Todo cuerpo cuya temperatura sea superior
al cero absoluto (-273°C) emite
radiación infrarroja, cuyas características
dependen de la temperatura y propiedades
superficiales del cuerpo. La radiación
infrarroja permite la transferencia
de energía desde un cuerpo a otro,
sin necesidad de soporte intermedio.
De forma análoga a la radiación visible,
la infrarroja suele reflejar, concentrar y
distribuir a voluntad mediante espejos,
aumentando las posibilidades de su
utilización.
El espectro de emisión infrarroja se extiende desde el valor 0,76 µm, límite de la luz visible, hasta 1.000 µm. El campo real de las aplicaciones térmicas de la radiación infrarroja se sitúa, en términos prácticos, entre 0,76 y 10 µm. La parte del espectro comprendida entre 10 y 1.000 µm se utiliza fundamentalmente en aplicaciones de comunicación a corta distancia, telemandos, etc. Dentro del espectro térmico del infrarrojo se pueden distinguir tres campos:
Infrarrojo corto (IR-c), con longitud de onda comprendida entre 0,76 y 2 µm.
Infrarrojo medio (IR-m), entre 2 y 4 µm.
Infrarrojo largo (IR-l), entre 4 y 10 µm.
Además de las aplicaciones clásicas de transmisión de potencia calorífica, la radiación IR se utiliza con fines de diagnóstico y tratamiento médico, equipos de visión nocturna, medida indirecta de la temperatura, etc.
El espectro de emisión infrarroja se extiende desde el valor 0,76 µm, límite de la luz visible, hasta 1.000 µm. El campo real de las aplicaciones térmicas de la radiación infrarroja se sitúa, en términos prácticos, entre 0,76 y 10 µm. La parte del espectro comprendida entre 10 y 1.000 µm se utiliza fundamentalmente en aplicaciones de comunicación a corta distancia, telemandos, etc. Dentro del espectro térmico del infrarrojo se pueden distinguir tres campos:
Infrarrojo corto (IR-c), con longitud de onda comprendida entre 0,76 y 2 µm.
Infrarrojo medio (IR-m), entre 2 y 4 µm.
Infrarrojo largo (IR-l), entre 4 y 10 µm.
Además de las aplicaciones clásicas de transmisión de potencia calorífica, la radiación IR se utiliza con fines de diagnóstico y tratamiento médico, equipos de visión nocturna, medida indirecta de la temperatura, etc.
Fundamentos físicos
Un cuerpo emite energía en forma de radiación electromagnética cuando alguno de sus electrones pasa de un determinado nivel energético a otro inferior. La diferencia de energía entre ambos niveles determina la longitud de onda de la emisión de acuerdo con la ley de Planck: W = h·f, donde W es la energía cuántica de una radiación (J), h es la constante de Planck: (6,624·10-34Js) y f es la frecuencia (Hz).
Un cuerpo suele contar con electrones situados en distintos niveles que puedan sufrir los desplazamientos descritos en los que se produzcan emisiones de energía de distinta cuantía y, en consecuencia, de distinta longitud de onda. En definitiva, la generalidad de los cuerpos presentan un espectro de emisión en que aparece un gran número de longitudes de onda, aunque con distinta participación relativa.
Esta participación, atendiendo a la potencia radiada por un cuerpo negro para cada longitud, viene dada por la ecuación de Planck: E? = C1 / ?5( C2/?T-1), donde E? es la potencia radiada en las proximidades de ? por intervalo de longitud de onda, ? es la longitud de onda, T es la temperatura (°K), C1 es igual a 3,741·10-16Wm2 y C2 es igual a 1,439·10-2 m· K.
Expresión que pone de manifiesto que el espectro de frecuencias de la radiación emitida depende sólo de la temperatura del cuerpo negro, consecuencia del elevado número de posibilidades de paso de los electrones a distintos niveles energéticos en los cuerpos utilizados habitualmente como emisores de radiación infrarroja, metales de alto punto de fusión.
El concepto de cuerpo negro no debe tomarse exclusivamente en su significado dramático.
Un cuerpo emite energía en forma de radiación electromagnética cuando alguno de sus electrones pasa de un determinado nivel energético a otro inferior. La diferencia de energía entre ambos niveles determina la longitud de onda de la emisión de acuerdo con la ley de Planck: W = h·f, donde W es la energía cuántica de una radiación (J), h es la constante de Planck: (6,624·10-34Js) y f es la frecuencia (Hz).
Un cuerpo suele contar con electrones situados en distintos niveles que puedan sufrir los desplazamientos descritos en los que se produzcan emisiones de energía de distinta cuantía y, en consecuencia, de distinta longitud de onda. En definitiva, la generalidad de los cuerpos presentan un espectro de emisión en que aparece un gran número de longitudes de onda, aunque con distinta participación relativa.
Esta participación, atendiendo a la potencia radiada por un cuerpo negro para cada longitud, viene dada por la ecuación de Planck: E? = C1 / ?5( C2/?T-1), donde E? es la potencia radiada en las proximidades de ? por intervalo de longitud de onda, ? es la longitud de onda, T es la temperatura (°K), C1 es igual a 3,741·10-16Wm2 y C2 es igual a 1,439·10-2 m· K.
Expresión que pone de manifiesto que el espectro de frecuencias de la radiación emitida depende sólo de la temperatura del cuerpo negro, consecuencia del elevado número de posibilidades de paso de los electrones a distintos niveles energéticos en los cuerpos utilizados habitualmente como emisores de radiación infrarroja, metales de alto punto de fusión.
El concepto de cuerpo negro no debe tomarse exclusivamente en su significado dramático.
El acabado superficial
incide decisivamente en el valor del
factor de emisión, aumentando a medida
que lo hace su rugosidad y disminuye
en brillo. El máximo poder emisivo
corresponde a una superficie
rugosa recubierta de negro humo.
Aplicaciones
Secado: de papel, en la industria
textil, de cerámica, de pinturas y tintas,
de chapas de metal pintadas, de pintura
sobre madera, polimerización y
endurecimiento de pinturas en polvo,
de tinta impresa y, finalmente, secado
y endurecimiento de adhesivos.
Tratamiento térmico de plásticos:
plástico termorretráctil para embalaje,
laminado y soldadura (plastificado),
calentamiento previo al moldeado,
cortado o punzonado, eliminación de
tensiones por calentamiento y endurecimiento
de plásticos reforzados con
fibra de vidrio.
Industria agroalimentaria: pasterización
en embalaje de productos de
panadería, bollería y pastelería, pasterización
de líquidos, dorado y gratinado
de platos cocinados, secado y
otros.
Aplicaciones
Secado: de papel, en la industria
textil, de cerámica, de pinturas y tintas,
de chapas de metal pintadas, de pintura
sobre madera, polimerización y
endurecimiento de pinturas en polvo,
de tinta impresa y, finalmente, secado
y endurecimiento de adhesivos.
Tratamiento térmico de plásticos:
plástico termorretráctil para embalaje,
laminado y soldadura (plastificado),
calentamiento previo al moldeado,
cortado o punzonado, eliminación de
tensiones por calentamiento y endurecimiento
de plásticos reforzados con
fibra de vidrio.
Industria agroalimentaria: pasterización
en embalaje de productos de
panadería, bollería y pastelería, pasterización
de líquidos, dorado y gratinado
de platos cocinados, secado y
otros.