Fuente de cuerpo negro INSIZE PIC-D155

Por qué un infrarrojo no se calibra en un bloque seco

Un termómetro de contacto se calibra sumergiéndolo en un medio isotermo: el bloque seco o el baño le imponen la temperatura y se compara la lectura. Un termómetro de infrarrojos no toca nada: mide la radiación que le llega de una superficie, y de esa radiación deduce una temperatura suponiendo una emisividad. Meterlo en un pozo no sirve de nada, porque lo que necesita enfrente es una superficie de temperatura conocida y de emisividad conocida.

Eso es una fuente de cuerpo negro: una cavidad cerrada, profunda y estrecha, cuya geometría hace que la radiación que sale por la abertura sea prácticamente la de un radiador ideal. El PIC-D155 lleva dos, independientes, y cubre de -15 a 500 °C. Vale igual para termómetros de infrarrojos de pistola y para cámaras termográficas.

Dos cavidades independientes

No es un equipo con un rango partido en dos: son dos cuerpos negros en la misma carcasa, cada uno con su interruptor y su controlador. Se pueden tener los dos en régimen a la vez, que es lo que ahorra tiempo cuando hay que barrer varios puntos de una escala.

Los campos se solapan entre 50 y 100 °C. Ese solape no sobra: permite comprobar el mismo punto en las dos cavidades y ver si concuerdan, que es una verificación barata y muy reveladora del estado del equipo.

La emisividad es el dato que manda

Un termómetro de infrarrojos no mide temperatura, mide radiancia, y la convierte en temperatura con la emisividad que tenga configurada. Si la superficie de referencia no radia como un cuerpo negro, el error se traslada entero a la lectura y no hay forma de separarlo del error del instrumento.

Por eso la cifra que hay que mirar primero en una fuente de este tipo no es el campo de temperatura, sino la emisividad: aquí, mayor que 0,995. La consigue la geometría —110 y 160 mm de profundidad para aberturas de 65 y 50 mm—, no un recubrimiento: una cavidad tan honda reabsorbe casi toda la radiación que reflejaría hacia fuera.

En las dos fórmulas, |t| es el valor absoluto de la temperatura de la fuente.

Cómo se leen la estabilidad y la uniformidad

Las dos vienen como «lo que sea mayor» entre un valor fijo y un porcentaje, y las dos cruzan justo en 100 °C. Por debajo manda el término absoluto: a 40 °C la estabilidad es 0,1 °C, porque el 0,1 % de 40 son 0,04 °C y se queda corto. Por encima manda el porcentaje: a 500 °C la estabilidad pasa a ser 0,5 °C y la uniformidad, 0,75 °C.

Conviene tenerlo presente al planificar los puntos de calibración, porque la contribución de la fuente al balance de incertidumbre no es la misma en la parte baja de la escala que arriba: crece proporcionalmente a partir de los 100 °C.

El tamaño de la diana

La abertura tiene que ser mayor que la mancha que ve el instrumento a la distancia de trabajo, y con holgura: si el campo de visión se sale del borde de la cavidad, el termómetro promedia el frontal del equipo y la lectura baja sin que nada avise. Con el ratio distancia/mancha del termómetro y la distancia a la que se vaya a colocar sale el diámetro de la mancha; ese número es el que decide si caben los Ø65 mm de la cavidad de baja o los Ø50 mm de la de alta.

Con cámaras termográficas el criterio es el mismo pero más exigente, porque hay que dejar un buen número de píxeles dentro de la abertura para que el valor no esté contaminado por el borde.

Tiempos de puesta a punto

Media hora para bajar de ambiente a -15 °C y una hora para subir a 500 °C. Son tiempos de régimen, no de estabilización fina, así que una sesión que recorra la escala entera se organiza sola: arrancar la cavidad de alta al principio de la jornada y trabajar mientras tanto en la de baja. Con 17,1 kg y 380 × 295 × 320 mm el equipo se mueve, aunque necesita 850 W de red.

Lo que la ficha no dice

La ficha del fabricante da estabilidad, uniformidad, emisividad y resolución, pero no una exactitud de la temperatura de radiancia de la cavidad, y conviene no confundirlas: la resolución de 0,01 °C es lo que muestra el controlador, no lo que garantiza. El controlador es de nivel 0,1 y admite corrección multipunto, que es justamente el mecanismo con el que se corrige la fuente contra una referencia externa.

Es decir: el cuerpo negro es el medio, y la trazabilidad de su temperatura se establece aparte. Para esa parte están los termómetros patrón Pt100 y las sondas y termómetros de referencia. Si lo que hay que calibrar son sondas de contacto y no infrarrojos, el equipo es otro: baños y hornos de calibración, o un calibrador de temperatura si lo que se simula es la señal. El procedimiento general está en la guía de cómo calibrar un termómetro.

Ficha técnica del PIC-D155.