pirometros y medición de temperatura keller

MESSEN · STEUERN · REGELN

114.04.23

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 los equipos de medición

▪ Software para adquisición datos y monitorización


Servicio

▪ Montaje, instalación y puesta en marcha

▪ Reparaciones

▪ Servicio de Instrumentación

oluciones Integrales MSRS


214.04.23

Gama de Producto

Para Medición de Temperatura Sin Contacto

Pirómetros Portátiles y Estacionarios


314.04.23

Para medir la temperatura del metal fundido

Gama de Producto

Pirómetros Porátiles y Estacionarios


414.04.23

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


514.04.23

Capitulo 1

Ventajas de la Medición de Temperatura

Sin Contacto


614.04.23

▪ 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 entajasDe la medición de temperatura Sin Contacto


714.04.23

Capitulo 2

Principios de la Medición de Temperatura

Sin Contacto


814.04.23

▪ 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


914.04.23

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


1014.04.23

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


1114.04.23

1exp

,25

1

TC

CTM s

hCC 201 2

k

hcC

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

La ley de radiación de

Plank

R

Max Planck, 1858 - 1947

adiación Térmica


1214.04.23

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

Ra

dia

ció

n E

sp

ectr

al [W

/ c

m³ µm

]

Longitud de onda[µm]

1500K(1226� C)

3000K(2726� C)

500K(226� C)

200K(- 73� C)

5500K(5326� C)

800K(526� C)

L ey de Radiación de Plank


1314.04.23

▪ 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.

L ey de Stefan Boltzmann

Josef Stefan 1835 - 1893

Ludwig Bolzmann 1844 - 1906


1414.04.23

▪ 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

max = 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.


1514.04.23

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

Tra

nsm

isio

n [

%]

Longitud de onda [µm]

1m

10m

100m

En el espectro infrarojo


1614.04.23

1 100

500

1000

1500

2000

2500

3000

[um]

Me

ssbe

reic

h [°

C]

high temperature instrumentwith precise resolutionfor silicon semiconductors

for laser applications

glass surfaces

for nonmetallic materials

for metals

for transparent plasticfor CO2 gas

scala de Longitudes de Ondade diferentes pirómetros

E


1714.04.23

R elación 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


1814.04.23

omponentes de la RadiaciónTal y como los detecta un pirómetro

C

La radiación consta de los siguientes componentes:

=( * Obj.) + ( * Amb.) + ( * ΦBack)

Emisividad o coeficiente de absorción del objeto

Reflectancia o coeficiente de no absorción del objeto

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 * Obj.

* Amb.

* Back

MESSEN · STEUERN · REGELN 1914.04.23

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

CCuando la energía radiante entra en contacto con un material concreto pueden suceder tres cosas:



2014.04.23

▪ La energía total efectiva debe ser igual a la suma de la emitida o absorbida (), la rebotada o reflectada (), y la energía transmitida o que pasa a través ().

1 = + +

▪ Para objetos opácos la fórmula es más sencilla:

1 = +

C omponentes de la RadiaciónTal y como los detecta un pirómetro


2114.04.23

omponentes de la Radiación

▪ Si la temperatura del objeto es igual a la Tª ambiente, entonces se emplea la siguiente fórmula para el flujo de radiación del objeto Obj y el flujo de radiación ambiental o de fondo Amb,:

=( * Obj) + ( * Amb)

donde Obj = Amb =( +) * Obj

donde + = 1 = Obj

CTal y como los detecta un pirómetro


2214.04.23


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


2314.04.23

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


2414.04.23

Adiación ambientalInfluencia 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


2514.04.23

adiación Ambiental de objetos frios

Influencia y Eliminación

R


2614.04.23

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 HindernisSichtfenster


2714.04.23

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


2814.04.23

0,1 1 10 100Wellenlänge [µm]

Spekt.

spez. A

ustr

ahlu

ng

Función Básica:

1

,1

,2

T

T

= non-gray body

= gray body 1

,1

,2

T

T

ObjektT

TM

TM

,2

,1

irómetros Bi-Color o de CocienteP


1 2

ObjektT

TM

TM

1

2

,2

,1


2914.04.23

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.


3014.04.23

ikro PV 11MTécnica de medición de un pirómetro por comparación de intensidades

Comparación iluminada del objeto a medir

Campo de visión Mikro

Objeto a medir

Atemperatura ≡

actual


3114.04.23

Capitulo 3

Definición y Factores que influyen en la

Emisividad


3214.04.23

Radiación emitida por un cuerpo real (R)

Radiación emitida por un cuerpo negro (S)

Radiador Real

+ + = 1

Cuerpo Negro

= 1 = 0

= 0

Emisivdad (ε) =

Radiación Emitida= Radiación Absorbida

efinición de Emisividad DDefinición y Factores influyentes


3314.04.23

misividad EDefinición y Factores influyentes


3414.04.23

▪ 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


3514.04.23

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


3614.04.23

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


3714.04.23

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


3814.04.23

basada en el material

Emisividad


3914.04.23

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


4014.04.23

> 0 ▪ Sintéticos / Films plásticos

▪ Vidrio

▪ Semiconductores (Si / Ge)

Profundidad de penetración <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

M ateriales Transparentes


4114.04.23

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

Tra

nsm

ita

nci

a [

%]


Vidrio0.

Vidrio1.

Vidrio2.0

PE 0.1

Vidrio3.0 PET 0.04


4214.04.23

▪ 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


4314.04.23

Basada en la longitud de onda

Emisividad


4414.04.23

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

Em

isiv

idad


T=1600K

T=2200K

T=2800K

Emisividad


4514.04.23

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


4614.04.23

En función de la Temperatura

Emisividad


4714.04.23

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 ( 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


4814.04.23

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.


4914.04.23

EEstablecer 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


5014.04.23

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

Err

or

de

me

dic

ión

[°C]

Temperatura [°C]

0.78-1.06µm

1.1-1.7µm

1.9-2.5µm

4.5-4.9µm8-14µm

0.63-0.67µm

E


5114.04.23

Emisividad

EjemploTemperatura 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


5214.04.23

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]

Me

ss

feh

ler

[K]

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

Variación en la temperatura en pirómetros para 8 – 14 µm


5314.04.23

I nfluencia de la EmisividadDesviación 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 [%]


5414.04.23

I nfluencia de la EmisividadDesviación 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 [%]


5514.04.23

R atio de EmisividadVariación 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

Tem

pera

tur

[°C

]


5614.04.23

E stableciendo la emisividadde chapa imprimada

Pirómetro PS 11 AF 2 (8-14 µm)Temperatura Referencia: 150 °C

Ejemplo 1: 106 °C = 58 %

Ejemplo 2: 93 °C = 48 %

Ejemplo 3: 120 °C = 70 %

Ejemplo 4: 99 °C = 52 %


5714.04.23

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


5814.04.23

Capitulo 4

Fundamentos de las Opticas


5914.04.23

Definición: Ratio Distancia (D) = Distancia (a)

Diametro del punto del objeto (d)

a

R atio 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.


6014.04.23

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


6114.04.23

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


6214.04.23

iámetro del punto de mediciónEn 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%)


6314.04.23

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.

Dideal cuestionable desfavorable

iámetro del punto de medición


6414.04.23

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


6514.04.23

D istribución de la Energía

Enfoque Optimo Desenfocado 0.5 mm

del punto de origen


6614.04.23


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


6714.04.23


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!.

P ropiedades de los Pirómetros Opticos


6814.04.23


stableciendo el tamaño del punto de mediciónEf

Dmin

Foco calorífero

apertura


6914.04.23


E

Foco de Calor Diafragma

D100%

f

Emisividad 95 %

Temperatura = Tmax

Temperatur > Tmax

stableciendo el tamaño del punto de medición


7014.04.23


E

D95%

f

Foco de Calor Diafragma

Emisividad = 95 %

Temperatura = Tmax

Diametro D 95 %

stableciendo el tamaño del punto de medición


7114.04.23


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


7214.04.23

-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

Vari

ació

n re

lativ

aen

dis

tanc

ia f

ocal

[%

]

longitud de onda [nm]

1

2

3

esviación Cromática de las Lentes1 Lente de vidrio centrifugado

2 Corregida para rango visible del espectro

3 Corregida para rango infrarojo del espectro


D


7514.04.23

Capitulo 5

Criterios de selección de un pirómetro


7614.04.23

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)


7714.04.23

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?


7814.04.23

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


7914.04.23

▪ 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


8014.04.23

Capitulo 6

Características Generales

y Ventajas

De los Pirómetros KELLER


8114.04.23

roductosPPirómetros Portátiles

Portix

Cella Port

Mikro


8214.04.23

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


8314.04.23

roductosPPirómetros Estacionarios

CellaTemp PK

CellaTemp PA

CellaTemp PM


8414.04.23

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 1xPL 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


8514.04.23

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


8614.04.23

C▪ Ultima tecnología en sensores

→ Detectores de radiación corriente continua estabilizadosFunciona 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 generalesDe todos los pirómetros


8714.04.23

Capitulo 7

Nuevos Productos y Tendencias

en

Medición de Temperatura Sin Contacto


8814.04.23

▪ 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)

C ellaTemp PS 27Pirómetro especial para tratamiento térmico por laser


8914.04.23

▪ 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


▪ Rango espectral: 1.1 – 1.7 µm

C ellaTemp PS 28Pirómetro espectral prcesos de tratamientos térmicos


9014.04.23

▪ Sistema óptico patentado

▪ Rango de Tº: PL 10: 0 – 500 °C PL 20: 300 – 1400 °C


▪ 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

C ellaTemp PL 10 / 20Pirómetro compacto con lentes enfocables y punto en visor


9114.04.23

▪ 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 15Pirómetro espectral para superficies vítreas

C


9214.04.23

▪ 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 27Pirómetro espectral para longitudes de onda cortas y bajas temperaturas

C


9314.04.23

C ellaTemp 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


9414.04.23

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


9514.04.23

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


9614.04.23

CellaTemp PZ-LWLCon nueva sonda de fibra óptica

▪ Diámetro medición 8 mm

▪ Distancia focal 500 mm -


9714.04.23

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


9814.04.23

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


9914.04.23

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


10014.04.23

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 1000500 400

1500 2003000..12000 100

Longitud válida del bus


10114.04.23

CellaCapSistema 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


10214.04.23

Detección de contaminación

CellaTemp PZ con función de detección de contaminación

incorporadasuciedadresiduos

Objeto a medirTubo de inspección /Pared horno

Ventana de protección

PirómetroVapor / Polvo

obstrucción en trayectoria visión

Señal alarma


10314.04.23

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.


10414.04.23

Montaje hornos cerámicosCon funda cerámica


10514.04.23

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


10614.04.23

Capitulo 8

Aplicaciones y soluciones para la industria


10714.04.23

A plicaciones para la industria siderúrgica


10814.04.23

A plicación: 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.


10914.04.23

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.

A plicación fundición


11014.04.23

A plicación colada continuaEs 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


11114.04.23

A plicacion 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.


11214.04.23

A plicación: 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


11314.04.23

APrevio 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


11414.04.23

A plicaciónExtrusión de aluminio en continuo

Solución CellaTemp PZ 27


11514.04.23

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.


11614.04.23

Medición en el horno

Aplicación cemento


11714.04.23

P lantas 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.


11814.04.23

AComo 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


11914.04.23

AMantener 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


12014.04.23

S Interizado 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.


12114.04.23

T ratamiento por inducciónEn 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.


12214.04.23

APirómetros 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


12314.04.23

A plicacionesen la industria del vidrio


12414.04.23

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.


12514.04.23

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


12614.04.23

Medición in the Arbeitszelle of a Ball Gatherer

Solución:

Pirómetro espectral para longitudes de onda cortas, ópticas de lata resolución y visor incorporado

A plicación Industria del Vidrio


12714.04.23

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.

A plicación Industria del Vidrio


12814.04.23

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.

A plicación industria del vidrio


13014.04.23

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.


13114.04.23

M essung 1 (10 M esswerte/sec)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Uhrzeit

TL1 akt

TL2 akt

TQ akt

F abricación de bombillas


13214.04.23

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


13314.04.23

S eguridad 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.


13414.04.23

FEl uso de pirómetros asegura las mediciones de temperatura durante el proceso de elaboración sin dañar el producto.

abricación industrial de helados

pirometros y medición de temperatura keller

Engineering