Cumplimiento y auditorías
Calibración de termómetros infrarrojos: cuerpo negro, emisividad y tamaño del punto
Un termómetro infrarrojo se calibra apuntándolo a una fuente de cuerpo negro de temperatura conocida, a una distancia fijada y con su ajuste de emisividad igual al de la fuente, y comparando su lectura con la fuente en varias temperaturas. ASTM E2847 es el método de ensayo para instrumentos de banda ancha por debajo de 1000 °C y, como el termómetro lee radiación térmica y nunca toca el objeto, el tamaño de la fuente, la emisividad y las reflexiones importan tanto como la temperatura.
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¿Qué mide realmente un termómetro infrarrojo?
Un termómetro infrarrojo, también llamado termómetro de radiación o pirómetro, funciona como una cámara. Una lente y un filtro paso banda enfocan la radiación térmica sobre un detector, y el instrumento convierte la señal en una temperatura (NPL Good Practice Guide No. 125, capítulo III). Como lee radiación y no la temperatura de un sensor en contacto con el objeto, hay que calibrarlo con una fuente conocida de radiación térmica.
La banda de longitudes de onda depende de la temperatura para la que está hecho. Los instrumentos para temperatura ambiente suelen trabajar entre 8 µm y 14 µm, otros entre 3 µm y 5 µm, y los instrumentos para altas temperaturas, por encima de unos 700 °C, entre 0,65 µm y 1,0 µm (NPL GPG 125).
¿Qué normas cubren la calibración de termómetros infrarrojos?
ASTM E2847 no cubre instrumentos por encima de 1000 °C ni instrumentos de banda estrecha, y no trata el diseño de los termómetros infrarrojos. También puede aplicarse a otros termómetros de radiación y a cámaras termográficas.
| Documento | Qué cubre |
|---|---|
| ASTM E2847-21(2026) | Método de ensayo para la calibración y la verificación de exactitud de termómetros infrarrojos de banda ancha por debajo de 1000 °C, principalmente instrumentos portátiles. Incluye una estructura para calcular la incertidumbre y el contenido exigido del informe. |
| ASTM E2758 | Guía para seleccionar y usar termómetros infrarrojos de banda ancha y baja temperatura. |
| ASTM E1256 | Métodos de ensayo para termómetros de radiación de banda única. |
| IEC TS 62492-1:2008 | Define los datos técnicos que da la hoja de datos de un termómetro de radiación, como el campo de visión, la relación de distancia y el efecto del tamaño de la fuente. |
| Guía del BIPM para la realización de la ITS-90, termometría de radiación | Cómo se realiza la escala de temperatura mediante termometría de radiación por encima del punto de la plata, 961,78 °C. |
¿Cavidad de cuerpo negro o fuente de placa plana?
La NPL Good Practice Guide No. 125 llama al cuerpo negro la condición de referencia: una calibración usa una fuente de temperatura conocida con una emisividad de 1 o cercana a 1, y a partir de ahí se pueden calcular calibraciones con otras emisividades. Una cavidad bien diseñada se acerca mucho. Las fuentes de temperatura variable del NPL tienen en general al menos 0,999, y el NPL señala que una cavidad bien construida puede superar 0,9999. La temperatura viene de un sensor de contacto calibrado, como un termómetro de resistencia de platino o un termopar, que da trazabilidad a la ITS-90. A menudo la cavidad y el sensor se calibran juntos frente a un cuerpo negro de referencia.
Las cavidades pueden ser grandes y lentas, por lo que son habituales las placas ennegrecidas, normalmente ranuradas. Una placa se calienta por detrás y lleva un sensor cerca de su superficie. Como la superficie está expuesta, es probable que su emisividad quede bastante por debajo de 1, y hay diferencias de temperatura a lo largo de la placa y entre el sensor y la superficie. La guía del NPL dice que la propia placa debe calibrarse frente a un cuerpo negro de referencia.
| Fuente | Emisividad | A qué prestar atención |
|---|---|---|
| Cavidad de cuerpo negro | En general al menos 0,999 en una buena cavidad de temperatura variable (NPL) | La abertura debe ser mayor que el punto del termómetro. Las fuentes industriales del NPL tienen aberturas máximas de 15 mm a 75 mm, según la fuente. |
| Placa plana | Por debajo de 1. Usa el valor del certificado de la placa | La radiación de la sala reflejada y las diferencias de temperatura en la placa |
¿Cómo debe ajustarse la emisividad durante la calibración?
Ajusta el termómetro para que coincida con la fuente si el ajuste se puede cambiar. IEC TS 62492-1:2008, apartado 4.1.1, da los valores de la hoja de datos con un ajuste de emisividad de 1 salvo que se indique otra cosa, y para un instrumento con un ajuste fijo distinto de 1 exige que ese valor se indique con la especificación.
Una superficie real también refleja la radiación de su entorno. La NPL Good Practice Guide No. 125 escribe la radiancia que llega al termómetro como L = εL(Ts) + (1 − ε)L(Tb), donde ε es la emisividad, Ts la temperatura de la superficie y Tb la temperatura de fondo. Con una cavidad y un ajuste de 1, el segundo término es casi cero. Con una placa plana, o un termómetro con un ajuste fijo distinto del de la fuente, usa esa relación para calcular lo que debería leer el termómetro a partir de la emisividad de la fuente y la radiancia de fondo. ASTM E2847 da la configuración del ensayo y una estructura para el cálculo de la incertidumbre.
Un certificado no dice nada sobre la emisividad de tu propia pieza. El NPL advierte de que son frecuentes los errores de decenas de grados cuando se estima mal la emisividad de una superficie, así que el uso en servicio necesita su propio control: un valor conocido para ese material, o un recubrimiento de alta emisividad donde se permita (NPL GPG 125).
Distancia, tamaño del punto y efecto del tamaño de la fuente
La relación de distancia, a menudo escrita D:S, es la distancia de medición dividida por el diámetro del campo de visión (IEC TS 62492-1:2008, apartado 3.1.6). Un termómetro de 12:1 a 300 mm ve un punto de 25 mm de diámetro. La especificación debe indicar desde qué parte del instrumento se mide la distancia (apartado 4.1.1.4.2), y la calibración debe usar ese punto.
El campo de visión no tiene un borde nítido. Por eso IEC TS 62492-1:2008, apartado 4.1.1.5, lo expresa como el diámetro que contiene una fracción declarada de la señal, al menos el 90 % y normalmente el 90 %, el 95 % o el 99 %. Algo de radiación de fuera de ese círculo sigue llegando al detector, así que la lectura cambia con el tamaño del área radiante. Ese es el efecto del tamaño de la fuente (apartado 3.1.7). La guía de termometría de radiación del BIPM lo atribuye a la dispersión y las reflexiones en la óptica y señala que el polvo en el objetivo puede modificarlo.
De ahí salen dos reglas prácticas. Usa una fuente bastante mayor que el punto declarado, como aconseja la guía del NPL para cualquier superficie que se mida. Y compruébalo: cambia la abertura de la fuente o la distancia y mira si la lectura se mueve. IEC TS 62492-1:2008, apartado 4.1.1.7, compara el campo de visión nominal con el doble de su área.
¿Qué condiciones ambientales importan?
- Calentamiento. Deja primero que el termómetro se estabilice en la sala. IEC TS 62492-1:2008 considera válidas sus especificaciones después del tiempo de calentamiento y en condiciones ambientales estables, y define una incertidumbre añadida cuando la temperatura del propio instrumento se aparta de ellas (apartado 3.1.10).
- Reflexiones. Las luces, los calefactores e incluso las personas se suman a la señal a bajas temperaturas (NPL GPG 125). Una placa plana refleja parte de lo que la rodea, así que mantén estable su entorno.
- Línea de visión. El polvo, el vapor de agua y el dióxido de carbono pueden absorber o dispersar la radiación (NPL GPG 125). Mantén el camino corto y despejado.
- Lente. El polvo en el objetivo puede modificar el efecto del tamaño de la fuente (guía de termometría de radiación del BIPM). Límpiala como indique el fabricante.
- Registra la temperatura y la humedad de la sala, ya que también puede declararse un efecto de la humedad (IEC TS 62492-1:2008, apartado 3.1.11).
¿Qué diferencia hay entre una comprobación de exactitud y una calibración?
ASTM E2847 lleva en su título tanto la calibración como la verificación de exactitud. Una calibración compara el termómetro con una fuente trazable en condiciones declaradas e informa del error y su incertidumbre en cada punto. Una comprobación confirma que el termómetro sigue comportándose bien, en uno o pocos puntos, y no sustituye a una calibración ni reinicia la fecha de vencimiento.
Una comprobación solo aporta información si se repite en las mismas condiciones: la misma fuente estable, la misma distancia y el mismo ajuste de emisividad, comparando con resultados anteriores. ISO/IEC 17025:2017, apartado 6.4.10, exige un procedimiento para las comprobaciones intermedias cuando hacen falta para mantener la confianza en el equipo.
Pirómetros, instrumentos de banda estrecha y temperaturas muy altas
ASTM E2847 llega hasta 1000 °C y excluye los instrumentos de banda estrecha. ASTM E1256 da los métodos de ensayo para termómetros de radiación de banda única. Los instrumentos para altas temperaturas usan longitudes de onda cortas, donde el error de temperatura puede ser de 10 a 20 veces menor que el error de emisividad. Un error de emisividad del 1 % da entonces menos del 0,1 % de la temperatura en kelvin (NPL GPG 125).
Por encima del punto de congelación de la plata, 961,78 °C, la ITS-90 se define mediante termometría de radiación, con el punto fijo de la plata, el oro o el cobre como referencia (Guía del BIPM para la realización de la ITS-90, termometría de radiación). Los pirómetros en ese intervalo se trazan a cuerpos negros de punto fijo o de alta temperatura a través de un laboratorio de calibración.
Los pirómetros bicolor o de relación ayudan con objetivos pequeños que no llenan el campo de visión y en atmósferas sucias, pero no eliminan el problema de la emisividad: la emisividad solo se cancela si es la misma en las dos longitudes de onda (NPL GPG 125).
¿Cada cuánto hay que calibrar un termómetro infrarrojo?
Ninguna norma fija el intervalo, y el NIST no recomienda un intervalo de recalibración fijo. ILAC-G24:2022 / OIML D 10:2022 enumera los factores que hay que valorar, entre ellos la tendencia a la deriva y la dureza del uso. Parte de la recomendación del fabricante y ajústala con tu historial como se encontró y los resultados de tus comprobaciones. Acórtalo después de una caída, de un daño en la lente o del uso cerca de los límites del intervalo, y registra el motivo de cada cambio.
¿Qué deben mostrar el certificado y el registro?
ASTM E2847 especifica los elementos de un informe de calibración (sección 5.3), e ISO/IEC 17025:2017, apartado 7.8, establece el contenido general de un informe para trabajos acreditados. Guarda al menos lo siguiente.
- El termómetro y su ajuste de emisividad durante la calibración.
- El tipo de fuente, cavidad o placa plana, con su tamaño, su emisividad y la referencia usada para su temperatura.
- La distancia de medición y el punto del termómetro desde el que se midió.
- Las temperaturas calibradas, con el valor de la fuente, la lectura, el error y la incertidumbre en cada punto.
- La temperatura y la humedad de la sala.
- Las lecturas antes y después de cualquier ajuste, la fecha, quién hizo el trabajo y la próxima fecha de vencimiento.
¿Y si un termómetro infrarrojo está fuera de tolerancia?
Registra las lecturas como se encontró antes de que nadie lo ajuste. Si una lectura queda fuera de su límite, el termómetro puede haber estado fuera de tolerancia durante una parte desconocida del tiempo transcurrido desde su última calibración o comprobación correcta. El apartado 7.1.5.2 de ISO 9001 espera que revises lo que midió y resuelvas lo que pueda estar mal. En un termómetro infrarrojo, mira qué decidieron sus lecturas, como la temperatura de un horno, un límite de proceso o una comprobación de seguridad.
Cómo calibrar un termómetro infrarrojo, paso a paso
- Identifica el termómetro, su intervalo, su ajuste de emisividad, su relación de distancia y el límite que se aplica.
- Elige puntos de calibración a lo largo del intervalo que usas realmente, incluidos sus extremos.
- Elige una fuente mayor que el campo de visión del termómetro a la distancia de calibración y comprueba su certificado y su fecha de vencimiento.
- Deja que la fuente y el termómetro se estabilicen, anota la temperatura de la sala y limpia la lente como indique el fabricante.
- Ajusta la emisividad para que coincida con la fuente, o registra el valor fijo para poder corregirlo.
- Alinea el termómetro con la fuente a la distancia indicada, medida desde el punto que define el fabricante.
- Registra las lecturas como se encontró en cada punto antes de cualquier ajuste.
- Comprueba el efecto del tamaño de la fuente en un punto cambiando la abertura o la distancia y observando la lectura.
- Calcula el error en cada punto, aplica cualquier corrección de emisividad y compara con el límite.
- Si falla, ajústalo o repáralo, repite los puntos como se dejó, evalúa lo que midió y fija la próxima fecha de vencimiento.
Dónde encaja Axiospec
Axiospec es un software de gestión de calibraciones. Guarda cada termómetro infrarrojo y cada pirómetro con su historial de calibraciones, sus certificados y su próxima fecha de vencimiento. Cada calibración indica el patrón de referencia usado, como texto libre o como enlace a un instrumento maestro, por ejemplo tu fuente de cuerpo negro. Un registro de calibración admite hasta 100 puntos de ensayo, cada uno con su temperatura nominal, su propia tolerancia y las lecturas como se encontró y como se dejó, y el registro guarda también la temperatura y la humedad de la sala.
En una calibración interna, una lectura final fuera de su tolerancia fija el resultado en No cumple, y registrar un Cumple de todos modos exige un motivo por escrito. Un No cumple o Dañado aceptado pone el termómetro En cuarentena. Todo registro aprobado de No cumple, Dañado o Cumple con lecturas como se encontró fuera de tolerancia necesita un impacto por escrito, y los que no lo tienen aparecen en Requiere atención. Axiospec no hace la comparación ni elige los puntos, el límite o el intervalo. Eso queda en tus manos o en las de tu laboratorio.
El plan gratuito cubre hasta 50 instrumentos activos. Un espacio de trabajo nuevo empieza con una prueba de 45 días de Professional, con capacidad para 1500 instrumentos activos y sin tarjeta de crédito. Cargamos tus registros existentes sin coste en todos los planes.
Preguntas frecuentes
- ¿Cómo se calibra un termómetro infrarrojo?
- Apúntalo a una fuente de cuerpo negro de temperatura conocida a la distancia que indica el termómetro, con la fuente mayor que el punto. Ajusta la emisividad para que coincida con la fuente, lee el termómetro en varias temperaturas de su intervalo y compara con la fuente. Registra el error y la incertidumbre en cada punto.
- ¿Qué ajuste de emisividad debe usarse en la calibración?
- Haz coincidir el ajuste con la fuente: 1 o cerca de 1 para una cavidad de cuerpo negro, y el valor del certificado de la placa para una placa plana. Si el termómetro tiene un ajuste fijo distinto, calcula lo que debería leer a partir de la emisividad de la fuente y la radiancia de fondo.
- ¿Qué significa la relación distancia a punto?
- Es la distancia de medición dividida por el diámetro del campo de visión, así que un termómetro de 12:1 a 300 mm ve un punto de 25 mm de diámetro. El campo de visión no tiene un borde nítido, de modo que un objetivo solo un poco mayor que el punto declarado puede dar una lectura que dependa del tamaño del objetivo. Eso es el efecto del tamaño de la fuente.
- ¿Qué diferencia hay entre una comprobación de exactitud y una calibración?
- Una calibración compara el termómetro con una fuente trazable en condiciones declaradas e informa del error y su incertidumbre en cada punto. Una comprobación confirma que sigue comportándose bien frente a una fuente estable, y no sustituye a una calibración ni reinicia la fecha de vencimiento.
- ¿Qué norma cubre la calibración de termómetros infrarrojos?
- ASTM E2847-21(2026) es el método de ensayo para termómetros infrarrojos de banda ancha por debajo de 1000 °C, principalmente instrumentos portátiles. Los termómetros de radiación de banda única los cubre ASTM E1256, e IEC TS 62492-1:2008 define los datos técnicos de los termómetros de radiación.
- ¿Cada cuánto hay que calibrar un termómetro infrarrojo?
- Ninguna norma fija un intervalo, y el NIST no recomienda uno fijo. Básate en la recomendación del fabricante, en el historial como se encontró y en cómo se usa el termómetro, y acórtalo después de una caída o un daño en la lente.
Ponlo en práctica
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Axiospec es una herramienta de documentación y de flujo de trabajo. Te ayuda a mantener registros limpios, trazables y listos para una auditoría. La certificación depende de tus propios procesos, de tu alcance y de tu evaluador.
Llévate la lista de comprobación para preparar la auditoría
Primero la lista de comprobación, con cada punto redactado como lo pregunta un auditor. Después, cuatro correos breves con consejos prácticos. Puedes darte de baja con un clic.
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