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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
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Servicio
▪ Montaje, instalación y puesta en marcha
▪ Reparaciones
▪ Servicio de Instrumentación
oluciones Integrales MSRS
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214.04.23
Gama de Producto
Para Medición de Temperatura Sin Contacto
Pirómetros Portátiles y Estacionarios
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314.04.23
Para medir la temperatura del metal fundido
Gama de Producto
Pirómetros Porátiles y Estacionarios
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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
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514.04.23
Capitulo 1
Ventajas de la Medición de Temperatura
Sin Contacto
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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
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714.04.23
Capitulo 2
Principios de la Medición de Temperatura
Sin Contacto
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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:
omponentes de la RadiaciónTal y como los detecta un pirómetro
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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
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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
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2214.04.23
omponentes de la RadiaciónTal y como los detecta un pirómetro
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
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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
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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
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adiación Ambiental de objetos frios
Influencia y Eliminación
R
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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
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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
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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
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1 2
ObjektT
TM
TM
1
2
,2
,1
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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.
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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
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3114.04.23
Capitulo 3
Definición y Factores que influyen en la
Emisividad
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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
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3314.04.23
misividad EDefinición y Factores influyentes
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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
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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
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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
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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
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3814.04.23
basada en el material
Emisividad
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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
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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
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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 [
%]
Longitud de onda [µm]
Vidrio0.
Vidrio1.
Vidrio2.0
PE 0.1
Vidrio3.0 PET 0.04
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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
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4314.04.23
Basada en la longitud de onda
Emisividad
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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
Longitud de onda [µm]
T=1600K
T=2200K
T=2800K
Emisividad
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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
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4614.04.23
En función de la Temperatura
Emisividad
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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 [%]
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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 [%]
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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
]
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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 %
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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
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5814.04.23
Capitulo 4
Fundamentos de las Opticas
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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.
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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
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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
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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%)
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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
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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
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6514.04.23
D istribución de la Energía
Enfoque Optimo Desenfocado 0.5 mm
del punto de origen
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6614.04.23
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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
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6714.04.23
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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
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6814.04.23
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stableciendo el tamaño del punto de mediciónEf
Dmin
Foco calorífero
apertura
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6914.04.23
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E
Foco de Calor Diafragma
D100%
f
Emisividad 95 %
Temperatura = Tmax
Temperatur > Tmax
stableciendo el tamaño del punto de medición
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7014.04.23
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E
D95%
f
Foco de Calor Diafragma
Emisividad = 95 %
Temperatura = Tmax
Diametro D 95 %
stableciendo el tamaño del punto de medición
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7114.04.23
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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
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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
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D
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7514.04.23
Capitulo 5
Criterios de selección de un pirómetro
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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)
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7714.04.23
Cuestionario
para pirómetros de radiación
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?
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7814.04.23
Cuestionario
para pirómetros de radiación
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
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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
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8014.04.23
Capitulo 6
Características Generales
y Ventajas
De los Pirómetros KELLER
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8114.04.23
roductosPPirómetros Portátiles
Portix
Cella Port
Mikro
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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
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8314.04.23
roductosPPirómetros Estacionarios
CellaTemp PK
CellaTemp PA
CellaTemp PM
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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
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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
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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
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8714.04.23
Capitulo 7
Nuevos Productos y Tendencias
en
Medición de Temperatura Sin Contacto
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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
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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
▪ El puntero indica en todo momento la posición exacta y tamaño del punto de medición.
▪ Rango espectral: 1.1 – 1.7 µm
C ellaTemp PS 28Pirómetro espectral prcesos de tratamientos térmicos
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9014.04.23
▪ 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
C ellaTemp PL 10 / 20Pirómetro compacto con lentes enfocables y punto en visor
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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
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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
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9314.04.23
C ellaTemp PZ 35
▪ Rango Tª desde 600 °C
▪ Funciona sin componentes móviles
▪ Fotodiodo incorporado que asegura longevidad y fiabilidad
▪ Enfocable a través del visor con puntero laser
▪ 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
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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
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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
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9614.04.23
CellaTemp PZ-LWLCon nueva sonda de fibra óptica
▪ Diámetro medición 8 mm
▪ Distancia focal 500 mm -
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9714.04.23
CellaTemp PZ 40 AF 20
▪ Rango Tª 500 - 1400 °C
▪ Lecturas fiables incluso en entornos con polvo y vapor
▪ Enfocable a través del visor con puntero laser
▪ Rango espectral 0.95 / 1.05 µm
▪ Aplicaciones:galvanizado, laminación
Pirómetros bicolor para longitudes cortas de onda y temperaturas superiores a 500 °C
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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10414.04.23
Montaje hornos cerámicosCon funda cerámica
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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
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10614.04.23
Capitulo 8
Aplicaciones y soluciones para la industria
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10714.04.23
A plicaciones para la industria siderúrgica
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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
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11414.04.23
A plicaciónExtrusión de aluminio en continuo
Solución CellaTemp PZ 27
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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.
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11614.04.23
Medición en el horno
Aplicación cemento
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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12314.04.23
A plicacionesen la industria del vidrio
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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