▪ En circunstancias normales
el sensor de un pirómetro no
siempre recibe el 100% de
radiación térmica que emite
el objeto.
▪ El polvo, el vapor, visores o
mirillas incluso accesorios
que se interponen en el
camino de la óptica y la
obstruyen, reduciendo la
radiación que llega al
pirómetro.
Pirómetro
Pirómetro
Ideale Bedingungen
Reale Bedingungen
Sichtkegel
Messobjekt
Partikel, Gase
Dampf,
Staub
Emittierte
Strahlung
Festes
Hindernis
Sichtfenster

2716/02/15
R
▪ Los pirómetros que miden longitudes de onda cortas son menos
sensibles a reducir transmitancia por obstrucciones del entorno.
▪ Cuando se selecciona un pirómetro con un rango de medición concreto,
es aconsejable elegir aquél que mida longitudes de onda más cortas
(con mayor rango de temperatura mínima) para mantener en mínimos la
ifluencia de obstrucciones de la atmósfera que rodea al objeto.
▪ Los pirómetros bi-color o de cociente se utilizan a menudo para evitar la
incidencia de obstrucciones en el camino hasta la óptica
educiendo la influencia
de obstrucciones de la atmosfera del entrono

2816/02/15
0,1 1 10 100
Wellenlänge [µm]
Spekt.spez.Austrahlung
Función Básica:
( )
( )
1
,1
,2
≠
T
T
λε
λε
= non-gray body
= gray body
( )
( )
1
,1
,2
=
T
T
λε
λε
( )
( )
( )ObjektT
TM
TM
≡
,2
,1
λ
λ
irómetros Bi-Color o de CocienteP
λ1 λ2
( )
( )
( )ObjektT
TM
TM
≡⋅
1
2
,2
,1
ε
ε
λ
λ

2916/02/15
P Irómetros Espectrales, Bi-Color o
de Cociente
▪ Los pirómetros bi-color son menos sensibles que los espectrales ante
interferencias que de forma uniforme influyan en la emisividad en ambas
longitudes de onda, como el vapor o el polvo. Cuando los factores o
cambios son variados afectando a la emisividad, los de cociente toman
lecturas menos precisas que los espectrales.
▪ La ultima generación de pirómetros bi – color ofrecen la posibilidad de
registrar simultaneamente un canal espectral y otro bi-color. De esta
forma en condiciones reales, el usuario puede seleccionar “in situ“ el
método de medición idóneo para esa situación y realizar los ajustes
correspondientes en el pirómetro.

3016/02/15
ikro PV 11M Técnica de medición de un pirómetro por comparación de intensidades
Comparación
iluminada del
objeto a medir
Campo de
visión Mikro
Objeto a
medir
A
temperatura ≡
actual

3116/02/15
Capitulo 3
Definición y Factores que influyen en la
Emisividad

3216/02/15
Radiación emitida por un cuerpo real (ΦR)
Radiación emitida por un cuerpo negro (ΦS)
Radiador Real
σ + ε + τ = 1
Cuerpo Negro
ε = 1
σ = 0
τ = 0
Emisivdad (ε) =
Radiación Emitida= Radiación Absorbida
efinición de EmisividadDDefinición y Factores influyentes

3316/02/15
misividadEDefinición y Factores influyentes

3416/02/15
▪ La intensidad de emisión infraroja depende tanto de la temperatura, de
la naturaleza del material así como de las condiciones de su superficie.
▪ Todo material posee una habilidad específica para emitir ondas
infrarojas y se denomina emisividad. Un radiador ideal es el llamado
cuerpo negro que sirve como valor de referencia.
▪ Los Pirómetros que miden a longitudes de onda más cortas son menos
sensibles a fluctuaciones en la emisividad.
Influencia
De la emisividad

3516/02/15
La emisividad depende del material y de la superficie del objeto a ser medido.
▪Ladrillos, Hormigón
▪Oxido de cobre
▪Grafito
▪Madera, goma, materiales
orgánicos materials,
plastico
Emisividad > 80% = Reflectancia < 20% Emisividad < 20% = Reflectancia > 80%
▪Oro, plata
▪Bronce, pulido
▪Acero, brillante
Emisividad

3616/02/15
 La poca radiación de un objeto (en relación al cuerpo negro) se puede
compensar ajustando la emisividad del pirómetro.
 Cuanto menor sea el ajuste en la emisividad, podrán realizarse lecturas de
temperaturas más altas.
Ajustes Emisividad  Lectura Temperatura 
Emisividad

3716/02/15
Definición y factores que influyen
La emisividad, que describe las cualidades de radiación de un material,
depende de los siguientes factores:
1. Material
2. Longitud de Onda
3. Temperatura
Emisividad

3816/02/15
basada en el material
Emisividad

3916/02/15
De los metales
▪ Con rangos de temperatura baja:
Las superficies suaves tienen poca emisividad y por ello alto factor de reflectancia
Las superficies oxidadas tienen alta emisividad.
▪ Con relación a los metales brillantes:
La Emisividad es mayor y más constante por ello su medición es más factible.
▪ En cuanto a los metales fundidos:
Son muy difíciles de medir porque la fusión posee baja emisividad y la
superficie genera óxido y escoria rápidamente. Ello provoca fluctuaciones
en los valores de emisividad. Se consiguen buenos resultados al medir el
chorro de matal fundido.
Emisividad

4016/02/15
τ > 0 ▪Sintéticos / Films plásticos
▪Vidrio
▪Semiconductores (Si / Ge)
Profundidad de penetración τ <0.01
Tipo de vidrio
0.8 – 1.1 µm
700 - 3000°C
1.1 – 1.7 µm
250 - 2500°C
4.8 – 5.2 µm
300 - 2500°C
8 – 14 µm
-30 - 1000°C
Verde 12 mm 24 mm 0.7 mm 0.04 mm
Laminado 190 mm 290 mm 0.7 mm 0.04 mm
Boro-silicio 300 mm 400 mm 0.7 mm 0.04 mm
Materiales Transparentes

4116/02/15
ransmitancia
De plástico fino y vidrio
T
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Transmitancia[%]
Vidrio0.
Vidrio1.
Vidrio2.0
PE 0.1
Vidrio3.0 PET 0.04

4216/02/15
▪ Depende del espesor del material y de la longitud de onda. Para el
plástico delgado y transparente y vidrio, se debe emplear un sensor que
mida a la longitud de onda de la absorción, porque la emisividad es
especialmente alta en ese rango.
▪ Un sensor para 3.43 µm es mejor para sintéticos como PP y PE , uno
para 7.9 µm se debe usar para PET. Medir a longitud de onda de 4.6 -
5 µm es lo ideal para el vidrio.
Del plástico fino y vidrio
Emisividad

4316/02/15
Basada en la longitud de onda
Emisividad

4416/02/15
del tungsteno basada en longitud de onda y temperatura
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8
Emisividad
T=1600K
T=2200K
T=2800K
Emisividad

4516/02/15
En función de la longitud de onda
▪ La emisividad va a depender de la longitud de onda específica a la que
funcione el pirómetro. Esto es importante en los metales, vidrio y objetos
transparentes. Los metales puros medidos a longitudes cortas tendrán
mejores características de radiación.
▪ La influencia de no ajustar correctamente la longitud de onda en el
pirómetro sobre la emisividad será menor a longitudes de onda más
cortas.
▪ Regla de Oro: Medir siempre empleando las longitudes de ondas más
cortas posibles.
Emisividad

4616/02/15
En función de la Temperatura
Emisividad

4716/02/15
En función de la Temperatura
▪ Las propiedades de radiación de un material dependen de su
temperatura. Esto es especialmente cierto para los metales.
▪ La emisividad crecerá a medida que incremente la temperatura. Los
metales brillantes tienen poca temperatura y por ello baja emisividad. La
energía térmica radiante es muy baja para medirla con un pirómetro.
▪ Tan pronto como el material empieza a brillar la estructura cambia y en
la misma medida su emisividad. En este punto es más fácil que el
pirómetro detecte la temperatura del metal (ε approx. 80%).
▪ Cuando el metal se funde, la emisividad desciende acentuadamente.
Cambia su estructura interna y una vez más su emisividad, ésta se
reduce alrededor de un 35%.
Emisividad

4816/02/15
E stableciendo la emisividad
Primero, fijar la temperatura del material a medir de una de estas
maneras:
▪ Usar un termómetro de contacto (como un termopar)
▪ Adherir una cinta adhesiva (epsidot) con una emisividad específica
(resistente hasta 250 °C) y medir la Tª usando un pirómetro.
▪ Revestir la superficie del objeto con pintura negra. La emisividad será
entorno al 0.94.
 Finalmente medir la temperatura de la superficie empleando un
pirómetro. Ajustar la temperatura de forma que la Tª que se lea sea la
misma que se obtenga mediante este método. Utilizar este ajuste de
emisividad para este material para futuras mediciones.

4916/02/15
E
Establecer la temperatura del material objeto de
medición mediante un pirómetro para longitudes
de onda cortas (ej: pirómetro por comparación
de intensidades) para obtener la lectura más
precisa posible.
Después ajustar la emisividad de forma que la
Tª de lectra sea la misma que la obtenida
mediante este método arriba indicado.
Para altas temperaturas (> 700 °C)
stableciendo la emisividad

5016/02/15
En un 1% de cambio de emisividad, depende de la temperatura y longitud de onda
rrores de Medición
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Errordemedición[°C]
Temperatura [°C]
0.78-1.06µm
1.1-1.7µm
1.9-2.5µm
4.5-4.9µm
8-14µm
0.63-0.67µm
E

5116/02/15
Emisividad
Ejemplo
Temperatura objeto a medir, 800 °C
Un cambio en la emisividad o una reducción en la transmitancia
atmosférica en el camino del visor del pirómetro del 90 % al 80 %
Pirómetro para
longitudes de
onda
Variación en la
lectura de Tª
8 – 14 µm Approx. 65 °C
1.7 – 1.7 µm Approx. 12 °C
0.9 – 1.1 µm Approx. 7 °C

5216/02/15
I nfluencia de la Emisividad
-200,0
-190,0
-180,0
-170,0
-160,0
-150,0
-140,0
-130,0
-120,0
-110,0
-100,0
-90,0
-80,0
-70,0
-60,0
-50,0
-40,0
-30,0
-20,0
-10,0
0,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Objekttemperatur [°C]
Messfehler[K]
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
Variación en la temperatura en pirómetros para 8 – 14 µm

5316/02/15
Desviación estándar en lecturas de temperatura para pirómetros de longitudes de onda entre 1.1 – 1.7
µm
-500
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Temperatur[°C]
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
Emissions-
grad [%]

5416/02/15
Desviación estándar en lecturas de Tª con pirómetros para 0.85 – 0.91 µm
-500
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Temperatur [°C]
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
Emissions-
grad [%]

5516/02/15
R atio de Emisividad
Variación de Temperatura (Pirómetro Bi-color)
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
1650
1700
1750
1800
0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1 1,02 1,04 1,06 1,08 1,1
Emissionsgradverhältnis
Temperatur[°C]

5616/02/15
Estableciendo la emisividad
de chapa imprimada
Pirómetro PS 11 AF 2 (8-14 µm)
Temperatura Referencia: 150 °C
Ejemplo 1: 106 °C  ε = 58 %
Ejemplo 2: 93 °C  ε = 48 %
Ejemplo 3: 120 °C  ε = 70 %
Ejemplo 4: 99 °C  ε = 52 %

5716/02/15
EDe acoplamientos de cobre
Actual temp.= 160 °C
Distancia de medición: 400mm
Pirómetro PZ 10 (8-14 µm)
Emisividad (sin oxidación) 8 %
Emisividad (oxidación) 23 % ( 49 °C)
Pirómetro PZ 25 AF1 (1.1-1.7 µm)
Emisividad (sin oxidación) 20 %
Emisividad (oxidación) 60 % ( 148 °C)
stableciendo la emisividad

5816/02/15
Capitulo 4
Fundamentos de las Opticas

5916/02/15
Definición: Ratio Distancia (D) =
Distancia (a)
Diametro del punto del objeto (d)
a
Ratio de la distancia
d
Con lentes enfocables, la máxima distancia de medición permitida es la el
ratio distancia multiplicado por el diámetro del punto a medir.

6016/02/15
Optica de lente fija
f=const.
Lente enfocable
f=var.
 Distancia y tamaño del objeto
constantes.
 Objeto considerablemente
mayor que el punto de
medición
Aplicación
 Distancia y tamaño del objeto
variables
 Objeto pequeño o distancias
mayores
Aplicación
T ipos de sistémas ópticos

6116/02/15
iámetro del punto de medición del
objetoD
Con lentes fijas, el diámetro del punto de medición corresponde con el
campo de medición.
Ajuste de la lente para distancias cortas Ajuste de la lente para distancias largas

6216/02/15
iámetro del punto de medición
En relación a la energía radiante recibida.
D
d(90%)
d(95%)
El diámetro del punto de medición se
expresa como un porcentaje de la energía
radiante emitida.
d (95%) ≥ 3 x d (90%)

6316/02/15
El tamaño del punto de medición no debe ser superior al del objeto a medir.
Para permitir tolerancias en la alineación, siempre hay que seleccionar un
tamaño de punto menor que el del objeto a medir.
D
ideal cuestionable desfavorable
iámetro del punto de medición

6416/02/15
En la práctica, el campo de visión del pirómetro es a
menudo mas estrecho por los visores de inspección,
aperturas en la pared del horno, tubo de observación...
Al considerar las caraterísticas de la óptica de un
equipo siempre asegurarse de que el cono de visión
no tenga ningín obstáculo en su trayectoria.
D iámetro del punto de medición

6516/02/15
D istribución de la Energía
Enfoque Optimo Desenfocado 0.5 mm
del punto de origen

6616/02/15
ropiedades de los Pirómetros Opticos
El tamaño del punto de medición viene dado en función del porcentaje de
máxima cantidad de energía radiante que puede ser absorbida. El 100%
hace referencia a un objeto o cuerpo radiante de incalculable tamaño.
Este tamaño normalmente se basa en el 90-95% del máximo de energía
absorbida. Solo se pueden comparar puntos que tengan el mismo
porcentaje de enrgía absorbida.
Con los pirómetros espectrales, un incremento en el tamaño del objeto a
medir, a temperatura constante, deriva en un ligero incremento de la lectura
de temperatura.Este efecto se denomina Efecto del tamaño de la fuente, y
es clave además de un grave origen de error en la medición pirométrica.
P

6716/02/15
El Error del tamaño de la fuente (SSE) puede reducirse:
1. Impedir reflectancias de otras fuentes luz.
2. Medir en longitudes de onda más cortas.
3. Aplicando técnicas de corrección de desviación o aberración.
Aunque este Efecto (SSE) puede reducirse en gran medida empleando
pirómetros superiores, no puede ser anulado en su totalidad, incluso
montando los mejores sistemas ópticos. Se puede reducir el Efecto
teniendo las lentes perfectamente enfocadas!.
Propiedades de los Pirómetros Opticos

6816/02/15
stableciendo el tamaño del punto de mediciónE
f
Dmin
Foco calorífero
apertura

6916/02/15
E
Foco de Calor Diafragma
D100%
f
Emisividad  95 %
Temperatura = Tmax
Temperatur > Tmax
stableciendo el tamaño del punto de medición

7016/02/15
E
D95%
f
Foco de Calor
Diafragma
Emisividad = 95 %
Temperatura = Tmax
Diametro D  95 %
stableciendo el tamaño del punto de medición

7116/02/15
fecto Tamaño de Fuente
En los pirómetros espectrales, un incremento en el tamaño del
objeto, a temperatutra constante, conlleva un ligero incremento en la
lectura de temperatura. Es el denominado Efecto del Tamaño de la
Fuente (SSE) y es uno de las mayores fuentes de error en la
medición con pirómetros.
Cuanto menor sea el incremento de temperatura, mejores serán las
condiciones ópticas para medir.
E
T2T1
TObjekt
TObjekt
T1 < T 2

7216/02/15
-2,00
-1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Variaciónrelativaendistanciafocal
[%]
longitud de onda [nm]
1
2
3
esviación Cromática de las Lentes
1 Lente de vidrio centrifugado
2 Corregida para rango visible del espectro
3 Corregida para rango infrarojo del espectro
D

7516/02/15
Capitulo 5
Criterios de selección de un pirómetro

7616/02/15
Cuestionario
para pirómetros de radiación
 Descripción de la tarea de medición
 Tipo de pirómetro portátil/estacionario
 Material del objeto a medir
 Temperatura ambiente
 Descripción de su superficie
 Tamaño del objeto
 Distancia de medición
 Entorno medioambiental
 Condiciones ambientales (vapor, polvo, humo)

7716/02/15
Cuestionario
 Metodo de calentamiento
 Medición a través de visor
Dimensiones del visor
Material del visor
 El objeto esta siempre visible?
El objeto está siempre en movimiento?
Caso afirmativo, a que velocidad se desplaza?
Es un objeto unitario o un proceso continuo?

7816/02/15
Cuestionario
 Señal de Salida
Interface digital
Procesamiento de los valores de medición
Se graban las lecturas?
 Se emplea el pirómetro en entornos potencialmente explosivos?
 Desventajas de metodos anteriores
Ventajas y beneficios de la medición de temperatura
Competencia

7916/02/15
▪ Rango de Medición / longitud de onda
▪ Diametro objetivo / ratio de distancia
▪ Lente fija o enfocable
▪ Dispositivos visores
▪ Sensor
▪ Pirómetro espectral o Bi-Color (Cociente)
▪ Pirómetro Compacto o con fibra óptica
▪ Salida / Interface
Criterios de selección

8016/02/15
Capitulo 6
Características Generales
y Ventajas
De los Pirómetros KELLER

8116/02/15
roductosPPirómetros Portátiles
Portix
Cella Port
Mikro

8216/02/15
Series Cella Port Portix Mikro
Diseño Visión directa robusto & compacto Precisión extrema. No
importa tamaño spot
Numero de modelos 12 14 1
Baja temperatura
(-30 - 1000 °C)
PT 1x
Alta temperatura
(250 - 3000 °C)
PT 50 / 60 PT 2x
Pirómetro Bi-color PT 70
Pirómetro comparación
de intensidad
PV 11
roductosP

8316/02/15
roductosPPirómetros Estacionarios
CellaTemp PK
CellaTemp PA
CellaTemp PM

8416/02/15
Serie CellaTemp PA CellaTemp PL CellaTemp PS CellaTemp PM
Diseño Visor o Fibra óptica o
Punto laser
Indicador
objetivo LED
Pequeñol &
compacto
Extremadamente
Pequeño
Numero de modelos 100 6 50 4
Baja temperatura
(-30 to 1000 °C)
PZ 10 PL 1x PS 1x
PL 1x
PM 11
Alta temperatura
(100 to 3000 °C)
PZ 20 / 25 / 30 PL 2x PS 2x / 3x PM 21
Surperficie de vidrio
a altas temperatura
PZ 15 PS 4x PM 41
Pirómetro Bi-color PZ 40 / 50
Pirómetro Fibra
Optica
PZ 21 / 31 / 41 PS 36
Aplicaciones
especiales
PZ 27 PS 27/ PS 28
roductosP

8516/02/15
aracterísticas generalesCDe todos los pirómetros
▪ Ingeniería de proceso de última generación.
→ Disposición lineal Multipunto, se traduce en alta precisión en la medición
▪ Lentes de precisión con excelentes propiedades de concentración
→ Banda ancha, sin desplazamiento visual, revestimiento anti-reflejo
→ Indicador del tamaño del punto de medición
▪ Emisividad variable
→ Pirómetro se ajusta a la radiación del objeto a medir
▪ Resistente a interferencias electromagnéticas (EMC)
→ Cumplimiento riguroso de normas industriales

8616/02/15
C
▪ Ultima tecnología en sensores
→ Detectores de radiación corriente continua estabilizados
Funciona sin partes móviles
→ Durabilidad, libre de mantenimiento
▪ Rubustez, fiabilidad, chasis compacto
→ Acero de alta calidad o aluminio
→ Protección estanca IP 65
→ Idóneo para uso en los más duros entornos industriales
▪ Lentes no higroscópicas
→ Soporta gran cantidad de humedad relativa
aracterísticas generales
De todos los pirómetros

8716/02/15
Capitulo 7
Nuevos Productos y Tendencias
en
Medición de Temperatura Sin Contacto

8816/02/15
▪ Rango temperatura 300 – 1300 °C
▪ Sensor especial, seguridad incorporada para apagar el
puntero caso de olvido, ya que induce a error de lectura.
▪ Excelentes imagenes al incorporar una óptica con lentes
de mayor precisión, con revestimiento antireflejos, mayor
campo de vision, punto de medición de 2.5 mm hasta
200 mm de tamaño
▪ El puntero indica en todo momento la posición exacta y
tamaño del punto de medición.
▪ Idóneo para industria de tratamiento térmico por laser
para laseres con diodo o laser Nd-YAG (1.064 µm)
CellaTemp PS 27
Pirómetro especial para tratamiento térmico por laser

8916/02/15
▪ Rango Tª de 300 - 1300°C
▪ Excelentes imagenes al incorporar una óptica
con lentes de mayor precisión, con
revestimiento antireflejos, mayor campo de
vision, punto de medición de 2.5 mm hasta
200 mm de tamaño
▪ El puntero indica en todo momento la
posición exacta y tamaño del punto de
medición.
▪ Rango espectral: 1.1 – 1.7 µm
CellaTemp PS 28
Pirómetro espectral prcesos de tratamientos térmicos

9016/02/15
▪ Sistema óptico patentado
▪ Rango de Tº: PL 10: 0 – 500 °C
PL 20: 300 – 1400 °C
▪ El puntero indica en todo momento la
posición exacta y tamaño del punto de
medición.
▪ Lentes con posibilidad de enfoque para
ajustar la distancia de medición.
▪ Sin componentes de desgaste y libre de
mantenimiento. Carece depiezas móviles.
▪ Idóneo para la industria del tratamiento
térmico
CellaTemp PL 10 / 20
Pirómetro compacto con lentes enfocables y punto en visor

9116/02/15
▪ Rango Tª 1000 - 2500 °C
▪ Funciona con piezas móviles.
▪ Lentes enfocables con visor y puntero para marcar
pieza
▪ Rango espectral 4.64 ± 0.18 µm optimizado para
superficies vítreas
▪ Relación tamaño con distancia a la pieza 55:1
▪ Distancia focal 0.6 m - ∞
▪ Idóneo para su uso con interface Profibus
Recomendado para medir Tº en superficies de cuarzo
y vídrio, se puede tambien usar el modelo PS 41 /
PS 42 como alternativa
ellaTemp PZ 15
Pirómetro espectral para superficies vítreas
C

9216/02/15
▪ Rango Tª desde 100 °C (ε = 100 %)
▪ Funciona con piezas móviles
▪ Incorpora diodo semiconductor fotosensible que
asegura una logeva fiabilidad
▪ Enfocable a través del visor con puntero laser
▪ Rango espectral 1.8 – 2.2 µm
▪ Tiempo de respuesta 2 ms
▪ Distancia focal 0.3 m - ∞
ellaTemp PZ 27
Pirómetro espectral para longitudes de onda cortas y bajas temperaturas
C

9316/02/15
CellaTemp PZ 35
▪ Rango Tª desde 600 °C
▪ Funciona sin componentes móviles
▪ Fotodiodo incorporado que asegura longevidad y fiabilidad
▪ Rango espectral 0.88 ± 0.03 µm
▪ Coeficiente de temparatura muy bajo
(0.04 % / K)
Pirómetro espectral para longitudes de onda cortas y bandas de absorción estrechas

9416/02/15
CellaTemp PZ / L
▪ Puntero laser en toda la gama
▪ Indicador del punto central de medición
▪ Optica enfocable
▪ Tª de funcionamiento hasta 60 °C
▪ Laser Clase II (< 1 mW)
▪ Auto apagado pasados 2 min.
Con puntero laser integrado

9516/02/15
CellaTemp PZ / D
▪ Sehr helle LED Display zum Ablesung
aus mehreren Metern
▪ Kontinuierliche Anzeige der Temperatur
▪ Einstellung der Parameter über
Folientastatur
▪ Anzeige blinkt, wenn der Messwert
außerhalb des eingestellten Mess-
bereiches vom Analogausgang liegt
▪ Grüne LED (F1) zur Anzeige einer
gültigen Messung
Con pantalla led

9616/02/15
CellaTemp PZ-LWL
Con nueva sonda de fibra óptica
▪ Diámetro medición 8 mm
▪ Distancia focal 500 mm - ∝

9716/02/15
CellaTemp PZ 40 AF 20
▪ Rango Tª 500 - 1400 °C
▪ Lecturas fiables incluso en entornos con polvo y
vapor
▪ Rango espectral 0.95 / 1.05 µm
▪ Aplicaciones:
galvanizado, laminación
Pirómetros bicolor para longitudes cortas de onda y temperaturas superiores a 500 °C

9816/02/15
CellaTemp PZ 40 AF 94
▪ Rango Tª 1000 - 3000 °C
▪ Punto medición desde 0.4 mm
▪ Especialmente calibrado para tungsteno
▪ Enfocable a través del visor, con puntero laser
▪ Banda ancha, revestimiento anti reflejos, sin
paralelaje, ópticas de precisión
▪ Aplicaciones:
filamentos
Pirómetro especial para ensayo de filamentos

9916/02/15
CellaTemp PZ Profibus
▪ Profibus – Schnittstelle für alle
Ausführungen der Serie CellaTemp PZ
(Spektral- und Quotientenpyrometer mit
Durchblickoptik oder Lichtwellenleiter)
▪ Zugelassen und zertifiziert von der
Profibus Nutzerorganisation
▪ Unterstützt sämtliche Diagnosefunktion
▪ Datenaustausch bis zu 12 Mbaud
▪ Anschluss über Klemmdose

10016/02/15
Ienterface PROFIBUS
24 VDC
PROFIBUS (RS 485)
Fuente
Alimentación
VK 01/S
(5 m)
2x0,5 LiYCY
Longitud max. del bus, segun tabla
PZ con PROFIBUS
PLC con PROFIBUS
[kBit/s] Länge [m]
9,6...93,75 1200
187,5 1000
500 400
1500 200
3000..12000 100
Longitud válida del bus

10116/02/15
CellaCap
Sistema video cámara
 Selección de objeto se puede visualizar desde
un monitor
 Señal de video estándar
 El módulo de cámara para la gama PZ se
puede instalar en la parte trasera del pirómetro
 Alta fotosensibilidad
 Se ajusta de foema automática a las
condiciones del entorno (AGC y diafragma)
 Campo visual de medición de hasta 100m sin
necesidad de potenciar la señal

10216/02/15
Detección de contaminación
CellaTemp PZ con función de
detección de contaminación
incorporada
suciedadresiduos
Objeto a medir
Tubo de inspección /
Pared horno
Ventana de
protección
PirómetroVapor / Polvo
obstrucción en
trayectoria visión
Señal alarma

10316/02/15
Sonda de vacío
▪ Espesor de pared de cámara de vacío:
5 - 40 mm
▪ Diodo semiconductor fotosensible:
Maximo: 10-7 mbar
▪ Temperatura:
-40°C a 130°C
Para pirómetros con fibra óptica
La sonda de vacío consiste en una varilla de
métrica 10 con junta tórica y dos roscas de
conexión para conectores SAM-905 de fibra
óptica.

10416/02/15
Montaje hornos cerámicos
Con funda cerámica

10516/02/15
Aro de iluminación PZ 10/P
▪ Fuente de alimentacion 24 V DC
Para pirómetros con visor ocular
Ilumina el objeto par reconicimiento del
punto de medición en hornos cerrados y
ttemperaturas < 700 °C

10616/02/15
Capitulo 8
Aplicaciones y soluciones para la industria

10716/02/15
Aplicaciones
para la industria siderúrgica

10816/02/15
Aplicación: Metal fundido
Pirómetros Bi-color de detección continua de temperatura del
metal en el momento de vertido o llenado de moldes.
La lectura medida es precisa a pesar de la presencia de vapor y
polvo.

10916/02/15
CellaCast detecta automáticamente la
temperatura del metal fundido según es
vertido en el molde.
Un sistema computerizado registra los
datos, el fabricante almacena así las
lecturas durante el proceso de fabricación.
Aplicación fundición

11016/02/15
Aplicación colada continua
Es muy importante conocer la
temperatura para optimizar los tiempos
de enfriamiento y controlar la velocidad
del proceso.
Se emplean pirómetros especiales con
fibra óptica para temperaturas de hasta
250 °C

11116/02/15
Aplicacion Trenes de laminación
El pirómetro detecta la temperatura del
tocho en el rodillo de laminación
Se pueden ajustar los parámetros del
rodillo en función de la lectura de
temperatura.

11216/02/15
Aplicación: banda de galvanizado
Los pirómetros miden la temperatura de
bandas de metal y chapas antes de pasar
al baño de zinc y bobinado.
Medición del area o hueco

11316/02/15
A
Previo al forjado, la varilla de bronce se debe
calentar a una temperatura concreta.
Esta temperatura se controla con el modelo
CellaTemp PZ 30 que mide longitudes de onda
cortas.
plicación forja

11416/02/15
Aplicación
Extrusión de aluminio en continuo
Solución CellaTemp PZ 27

11516/02/15
A plicación:procesado de cemento
La monitorización de las
temperaturas de la escoria de hulla
en el horno es decisiva en la
fabricación de cemento.
Se usan pirómetros bi-color debido
a la alta concentración de polvo.

11616/02/15
Medición en el horno
Aplicación cemento

11716/02/15
Plantas de mezclado de hormigón
Las estructuras de obra pública como los
puentes y tuneles tienen que registrar la
temperatura del hormigón cuando se
vierte a la hormigonera.
Estas lecturas se archivan y sirven como
prueba del proceso de control de calidad.

11816/02/15
A
Como método de aseguramiento
de la calidad, la temperatura del
mineral de aportación (2) y del
asfalto caliente al vertirlo en el
camión (3) está controlada y
registrada.
(1)
(2)
plicación plantas de mezclado de asfalto

11916/02/15
A
Mantener una Tª constante durante el
proceso de fabricación del vidrio es crucial
para maximizar el rendimiento de la
producción de vidrio.
Por razones de espacio, se suelen emplear
pirómetros con sondas de fibra óptica.
plicación
producción de vidrio

12016/02/15
SInterizado de tubos cerámicos
Para la fabricación de tubos cerámicos es
necesario controlar estrictamente la
temperatutra de sinterización.
Los pirómetros con sensores ópticos que
llevan aislamiento se pueden utilizar en las
condiciones más desfavorables.

12116/02/15
Tratamiento por inducción
En procesos de endurecimiento
por inducción, la regulación de la
intensidad y frecuencia de la
inducción magnética así como el
control del tiempo de proceso de
realizarse con la monitorización
de las temperaturas.
El modelo CellaTemp PS 28 con
puntero desde Ø 1.5 mm es
extremadamente preciso para
detectar la tª directamente en la
zona caliente.
La correcta trayectoria al punto de
medición se traza facilmente con
el puntero led del visor.

12216/02/15
A
Pirómetros de respuesta rápida para evitar
tensiones térmicas por ejemlo en las
cuchillas de las sierras y eliminar el riesgo
de fisuras o grietas en las juntas de los
segmentos de diamante.
El sistema de puntero LED del modelo
CellaTemp PS 28 facilita la precisión al
apuntar hacia el objeto.
plicación
soldadura por inducción

12316/02/15
Aplicaciones
en la industria del vidrio

12416/02/15
plicacion industria del vidrio
Es de vital importancia mantener la
temperatura correcta para minimizar
la formación de escorias.
A
Solución:
Pirómetros especiales para
longitudes de onda entre 4.46 –
4.82 µm y detectar así la
temperatura superficial del vidrio.

12516/02/15
plicación Industria de vidrio
Medición por medio de un feeder
Solución:
• Pirómetro con cabeza de sensor de fibra
óptica y tubo de inspección cerámico.
• Ventaja sobre termopares, no hay
desgaste ni efecto deriva
A

12616/02/15
Medición in the Arbeitszelle of a Ball Gatherer
Solución:
Pirómetro espectral para
longitudes de onda cortas, ópticas
de lata resolución y visor
incorporado
Aplicación Industria del Vidrio

12716/02/15
Midiendo la temperatura de la masa de vidrio
Solución:
Dependiendo de la masa, se puede usar
tanto un pirómetro espectral como bicolor
con ópticas enfocables
Ventajas del bicolor:
los diferentes espesores de la masa no
afectan al valor de la lectura obtenida.
Aplicación Industria del Vidrio

12816/02/15
Detección de temperatura en moldes y envases
Solución:
Pirómetros espectrales de respuesta
rápida que miden longitudes de
onda cortas, con ópticas enfocables,
visores, purga de aire accesorios de
protección.
Aplicación industria del vidrio

13016/02/15
Medición de la superficie vitrea en la zona de enfriamiento
Solución:
Pirómetros espectrales de respuesta
rápida que miden longitudes de onda
largas
En función del tamaño y distancia
del objeto pueden emplearse tanto
pirómetros de óptica fija como con
visor
I ndustria del vidrio
Con el accesorio de purga de aire se
reduce su mantenimiento al mínimo.

13116/02/15
Messung 1(10 Messwerte/sec)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Uhrzeit
TL1akt
TL2 akt
TQakt
F abricación de bombillas

13216/02/15
C
Medir la temperatura de los filamentos
requiere el uso de pirómetros con ópticas
de muy alta resolución.
El modelo CellaTemp PZ puede medir
objetos de diámetros tan pequeños como
0.3 mm.
omprobación de filamentos

13316/02/15
Seguridad en productos alimenticios
El sistema Portix es el adecuado
para el control diario, rápido y sin
contacto de temperatura incluso a
través de cámaras frigoríficas con
cristal.
Las lecturas se almacenan en un
ordenador para demostrar el
cumplimiento con las normas
relativas a la seguridad de alimentos.

13416/02/15
F
El uso de pirómetros asegura las
mediciones de temperatura
durante el proceso de elaboración
sin dañar el producto.
abricación industrial de helados

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