La radiación infrarroja detectada por una cámara termográfica la emiten los objetos presentes en el ángulo de visión de la misma. Cada objeto tiene unas características específicas que pueden influenciar en varios grados la medición de la temperatura por infrarrojos.
Entre los factores que ejercen la mayor influencia se incluyen la emisión, la reflexión y la transmisión.
La emisividad (e) es la medida de la capacidad de un material de emitir radiación infrarroja. Depende de las propiedades de la superficie, el material y en el caso de ciertos objetos, de la temperatura de los mismos.
La reflexión (p) es la medida de la capacidad de un material de reflejar la radiación infrarroja. Depende de las propiedades de la superficie, la temperatura y el tipo del material. En general las superficies lisas y brillantes reflejan de forma más intensa que las rugosas y mate del mismo material.
La transmitancia (t) es la medida de la capacidad de un material de transmitir (ser permeable a) la radiación infrarroja. Depende del tipo y grosor del material.
Muchos materiales no son transmisivos, es decir, permeables a la radiación infrarroja de onda larga.
Todo cuerpo con una temperatura por encima del cero absoluto (-273.15 °C) emite calor radiante (radiación infrarroja).
La ley de radiación de Kirchhoff postula que la radiación recibida (absorbida) y la repelida (emitida) por un cuerpo real están en equilibrio térmico, o dicho de otro modo, un cuerpo siempre emite exactamente la misma cantidad de calor que la que recibe. A partir de esta teoría podemos deducir que:
ε = α
Por lo que teóricamente un cuerpo puede absorber y repeler el 100 % de la radiación a la que está expuesto. Este hipotético cuerpo ideal fue descrito por Kirchhoff como
En este caso:
α = ε =1
Al contrario que con el cuerpo negro ideal, para los siempre es e < 1, porque cuando se trata de cuerpos reales hay que tener en cuenta otras características: la reflexión y la transmisión. Por lo tanto, en estos casos se aplica lo siguiente
ε + ρ + τ = 1
Cuerpo negro:
Cuerpos reales:
Significado de ε, ρ & τ en la termografía. Tal y como explicamos en el capítulo anterior, la radiación infrarroja detectada por una cámara termográfica se describe mediante la fórmula ε + ρ + τ = 1.
No obstante, tan solo unos pocos materiales son permeables (capaces de transmitir) radiación infrarroja de onda larga, por lo que la fórmula se puede simplificar aε + ρ = 1.
En termografía, esto significa:
> En objetos con una elevada emisividad (e = 0.8):
> En objetos con una emisividad media (0.8 > e > 0.6):
> En objetos con una emisividad baja (e = 0.6):
En la realidad no existe nada similar a la definición de "cuerpo negro" postulada en la ley de radiación de Kirchhoff.
No obstante, con la ayuda de tecnología avanzada se pueden recrear fuentes de radiación muy parecidas a las propiedades ideales de un "cuerpo negro". Estas fuentes de radiación se usan, p.ej. para el ajuste de sensores infrarrojos.
Lo opuesto a un "cuerpo negro" sería un "cuerpo blanco", concepto teórico de igual manera, puesto que un "cuerpo blanco" reflejaría cualquier radiación que le afectara.
El comportamiento de todos los cuerpos reales se posiciona entre estos dos conceptos teóricos extremos.
Muchos de los objetos (cuerpos) que nos rodean son "cuerpos grises". Su superficie solo absorbe o emite parte de la radiación que les llega. Además, una parte de la radiación se refleja, y en casos aislados esta radiación también se transmite.
De forma adicional, ciertos materiales reaccionan de maneras diferentes según su temperatura. A estos cuerpos se les llama cuerpos coloreados".
La atmósfera está compuesta de una mezcla de gases que absorbe y dispersa una gran proporción de la radiación del total del espectro electromagnético.
Por ejemplo, la capa de ozono absorbe la radiación de onda corta y muy rica en energía UV casi por completo, protegiéndonos, p.ej. contra las quemaduras del sol y el cáncer de piel.
No obstante, la atmósfera es permeable a ciertas longitudes de onda, conocidas como "ventanas atmosféricas". Por ejemplo, alrededor del 50 % de la luz visible penetra la atmósfera. Sin esta ventana atmosférica, la vida en la tierra tal y como la conocemos no sería posible puesto que sin luz no se produciría la fotosíntesis.
Existen ventanas de este tipo en el rango de longitud de onda de la radiación IR.
El rango FIR (far infrared [infrarrojo lejano]) en particular, de 8 a 14 µm, se muestra ideal para mediciones técnicas puesto que en este rango hay una transmisividad atmosférica muy elevada y constante.
Así, las mediciones se pueden efectuar a razonablemente largas distancias,por lo que todas las cámaras termográficas trabajan en este rango.
Algunas cámaras operan en el rango MIR (middle infrared [infrarrojo medio]), de 3 a 5 µm. No obstante, si se mide a largas distancias, la atmósfera puede causar una debilitación considerable. En determinadas aplicaciones muy especiales, p.ej. la astronomía, también se usa el rango SIR (short infrared [infrarrojo corto]) de 0.8 a 2.2 µm.