¿Qué es un pirómetro óptico y para qué se utiliza?

El pirómetro óptico es un instrumento utilizado para medir la temperatura de un objeto de forma remota y sin contacto físico con éste, aprovechando los principios físicos del espectro de radiación térmica emitido por cualquier cuerpo caliente.

Este instrumento tiene diversos usos industriales, principalmente en siderurgia, fundiciones, calderería y herrerías. No debe confundírselo con los termómetros ópticos, que utilizan un principio de trabajo similar, pero que poseen mayor precisión aunque están acotados a trabajar con temperaturas bajas y medias.

Pirómetro óptico

Pirómetro óptico: un poco de historia

El pirómetro óptico tiene poco más de un siglo de historia, y se considera un instrumento clásico, aunque todavía tiene uso en la industria, a pesar de que existen instrumentos digitales de medición más precisos.

Primer pirómetro de Morse

El principio de operación es similar a los que todavía se fabrican actualmente: se compara el brillo que emite una superficie con el de una lámpara —regulada por un reóstato—; al coincidir los brillos, se busca en un dial la temperatura aproximada. En los primeros modelos este brillo se comparaba a través de un principio llamado de filamento evanescente: la luz del objeto a medir se superponía con la emitida por un filamento incandescente; al variar un reóstato el brillo de éste aumentaba o disminuía, con lo cual era posible hacer coincidir ambos, con lo que el filamento parecía desaparecer.

Operación

En los pirómetros actuales la luz se compara utilizando además, distintos filtros ópticos que absorben las longitudes de onda innecesarias —y reduciendo la intensidad de la luz, de modo de hacer segura su operación— dejando pasar sólo las longitudes de onda cercanas al rojo. Una lámpara, alimentada a través de una batería, provee una luz de referencia. Se hace foco en el filamento, y se comienza a girar el dial; hay tres opciones posibles en esta operación:

• El filamento está más oscuro: significa que el filamento está más frío que el material a medir.
• El filamento está más brillante: el filamento está más caliente que el material a medir.
• El filamento no se ve: el filamento está a la misma temperatura que el material a medir.

Pirómetro óptico – Esquema

¿Qué usos tiene?

Toda industria en la que sea necesaria la medición de la temperatura de objetos calientes (a más de 700 °C), el pirómetro será un instrumento necesario.

Se utiliza, por ejemplo, en los altos hornos para determinar la temperatura del arrabio dentro del crisol, o después del sangrado del horno. También encuentra uso en fundiciones de hierro, plomo, aluminio, cobre y otros metales, para saber, de un vistazo, si el metal alcanzó la temperatura de fusión.

Pirómetro óptico – Aplicación

Otros usos se pueden aplicar en las cristalerías, en donde es necesario conocer con precisión la temperatura del vidrio fundido; en las herrerías, para determinar si una pieza metálica está lista para recibir un tratamiento térmico o para ser sometida a las deformaciones plásticas sobre la forja; en general, para controlar la temperatura de hornos destinados a la fusión o el calentamiento de distintos materiales.

Ventajas y desventajas del pirómetro óptico

Como todo instrumento de medición directa, el pirómetro óptico tiene ventajas y desventajas derivadas de su diseño. Veamos cuáles son.

Pirómetro óptico

Ventajas

• Permite realizar una medición directa y casi inmediata; sólo es necesario enfocar el objetivo (si no lo está todavía) y girar el reóstato hasta que los brillos del material y del filamento sean equivalentes.
• Sólo se necesita tener una batería cargada para operar la lámpara y el multímetro que determina la relación entre la corriente eléctrica y la temperatura calibrada al momento de su fabricación.
• La precisión del instrumento es muy alta en relación al rango de temperaturas que permite medir: ± 5 °C.
• Es un instrumento muy sencillo, fácil de armar, desarmar, limpiar y mantener.
• El instrumento permite también observar directamente la pieza, sin importar si está al rojo o próxima al punto de fusión.
• La medición se realiza en forma remota, sin necesidad de tener contacto físico con el elemento a medir.

Desventajas

• Para medir efectivamente la temperatura de un objeto, este debe estar como mínimo a 700 °C.
• No es posible obtener una medición continua, con valores variables en el tiempo.

Comparación con otros instrumentos ópticos de medición de temperatura

En la actualidad el pirómetro óptico está siendo reemplazado por instrumentos más modernos y versátiles, como el pirómetro de radiación o el termómetro de infrarrojos. Este último opera mediante un láser, que se apunta a la superficie que se desea medir; en una pantalla digital se puede leer, al instante, la temperatura de dicha superficie. Este instrumento, además de ser más sencilla su operación, es más versátil, ya que permite medir un rango mucho mayor de temperaturas —y, en los modelos más sofisticados, hasta permite volcar las mediciones vía Bluetooth o USB—.

El pirómetro de radiación es otro instrumento clásico, que se usa para temperaturas aún más elevadas (como las que podría desprender el titanio cuando alcanza su temperatura de fusión, por ejemplo).

Pirómetro óptico de radiación

Existe un instrumento más sencillo, que también podría catalogarse como pirómetro óptico, que consiste simplemente en una escala con un gradiente que va del rojo oscuro al blanco; al comparar el color del objeto caliente con esa escala es posible obtener una constante que luego se busca en una tabla, tabulada de acuerdo a distintos materiales.

También es necesario tener en cuenta las cámaras termográficas, que reúnen las ventajas del pirómetro óptico con la sencillez e inmediatez de la medición de los termómetros de infrarrojos: el usuario puede ver en la pantalla, en colores falsos, no sólo la temperatura de un objeto sino también las variaciones superficiales, de un modo inmediato.