07 Propiedades Térmicas y Termoelectricas-

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Ingeniería de Materiales 72 
 
Propiedades Térmicas 
 
I – Temperatura 
- Análisis macroscópico y microscópico 
- Termómetro 
- Temperatura de cuerpos y procesos 
- Puntos fijos de la escala internacional 
- Escalas de temperatura 
II – Calor 
- Concepto físico de calor 
- Unidades de calor. Equivalente mecánico 
- Propagación del calor 
 Conducción 
 Convección 
 Radiación 
III - Efectos de cambio de temperatura sobre los materiales: 
- Capacidad calorífica 
- Expansión térmica 
- Conductividad térmica 
- Propiedades termoeléctricas 
 Efecto Seebek-Peltier-Thomson 
 Aplicaciones 
o Termometría 
o Refrigeración y calor 
o Generación eléctrica 
- Termómetros y termógrafos (infrarrojo-laser) 
I - Temperatura 
Análisis microscópico y macroscópico 
El objetivo es determinar el comportamiento del sistema investigando como interactúa con su medio 
ambiente. Es necesario seleccionar cantidades observables, adecuadas, para describir el funcionamiento 
del sistema. Para procesos en los cuales interviene el calor, las leyes que relacionan las cantidades 
macroscópicas involucradas (presión, temperatura, volumen, energía interna, entropía, etc.), forman la 
base de la ciencia de la TERMODINÁMICA (estudio los efectos de los cambios de magnitudes de los 
sistemas a un nivel macroscópico). En general las cantidades macroscópicas están directamente 
relacionadas con la percepción sensorial. También se puede adoptar un punto de vista microscópico. En 
este caso se deben considerar cantidades de masa, energías, velocidades, comportamiento durante los 
choques, que describen el sistema constituido por átomos y moléculas. Estas cantidades o algoritmos 
matemáticos constituyen la base de la mecánica estadística (comportamiento de un sistema formado 
por muchas partículas). Las propiedades microscópicas no están relacionadas con las percepciones 
sensoriales. 
Para un sistema dado, las cantidades macroscópicas y microscópicas son diferentes formas de describir 
la misma situación y por lo tanto ambas están relacionadas. Es necesario estar capacitado para expresar 
las primeras en función de las segundas. Así por ejemplo la presión de un gas macroscópicamente se 
mide con un manómetro y microscópicamente esta relacionada con la velocidad media por unidad de 
area con que las moléculas del gas comunican cantidad de movimiento al fluido manométrico al chocar 
contra su superficie. Análogamente la temperatura de un gas se puede relacionar con la energía cinética 
media de traslación de las moléculas. Si las cantidades macroscópicas se pueden expresar en función de 
 
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las cantidades microscópicas, es posible expresar las leyes de la termodinámica cuantitativamente 
desde la mecánica estadística. El estudio de las relaciones entre los puntos de vista macroscópico y 
microscópico forma parte de la física moderna. 
Siempre que existen dos fuerzas de rozamiento, disminuye con el tiempo la energía total mecánica de 
un sistema. La energía mecánica se convierte en calor. Cuando esto sucede se produce un cambio en la 
temperatura del sistema y hasta es posible un cambio de estado (fusión, evaporación, etc.). También se 
produce una variación de volumen del sistema cuando se modifica su temperatura (si puede dilatarse o 
contraerse libremente), o un cambio en su estado de tensiones en situaciones de embridamiento. Por 
otra parte las reacciones químicas y nucleares pueden general calor, el cual puede fluir de un cuerpo a 
otro de menor temperatura. 
Termómetro y medición de temperaturas 
La temperatura de un cuerpo puede describirse cuantitativamente como una medida de su estado 
relativo de calor o frío. El sentido del tacto no tiene precisión para trabajos de tecnología o científicos. 
Por lo tanto para la medida de la temperatura se utiliza alguna propiedad física medible que varíe con 
dicha temperatura. De manera similar para la medición de una fuerza se emplea la variación longitudinal 
(alargamiento). Todo instrumento utilizado para medir temperatura se denomina termómetro. 
 Para medir cualquier magnitud física es necesario: 
- Definir el cociente de dos valores de la magnitud 
- Definir una unidad de la magnitud 
Así se puede definir el cociente de dos temperaturas como igual al cociente de las magnitudes de algún 
efecto medible que dependa de la temperatura. 
Existen muchas propiedades físicas mensurables que cambian al variar nuestra percepción fisiológica de 
la temperatura, como ser el volumen de un líquido, la longitud de una varilla, la resistencia eléctrica de 
un alambre, la presión de un gas que se conserva a volumen constante, el color del filamento de una 
lámpara, etc. Cualquiera de estas propiedades se puede utilizar para construir un termómetro, que 
consistiría en establecer una escala en particular. En la práctica, se utilizan todas estas propiedades para 
la construcción de distintos tipos de termómetros. 
El termómetro común tiene líquido encerrado en un recipiente de vidrio de paredes delgadas, que se 
prolonga por su parte superior en un capilar de vidrio. El líquido (mercurio o alcohol coloreado), llena 
parcialmente le depósito o el tubo. El extremo superior del tubo está cerrado y en general se extrae el 
aire del espacio situado por encima del líquido. Cuando la temperatura del termómetro sube, los 
volúmenes del líquido, del depósito y del capilar aumentan. La dilatación es diferencial (el líquido se 
dilata mas que el vidrio), el nivel del líquido se eleva en el capilar al aumentar la temperatura y 
desciende cuando esta disminuye. Este instrumento funciona sobre la base de la diferencia de 
dilataciones del líquido y del vidrio. 
El mercurio solidifica a – 40 °C y el vidrio se ablanda a 500 °C. Por lo tanto el uso del termómetro de 
mercurio en tubo de vidrio queda limitado a este intervalo de temperaturas. El límite inferior de los 
termómetros en tubo de vidrio puede ampliarse utilizando líquidos tales como alcohol o pentano que 
solidifican a – 130 y - 200 °C respectivamente. 
Temperaturas de cuerpos y procesos (°K) 
 Reacción termonuclear del carbono 5x10E08 
 Reacción termonuclear de helio 10E08 
 Interior del Sol 10E07 
 Corona solar 10E07 
 
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 Ondas de choque en aire mach 20 2.5x10E04 
 Nebulosas luminosas 10E04 
 Fusión del tungsteno 3.6x10E03 
 Fusión del plomo 6x10E02 
 Solidificación del agua 2.7x10E02 
 Ebullición del oxígeno (1 atm) 9x10E01 
 Ebullición del hidrógeno 2x10E01 
 Desmagnetización adiabática de núcleos 10E-06 
 Núcleo del plasma de arco eléctrico 1.8x10E04 
Puntos fijos de la escala internacional de temperaturas (°C y °K) 
Oxígeno punto de ebullición -182.97 90.18 
Agua punto triple 0.01 273.16 
Agua punto de ebullición 100.00 373.15 
Azufre punto de ebullición 444.60 717.75 
Plata punto de fusión 960.80 1233.95 
Oro punto de fusión 1063.00 1336.15 
Escalas de temperatura Celsius y Fahrenheit 
La unidad de temperatura en cualquier escala se llama grado, que puede definirse asignando un valor 
numérico arbitrario a la diferencia entre dos temperaturas llamadas puntos fijos. Un punto fijo es una 
temperatura que se considera la misma en cualquier lugar y momento en que se produzca, aunque no 
se disponga de un termómetro para medirla. Así el agua pura hervirá siempre a la misma temperatura 
en condiciones de 1 atm de presión. A esta temperatura se denomina punto de ebullición del agua (Te). 
De igual manera el punto de solidificación del agua a la presión de 1 atm es siempre la misma y se 
denomina punto de fusión del hielo (Tf). 
Si se asignan valores numéricos a dos temperaturas, queda fijada la posición del punto 0, así como el 
tamaño del grado. Este es el procedimiento que se utiliza para definir las escalas Celsius y Fahrenheit. 
Las temperaturas en la escala Celsius se definen haciendo Tf = 0 °C y Te = 100 °C. Las temperaturas 
Fahrenheit se definen haciendoTf = 32 °F y Te = 212 °F, de manera que: 
Te - Tf = 180 °F 
En consecuencia puede encontrarse el valor numérico de cualquier temperatura T, sobre la escala 
Celsius o Fahrenheit, a partir de las siguientes ecuaciones: 
°C = 5/9 (°F – 32) 
°K = °C + 273.15 
La escala Fahrenheit también se denomina Rankine. 
 
 
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II – Calor 
Concepto físico de calor 
Se creía que el calor era un fluido invisible e imponderable llamado calórico, que se producía cuando 
una sustancia se quemaba y que podía transmitirse por conducción de un cuerpo a otro. Rumford (1818-
1889), fue designado por gobierno de Baviera para dirigir el taladrado de cañones. A fin de evitar el 
calentamiento excesivo, la zona taladrada se mantenía llena de agua y como hervía durante la operación 
de perforado, el deposito debía ser rellenado de manera continua. Se admitía que para hervir el agua 
debía suministrarse calórico y la producción continua de calórico se justificaba mediante la hipótesis de 
que cuando la materia se divide finamente (como sucedía en el taladrado), disminuye su capacidad de 
retener el calórico, el que desprendido de esta forma hacía hervir el agua. Lo interesante es que 
Rumford observó que el agua de refrigeración continuaba hirviendo cuando la herramienta perdía filo y 
no cortaba. De esta manera se llegó a eliminar de una vez dos casos de NO CONSERVACIÓN (la energía 
mecánica y el calórico). El proceso en realidad consistía en la transformación de una forma de energía 
en otra. La energía mecánica se transformaba continuamente en calor, constituyendo el principio de 
conservación de la energía. Joule, entre 1843 y 1878, demostró que cada vez que una cantidad de 
energía mecánica se transformaba en calor, se obtenía siempre la misma cantidad de calor y estableció 
la equivalencia entre calor y trabajo como dos formas de energía 
Unidades de calor (equivalente mecánico) 
Antes de que se hubiese establecido la equivalencia entre trabajo y calor, se habían definido dos 
unidades de calor: La caloría y la Unida Térmica Británica (BTU). La caloría se definió como la cantidad de 
calor necesaria para elevar en 1 °C, 1 gramo de masa de agua y la BTU como la necesaria para elevar 1 
°F, la temperatura de 1 libra-masa de agua. Estas unidades están en uso aunque los conceptos en la 
actualidad son diferentes, dado que para distintos rangos de temperatura la cantidad de calor es 
variable. 
Por acuerdo internacional, la caloría y la BTU se definen como submúltiplos del Joule. Si se define una 
caloría como (1/860) w.h, (watts.hora), el valor de esta caloría es aproximadamente el mismo que el de 
la caloría original. 
Propagación del calor 
Conducción 
Cuando se coloca una llama en el extremo de una barra y el otro se sostiene con la mano, se nota que 
esta parte se va calentando aunque no este en contacto con la llama. En este caso el calor llega al 
extremo frío de la barra por conducción. 
La conducción solo se produce cuando las distintas partes del cuerpo en cuestión tienen temperaturas 
diferentes y por lo tanto la dirección del flujo de calor es desde los puntos de mayor temperatura. Para 
fijar conceptos se analiza la Fig. 1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1 - Distribución transitoria y estacionaria de temperaturas en una barra conductora 
 
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En todo instante la temperatura en el extremo izquierdo es T2 y va disminuyendo de izquierda a 
derecha. Luego de un tiempo suficientemente largo, la temperatura en cada punto de la barra se hace 
constante (independiente del tiempo), alcanzando un estado estacionario que se denomina con t = . 
Se define el gradiente de temperatura en cualquier punto y en cualquier instante como la variación de la 
temperatura T con respecto a la distancia x a lo largo de la barra: 
Gradiente de temperatura 


x
 
Convección 
Es la propagación del calor de un lugar a otro por movimiento real de materia. Por ejemplo el sistema de 
calentamiento de agua. Cuando la sustancia es obligada a moverse (por ejemplo por medio de un 
ventilador o de una bomba), se denomina convección forzada. Si el movimiento se produce por un 
cambio de densidad, se denomina libre o natural. 
La teoría matemática para la convección es muy compleja y no existen ecuaciones sencillas como en el 
caso de conducción. 
 
Radiación 
Cuando un elemento se calienta debido a otro objeto caliente separado, la energía llega por radiación 
(no hay convección y la conducción a través del aire es despreciable). 
Se entiende por radiación a la emisión continua de energía procedente de la superficie de todos los 
cuerpos. Esta energía se denomina radiante y es transportada por ondas electromagnéticas. Las ondas 
de radio, las microondas, las ondas infrarrojas, las ondas luminosas visibles y los rayos X, son ondas 
electromagnéticas que solo se diferencian en la longitud de onda. Todas estas ondas transportan 
energía radiante y su velocidad en el vacío es igual a la velocidad de la luz (3x10E08 m/s). Cuando 
inciden sobre un cuerpo no transparente, en parte son absorbidas y en parte son reflejadas. La energía 
absorbida se transforma en calor. 
Transmisión de la energía por radiación 
La energía radiante emitida (emitancia), desde la superficie de un cuerpo por unidad de tiempo y por 
unidad de superficie es: 
W = e.σ.T4 
 : Constante universal que en el sistema MKS es 5.67xE08 w/m2.°K4 
e : Vale 1 para un radiante perfecto (cuerpo negro) y es una fracción de la unidad para otros cuerpos. 
T: Temperatura en °K 
Si A es el área del cuerpo, a su poder absorbente, H la energía radiante incidente sobre su superficie, 
una fracción de a de la energía radiante incidente es absorbida, de manera que la absorción de la 
energía por unidad de tiempo es A.a.H. En el equilibrio térmico, la emisión y la absorción son iguales: 
A.e.T4 = A.a..T4 
Es decir que no hay pérdida ni ganancia de energía. 
Cuando A.a.H = A.a..T4, se tiene que H = .T4. En consecuencia la energía radiante que incide sobre la 
superficie del cuerpo por unidad de tiempo y por unidad de área es igual a la energía radiante emitida 
desde otro cuerpo y solo depende de la temperatura y no de la naturaleza de la superficie. 
 
 
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III - Efectos de cambio de temperatura sobre los materiales 
Capacidad calorífica. 
Se debe hacer una distinción importante de manera de diferenciar la temperatura y el contenido de 
calor de un material. La temperatura T es un nivel de actividad térmica, mientras el contenido de calor 
es energía térmica. Las dos están relacionadas a través de la capacidad calorífica. 
La unidad cantidad de calor Q se define cuantitativamente en función de un cierto cambio producido en 
un cuerpo durante un proceso especificado. Así, si se eleva la temperatura de 1 kilogramo de agua de 10 
a 11 °C mediante calentamiento, se dice que se ha agregado al sistema una kilocaloría. En el sistema 
inglés la unidad de calor es la BTU que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la 
temperatura de una libra de agua, de 50 a 51 °F 
De acuerdo a lo indicado precedentemente, se tiene: 
1 kcal = 1000 cal = 3.968 BTU = 4186 joules 
En ausencia de cualquier cambio de volumen, la capacidad calorífica c es el cambio en contenido de 
calor por "C. Es frecuente utilizar en las tablas técnicas el calor especifico en lugar de la capacidad 
calorífica. El calor específico de un material se define como la relación entre la capacidad calorífica del 
material y la del agua. El calor específico se define generalmente como la capacidad calorífica por 
unidad de masa. En consecuencia, como la capacidad calorífica del agua es igual a 1 cal/g.ºC ( 4.18 
J/g.ºC), es posible hacer cálculos térmicos en los diferentes tipos de unidades. 
Las sustancias difieren unas de otras en la cantidad de calor que se necesita para producir una elevación 
de temperatura aportada a una masa determinada. La relación de lacantidad de calor Q aplicada a un 
cuerpo, a su correspondiente elevación de temperatura T, se denomina capacidad calorífica C de dicho 
cuerpo y tiene la siguiente expresión: 
𝐶 = 
∆𝑄
∆𝑇
 
La palabra capacidad resulta engañosa porque sugiere que se trata de la cantidad de calor que puede 
contener un cuerpo, lo que de hecho no tiene sentido. 
La capacidad calorífica por unidad de masa se denomina calor específico c y está dad por la siguiente 
ecuación: 
𝑐 =
𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑓𝑖𝑐𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑎
= 
∆𝑄
𝑚. ∆𝑇
 
A modo de ejemplo tanto la capacidad calorífica de una moneda de cobre, como el calor específico del 
cobre son expresiones correctas. 
Ni la capacidad calorífica de un cuerpo, ni el calor específico de un material son constantes, sino que 
dependen de la posición del intervalo de temperaturas. Por lo tanto las ecuaciones anteriores dan solo 
valores promedio en el intervalo de temperaturas en cuestión. Ante esta situación, el calor específico de 
un material a cualquier temperatura se define de la siguiente forma: 
𝑐 = 
𝑑𝑄
𝑚. 𝑑𝑇
 
De aquí resulta que la cantidad de calor que debe proporcionarse a un cuerpo de masa m, cuyo material 
tiene un calor específico c, para elevar su temperatura de Ti a Tf, está dada por: 
 𝑄 = ∫ 𝑐. 𝑑𝑇
𝑇𝑓
𝑇𝑖
(c es función de T) 
A temperatura normal, los calores específicos pueden considerarse constantes. 
 
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En los materiales, se presentan diferentes calores de transformación. Los más conocidos son el calor de 
fusión y el calor de vaporización, que son los calores necesarios para producir fusión y evaporación, 
respectivamente. Los dos implican un cambio dentro del material que pasa de una estructura atómica o 
molecular a otra. Existen varios cambios estructurales posibles dentro de los sólidos y estos cambios 
también requieren de un cambio en el contenido de calor o de energía térmica del material. 
En la siguiente tabla se consignan calores específicos de algunos elementos sólidos a presión constante. 
En este punto es importante tener en claro lo siguiente: 
1 cal/g.°C = 1 kcal/kg.°C = 1 Btu/lb.°F 
Calor específico de agua y algunos sólidos 
(Temperatura ambiente y 1 atmósfera de presión) 
 
 
Sustancia 
 
Calor específico 
cal/g.°C 
 
Peso molecular 
g/mol 
Capacidad 
calorífica 
molar 
Cal/mol.°C 
agua 1.0 
Aluminio 0.215 27 5.82 
Carbono 0.121 12 1.46 
Cobre 0.0923 63.5 5.85 
Plomo 0.0305 207 6.32 
Plata 0.0564 108 6.09 
Wolframio 0.0321 184 5.92 
 
Expansión térmica 
La expansión que se produce normalmente durante el calentamiento de un material se debe a las 
vibraciones térmicas más intensas de los átomos. En primer aproximación, el aumento en longitud l/l, 
es proporcional al cambio de temperatura T y cumple con la ec. 1: 
 
∆𝑙
𝑙
= 𝛼𝑙 . ∆𝑇 (Ec. 1) 
Un examen más detallado muestra que el coeficiente de expansión lineal l, por lo general aumenta 
ligeramente con la temperatura (Ver figura). Los datos de expansión térmica que aparecen en el Anexo 
1, son para 20 ºC. 
El coeficiente de expansión de volumen, V sigue la misma relación entre el cambio de volumen V/V y 
el cambio de temperatura T, como se mostró anteriormente. Para todo propósito práctico, puede 
considerarse que V es tres veces el valor de l. 
Las discontinuidades en los coeficientes de expansión de la Fig. 2, ocurren cuando hay cambios en los 
arreglos atómicos dentro del material. Específicamente el cobre funde a 1084.5"C y los átomos de hierro 
se reordenan habiendo ocho átomos vecinos abajo de 910 ºC y doce vecinos por arriba de esta 
temperatura. Dado que este tipo de cambios estructurales afectan a las propiedades de importancia 
tecnológica, es necesario estudiar la microestructura del material. 
Conductividad térmica 
La forma más común de transferencia de calor en sólidos es por conducción. Definimos k como la 
constante de proporcionalidad que relaciona el flujo de calor �⃗� y el gradiente térmico 
∆𝑇
∆𝑥
. En 
consecuencia se tiene: 
 
�⃗� = 𝑘 
∆𝑇
∆𝑥
= 𝑘
𝑇2−𝑇1
𝑥2−𝑥1
 (ec. 1) 
 
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El coeficiente de proporcionalidad k, es la conductividad térmica que varía con la temperatura. 
Disminuye cuando la temperatura aumenta por sobre la temperatura ambiente, según se observa en 
Fig. 2: 
 
Fig. 2 - Efecto de la temperatura sobre la conductividad térmica y la expansión térmica 
Los cambios en el ordenamiento y reordenamiento atómico debido a las variaciones de la temperatura, 
producen discontinuidades en la conductividad térmica. 
Es importante tener conocimiento de la transferencia térmica en el estado estacionario y en el estado 
transitorio. En el estado transitorio la transferencia térmica produce un cambio de temperatura y por lo 
tanto disminuye el gradiente térmico 
∆𝑇
∆𝑥
 . En estas condiciones tiene importancia la difusividad térmica 
h, de acuerdo a lo siguiente: 
ℎ = 
𝑘
𝑐.𝜌
 (ec. 2) 
k: Conductividad térmica 
c: Capacidad calorífica 
 : Densidad 
Un material con altas necesidades caloríficas por unidad de volumen, c., tiene una difusividad térmica 
baja, porque se debe agregar o extraer mas energía (joules), para modificar su temperatura 
Unidades de la difusividad térmica 
Q: Flujo de calor que fluye a través del conductor de sección A, para una distancia x, durante un cierto 
intervalo de tiempo comprendido entre t y t + t. En estas condiciones la razón de flujo calórico por 
unidad de tiempo es 
∆𝑄
∆𝑡
 (también se denomina corriente calórica). 
Sobre la base de lo expuesto, se define la conductividad térmica k de un material (conductor de sección 
A), como la corriente calórica (cambiada de signo) por unidad de superficie, perpendicular al flujo y por 
unidad de gradiente de temperatura: 
 𝑘 = −
∆𝑄/∆𝑡
𝐴.∆𝑇.∆𝑥
= −
∆𝑄
∆𝑡
∆𝑥
𝐴.∆𝑇
 (ec. 3) 
 
Por lo tanto las unidades de h se deducen de la ec. 2, de acuerdo a lo siguiente: 
 
 
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[ℎ]:
(𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎.𝑐𝑚)/(𝑠.𝑐𝑚2.°𝐶)
(𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎/𝑔.°𝐶).(𝑔/𝑐𝑚3)
 : [cm2/s] 
 
Unidades de k: [
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎.𝑐𝑚
𝑠.𝑐𝑚2.°𝐶
] : [
𝐽
𝑠.𝑐𝑚.°𝐶
] 
 
 Sea 𝐻 = 
∆𝑄
∆𝑡
 (corriente calórica), de la ec. 3 se tiene: 
 𝐻 = −𝑘. 𝐴.
∆𝑇
∆𝑥
 (ec. 4) 
Haciendo: −
𝐻
𝐴
= 𝑘.
∆𝑇
∆𝑥
= �⃗� (ec. 5 similar a la ec. 1)) 
La conductividad térmica de la mayoría de los materiales es función de la temperatura y aumenta 
ligeramente cuando la temperatura crece. Pero como la variación es pequeña puede despreciarse. 
Un material para el cual k es grande es un buen conductor, mientras que si k es pequeño es un buen 
aislador. No existe un conductor perfecto (k =  ), ni un perfecto aislador (k = 0). De tablas se deduce 
que los metales tienen conductividades térmicas mucho mayores que los no metales y que la de los 
gases son pequeñas. 
 
Propiedades termoeléctricas 
Efecto Seebeck 
Cuando los extremos de dos alambres A y B de diferentes materiales se unen y los puntos de contacto se 
calientan a distintas temperaturas (T1 > T2), en el circuito aparece una fuerza electromotriz de manera 
que circula una corriente eléctrica de acuerdo a lo indicado en la Fig. 3. 
Fig. 3 – Efecto Seebeck – f.t.e.m en un circuito cerrado 
La dirección de la corriente eléctrica depende de la naturaleza de los materiales en contacto. El signo de 
la fem se determina de la siguiente forma: Si en el termopar AB la corriente en el extremo caliente fluye 
de A a B, la fuerza termoelectromotriz de B respecto del A es positiva. 
Los metales puros pueden disponerse en la siguiente serie, en la cual cualquier metal subsiguiente es 
negativo en cuanto al comportamiento termoeléctrico, respecto al anterior: Si, Sb, Fe, Mo, Cd, W, Au, 
Ag, Zn, Sn, Pb, Mg, Al, grafito, Hg, Pt, Na, K, Ni, Bi. 
Cuando el hierro se pone en contacto con otros metales, la corriente en el extremo caliente fluye desde 
otro metal (excepto enel caso del silicio y del antimonio), hacia el hierro. 
La dependencia de la f.t.e.m. responde a la ec. 1: 
E = a.T + b.T2 + c.T3 (ec. 1) 
La unidades de E son V y de T °C. 
A 
T1 T2 
B 
 
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Efecto Peltier 
Si durante un tiempo t (segundos), se deja pasar una corriente I (amperes) a través de dos metales A y B 
en contacto, según la dirección de la corriente se libera o absorbe calor Q (energía térmica). Si con la 
dirección de la corriente de A hacia B en el contacto se desprende calor, para la dirección se absorbe 
calor. El efecto Peltier no puede obtenerse de forma pura sino que se debe tener en cuenta el efecto 
Joule proporcional a I2.r, de manera que se añade calor o se sustrae. Dado que el calor del efecto Joule 
no depende de la dirección de la corriente, se puede medir el calor debido al efecto Peltier dejando 
pasar la corriente primero en una dirección y luego en la dirección contraria, empleando en ambos casos 
la medición del calor liberado. La diferencia de los valores medidos corresponde al calor del efecto 
Peltier. 
El calor Q del efecto Peltier a una temperatura dada depende de las características físicas de los metales 
en contacto y de la cantidad de electricidad q que pasa por el contacto, de acuerdo a lo siguiente: 
Q = πA-B.q = πA-B.I.t (πA-B constante del material) 
El calor generado por el efecto Peltier también responde a la regla de la aditividad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Si en el circuito de la Fig. 4, se introduce una corriente de una fuente externa y se miden los calores en 
los contactos Pt-Cu y Cu-Fe, para luego unir directamente Pt y Fe dejando pasar la misma corriente I, 
durante el mismo tiempo t, se tiene que la suma de los calores de Peltier en los contactos Pt-Cu y Cu-Fe 
es igual al calor de Peltier en el extremo Pt-Fe. 
 
Efecto Thompson 
El tercer efecto, el Ilamado efecto de Thomson, a diferencia de los dos primeros no se refiere al 
termopar en su conjunto, sino a cada alambre hilo entre cuyos dos puntos se mantiene una diferencia 
constante de temperaturas T. Si a través de este alambre se deja pasar la corriente I, entonces, 
durante el intervalo de tiempo t, entre estos dos puntos, en dependencia de la dirección de la corriente, 
se desprenderá o se absorberá el calor Q, de acuerdo a lo siguiente: 
Q = s.I.t.T = s.q.T (ec. 1) 
s: Coeficiente de Thomson y por lo tanto es una constante para cada material que depende de la 
naturaleza física del metal del alambre. El efecto térmico de Thomson, análogamente al efecto de 
Peltier, puede separarse experimentalmente del calor de Joule que se libera al pasar la corriente. 
En el circuito A-B de la Fig. 5, con distintas temperaturas T1 y T2 de los extremos, aparecen los tres 
efectos simultáneamente (Seebeck, Peltier y Thomson). En primer lugar, aparece la corriente 
termoeléctrica. Al pasar esta corriente por los contactos, en uno de éstos se desprenderá y en otro se 
absorberá el calor de Peltier y, finalmente, como resultado del salto de temperaturas en cada uno de los 
alambres A y B por los cuales circula la corriente térmica tendrá lugar el efecto Thomson, por lo que en 
cada alambre en toda su longitud se liberará o se absorberá el calor de Thomson. 
Fig. 4 - Efecto Peltier. Regla de la aditividad 
 
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Thomson, a partir de la termodinámica, dedujo dos ecuaciones, cuyo empleo permite por uno de los 
coeficientes e, π o s calcular los dos restantes: 
πA-B = e.T (ec. 2) 
 
𝑑e
𝑑T
=
sA−sB
dT
 (ec. 3) 
Las deducciones de Thomson se han confirmado por la termodinámica de los procesos irreversibles. 
De la ec. 3, se infiere que: 
e = ∫
sA
T
𝑑T − ∫
sB
T
𝑑T
T
0
T
0
 (ec. 4) 
π y e siempre pertenecen a un par de metales o aleaciones y a partir de éstos es imposible obtener la 
característica de uno cualquiera de ellos. La ec. 4, da la posibilidad en principio de determinar e para un 
solo metal. Si eB, se ha determinado para el metal B, para el metal A se pueden obtener los valores 
correspondientes de eA. Este valor se denomina fuerza termoelectromotriz absoluta por grado y se 
designa como eabs para A o B. Sin embargo, durante la determinación experimental de eabs, empleando 
el calor de Thomson, es inevitable la aparición de una constante incógnita de integración. 
Con el fin de determinar eabs de un conductor individual se utiliza un termopar constituido por este 
conductor y un superconductor. La magnitud e se mide a temperaturas inferiores a Tcr (temperatura 
crítica de la superconductividad), para los cuales teóricamente se cumple que eabs = 0, lo que queda 
establecido también por vía experimental. A estas temperaturas el e que se observa es precisamente 
eabs, del otro elemento del termopar (por ejemplo, A). Si Tcr = 18 °K (para Nb3Sn), las mediciones de eabs 
para el conductor se llevan a cabo sólo hasta 18 °K. A base de estas mediciones, utilizando la ec. 3, se 
determina la constante de integración. Luego, con el fin de lograr mas precisión se mide sA (ver ec. 1), a 
temperaturas más altas, para las cuales se determina la correlación eabs (T) para A. La ec. 4 permite 
determinar eabs de cualquier metal o aleación, si se conoce eabs del metal patrón. Existen trabajos en los 
que se han determinado directamente eabs de los metales Cu, Pb, Pt y de la aleación Ag + 0,37 % Au que 
se toman como patrón desde 2 hasta 1237 °K. 
En la siguiente tabla se indican los datos de eabs a 100 °C para un grupo de metales: 
 
Metal Sb Fe Mo Cd W Au 
E100, V/°C 25 10.3 8.0 7.2 3.6 2.2 
 
Metal Ag Cu Zn Rh Ir Tl 
E100, V/°C 2.0 2.2 2.1 1.0 0.9 -2.6 
 
 
 
Como se observa, eabs disminuye a medida que aumenta el carácter negativo en su aspecto 
termoeléctrico. Esta tendencia no se cumple (en pocos metales), debido a las dificultades en la 
determinación de eabs y la anisotropía de la f.t.e.m. del Zn, Sn y otros metales. 
Metal Ta Pt Pd Ni Co Bi 
E100, V/°C -6.7 -7.3 -9.5 -21.6 -26 -95 
A 
T T
B 
Fig. 5 – Efecto Seebeck – Peltier - Thomson 
 
Ingeniería de Materiales 83 
 
Mott y Jones demostraron que: 
eabs = −
π2.k2.T
3.e
(
∂lnρ
∂ε
)
ε=εf
(Ec. 5) 
e: Carga del electrón. Dado que f, en comparación con , depende débilmente de la temperatura, se 
observa que eabs varia con T en un grado mayor que la unidad 
 
Aplicaciones (Termometría) 
Termocuplas 
Existen diversos tipos de termocuplas, las cuales resultan adecuadas en mayor o menor medida 
dependiendo de los requerimientos. A continuación se presentan los tipos más comunes, así como una 
breve descripción de sus características. 
Tipo K: También conocida como termocupla Chromel-Alumel. Estas termocuplas tienen un amplio rango 
de temperaturas (−200 a 1100°C) y son las más utilizadas en la industria. Su curva de calibración es 
razonablemente lineal, con una sensibilidad de  41 μV/°C. 
El Chromel es una aleación de aproximadamente 90% de níquel y 10% de cromo. El Alumel es una 
aleación de 95% de níquel, más aluminio, silicio y manganeso. 
Tipo J: También conocida como termocupla Hierro-Constantán. Estas termocuplas resultan satisfactorias 
para uso continuo en atmosferas oxidantes, reductoras e inertes y en vacío hasta 760 °C. Por encima de 
540 °C, el alambre de hierro se oxida rápidamente (se utiliza alambre de mayor diámetro para extender 
su vida útil). La ventaja fundamental de la termocupla Tipo J es su bajo costo. 
El Constantán es una aleación de 55% de cobre y 45% de níquel. 
Tipo E: También conocida como termocupla Chromel-Constantán. Posee la mayor fem de salida de todas 
las termocuplas estándar. Para un diámetro de 3.25 mm su rango de trabajo es −200 a 980 °C. Estas 
termocuplas se desempeñan satisfactoriamente en atmosferas oxidantes e inertes y resultan 
particularmente adecuadas para uso en atmosferas húmedas a temperaturas subcero, por su elevada 
fem de salida y su buena resistencia a la corrosión. 
Tipo T: También conocida como termocuplaCobre-Constantán. Resulta satisfactoria para uso continuo 
en vacío y en atmosferas oxidantes, reductoras e inertes. Su desventaja reside en el hecho de que su 
límite máximo de temperatura es de 370 °C para un diámetro de 3.25 mm. 
Tipo B: Estas termocuplas están compuestas de una rama de una aleación Platino-Rodio 30% y una rama 
de Platino-Rodio 6 %. Resultan satisfactorias para uso continuo en atmosferas oxidantes o inertes a 
temperaturas hasta 1.700 °C. También resultan satisfactorias durante cortos períodos de tiempo en 
vacío. Sus desventajas son su baja tensión de salida y su incapacidad para ser utilizada en atmosferas 
reductoras (Hidrogeno o monóxido de carbono) o cuando se encuentran presentes vapores metálicos 
(Plomo o Zinc), o no metálicos (Arsénico, fosforo o azufre). 
Tipo S: Estas termocuplas están compuestas de una rama de una aleación Platino-Rodio 10% y una rama 
de Platino. Es el estándar internacional para la determinación de temperaturas entre el punto de 
solidificación del antimonio (630.74 °C) y el punto de solidificación del oro (1064.43 °C). 
Tipo R: Estas termocuplas están compuestas de una rama de una aleación Platino Rodio 13% y una rama 
de Platino. Las termocuplas Tipo R pueden ser utilizadas en forma continua en atmosferas oxidantes o 
inertes hasta (1400 °C). Estas termocuplas no son tan estables como las Tipo B en vacío, pero tienen la 
ventaja de una mayor fem de salida. 
Termorresistencia 
El termómetro de resistencia se basa en el principio por el que la resistencia eléctrica de un metal crece 
cuando aumenta la temperatura. El termómetro se compone de un hilo fino generalmente de platino 
 
Ingeniería de Materiales 84 
 
(resistencia), arrollado sobre una armadura de mica (aislante) y encerrado dentro de un tubo de plata de 
paredes delgadas (protección). Mediante un conductor de cobre se une el termómetro a un circuito 
para medir resistencias. Dado que la temperatura puede medirse con gran exactitud (puede lograrse 
una aproximación de 0.0001 °C), el termómetro de resistencia es un instrumento de alta precisión para 
medir temperaturas. 
El límite superior de un termómetro de resistencia de platino es el punto de fusión de este metal que es 
de 1760 °C. El límite inferior es la temperatura más baja medible. En la práctica no se utiliza a 
temperaturas muy bajas dado que la resistencia se hace constante y por lo tanto no cambia con la 
variación de temperatura. 
 
Refrigeración y Calefacción 
El efecto Peltier es utilizado en algunos equipos como sistema de refrigeración y en menor medida como 
calefactor. Tal y como en el caso de las termopilas y generadores termoeléctricos, se hace uso de 
arreglos de grandes cantidades de juntas, ordenadas de forma tal de extraer una cantidad de calor 
importante de un lado y llevarla al lado opuesto. El efecto Joule resulta más sencillo en el caso de la 
calefacción. En la Figura 2 se presenta un refrigerador termoeléctrico comercial basado en el efecto 
Peltier. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este dispositivo particular tiene 40 × 40 × 4 mm3, y con una corriente de  8.5 A permite lograr una 
diferencia de hasta 64 °C entre sus caras. Estas unidades son muy utilizadas como refrigeradores en 
equipos electrónicos, debido a sus reducidas dimensiones. 
En los últimos años, nuevas técnicas de construcción han permitido el desarrollo de estos dispositivos en 
escalas micrométricas (Figura 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Generación de energía 
Otra utilización del efecto Seebeck es la generación de energía eléctrica a partir de alguna fuente 
térmica. Si bien los voltajes generados por los distintos tipos de termocuplas son relativamente 
Fig. 3 – Refrigerador micrométrico por efecto Peltier (0.65x0.55x0.42 mm3) 
Fig. 2 – Refrigerador termoeléctrico basado en el efecto Peltier 
 
Ingeniería de Materiales 85 
 
pequeños, con la colocación de una gran cantidad de éstos componentes en serie se logran voltajes más 
importantes. En este dispositivo, el arreglo de termocuplas sigue el esquema de la Figura 4. Uno de los 
lados de la termopila, que contiene las juntas calientes es pintado de negro, de forma tal que absorba la 
mayor cantidad posible de radiación incidente. Las junturas frías, por su parte, son colocadas en un 
extremo espejado, de forma tal de reflejar la radiación incidente. La diferencia de temperaturas 
inducida por la luz incidente es entonces transformada en un voltaje útil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Otro arreglo de termocuplas, denominado Generador Termoeléctrico de Radioisótopos, hace uso del 
calor de decaimiento de materiales radioactivos para la generación de la diferencia de temperaturas. 
La microelectrónica forma parte de la tendencia tecnológica a la miniaturización de componentes en 
general. 
Termómetros y termógrafos (infrarrojo-laser) 
Termómetro infrarrojo con guía laser 
Un láser (light amplification by stimulated emission of radiation) (amplificación de luz por emisión 
estimulada de radiación), es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica (la emisión 
inducida o estimulada de electrones), para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y 
con el tamaño, la forma y la pureza controlados 
 
En 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres (y de sus 
predecesores, los máseres que emiten microondas), utilizando la ley de radiación de Max Planck basada 
en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación. 
 
Radiación de cuerpo negro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juntas frías
Juntas calientes
R
ad
ia
ci
ó
n
Fig. 4 - Esquema del funcionamiento de una termopila 
Radiación de cuerpo negro para diferentes temperaturas. El gráfico también muestra 
el modelo clásico de Raleygh y Jeans que precedió a la ley cuántica de Planck. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planck
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Gr%C3%A1fico_de_un_cuerpo_negro.png
 
Ingeniería de Materiales 86 
 
Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que 
incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su 
nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un modelo ideal físico para el estudio de la emisión de 
radiación electromagnética. El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La 
luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro. 
Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas, siendo esta radiación, que se emite 
incluso en el vacío, tanto más intensa cuando más elevada es la temperatura del emisor. La energía 
radiante emitida por un cuerpo a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda 
superiores a las de la luz visible (es decir, de menor frecuencia). Al elevar la temperatura no sólo 
aumenta la energía emitida sino que lo hace a longitudes de onda más cortas; a esto se debe el cambio 
de color de un cuerpo cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las 
frecuencias o longitudes de onda, sino que siguen la ley de Planck. 
A igualdad de temperatura, la energía emitida depende también de la naturaleza de la superficie. Una 
superficie mate o negra tiene un poder emisor mayor que una superficie brillante. Así, la energía emitida 
por un filamento de carbón incandescente es mayor que la de un filamento de platino a la misma 
temperatura. La ley de Kirchhoff establece que un cuerpo que es buen emisor de energía es también 
buen absorbente de dicha energía. Así, los cuerpos de color negro son buenos absorbentes y el cuerpo 
negro es un cuerpo ideal, no existente en la naturaleza, que absorbe toda la energía. 
La intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro, con una temperatura T en la frecuencia , 
viene dada por la ley de Planck: 
𝐼(, 𝑇) = 
2ℎ3
𝑐2
1
𝑒𝑥𝑝(ℎ/𝑘𝑇) − 1
 
 
Donde 𝐼(, 𝑇). 𝛿 , es la cantidad de energía por unidad de área, unidad de tiempo y unidad de ángulosólido emitida en el rango de frecuencias entre  y  +  ; h es una constante que se conoce como 
constante de Planck; ces la velocidad de la luz; y k es la constante de Boltzmann. 
Se denomina Poder emisivo de un cuerpo E(,T), a la cantidad de energía radiante emitida por la unidad 
de superficie y tiempo entre las frecuencias  y  + . 
𝐸(, 𝑇) = 4𝜋. 𝐼(, 𝑇) = 
8𝜋ℎ3
𝑐3
1
𝑒𝑥𝑝(ℎ/𝑘𝑇) − 1
 
 
La longitud de onda en la que se produce el máximo de emisión viene dada por la ley de Wien. Por lo 
tanto, a medida que la temperatura aumenta, el brillo de un cuerpo va sumando longitudes de onda, 
cada vez más pequeñas y pasa del rojo al blanco según va sumando las radiaciones desde el amarillo 
hasta el violeta. La potencia emitida por unidad de área viene dada por la ley de Stefan-Boltzmann. 
 
En mayo de 1980, un grupo de físicos de la Universidad de Hull (UK), liderados por Geoffrey Pret 
registran la primera emisión láser en el rango de los rayos X. Pocos meses después se comienza a 
comercializar el disco compacto, donde un haz láser de baja potencia "lee" los datos codificados. En 
2006, científicos de la compañía Intel descubren la forma de trabajar con un chip láser hecho con silicio 
abriendo las puertas para el desarrollo de redes de comunicaciones mucho más rápidas y eficientes 
Aplicaciones 
Desde hace muchos años, se ha utilizado la medición de temperatura infrarroja con éxito tanto en 
aplicaciones de investigación como de producción. Sin embargo, las últimas innovaciones han reducido 
los costos de manera importante, aumentando la exactitud y disminuyendo el tamaño de los sensores, 
haciendo que esta tecnología esté disponible para un nuevo grupo de usuarios así como de aplicaciones. 
Hay equipos con puntero laser y sin apuntador láser. 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planck
 
Ingeniería de Materiales 87 
 
Medición de temperatura 
El descubridor de los rayos infrarrojos fue Sir Frederick William Herschel nacido en Hannover, Alemania 
1738. Fue muy conocido tanto como músico y como astrónomo. En el año 1757 emigró hacia Inglaterra 
donde con su hija Carolina construyeron un Telescopio. Su más famoso descubrimiento fue el del 
planeta Urano en el año 1781. En el año de 1800, Sir William Herschel hizo otro descubrimiento muy 
importante. Se interesó en verificar cuanto calor pasaba por filtros de diferentes colores al ser 
observados al sol. Se dio cuenta que esos filtros de diferentes colores dejaban pasar diferente nivel de 
calor. Continuando con ese experimento, Herschel hizo pasar luz del sol por un prisma de vidrio y con 
esto se formó un espectro (el "arco iris" que se forma cuando se divide a la luz en sus colores). Haciendo 
controles de temperatura en los distintos colores de ese espectro verificó que más allá de rojo fuera de 
las radiaciones visibles la temperatura era más elevada. Encontró que esta radiación invisible por 
encima del rojo se comporta de la misma manera desde el punto de vista de la reflexión, refracción, 
absorción y transmisión que la luz visible. Era la primera vez que alguien demostraba que había otra 
forma de iluminación o radiación que era invisible al ojo humano. Esta radiación inicialmente la 
denominó rayos caloríficos y luego infrarrojos. Es decir, por debajo del nivel de energía del rojo. 
El año 2000 marca el 200 aniversario del descubrimiento de William Herschel del infrarrojo y este 
aniversario encuentra a la tecnología Infrarroja en plena expansión en todas sus aplicaciones. La 
astronomía, la medicina, la seguridad pública, en el rescate, en la electrónica, en la meteorología, la 
ingeniería de procesos, el mantenimiento industrial, el análisis de la vegetación, el estudio de las 
temperaturas de los océanos, por mencionar algunas. No solo se encuentra en plena expansión, sino 
que también se perfila como una tecnología de uso masivo a medio plazo. 
Ampliando términos, transferencia de calor es energía en tránsito debido a diferencias de temperatura. 
El calor es una cosa intangible. No podemos medir en forma directa el calor. Solamente podemos medir 
los efectos del calor, o sea cambios de la temperatura. 
La transferencia de calor puede ser por conducción, convección, radiación o por sus combinaciones. La 
velocidad de calentamiento o enfriamiento depende de las propiedades térmicas, estado físico, tamaño 
y naturaleza del producto, así como el mecanismo de transferencia. La termografía infrarroja logra 
obtener, a partir de esa energía radiada en el rango infrarrojo (0,7 a 15 micrones), la temperatura del 
cuerpo emisor. 
 
El rango espectral infrarrojo es una porción invisible del espectro electromagnético que se extiende 
desde 0.7 hasta 1000 micrones. Cualquier objeto cuya temperatura sea mayor al cero absoluto (0 Kelvin) 
emite energía dentro de este rango. Asimismo, la energía infrarroja se transmite a través de objetos de 
otra fuente y se refleja en la superficie de un objeto. 
Los termómetros infrarrojos perciben la energía emitida, reflejada y transmitida de un objeto y traducen 
dicha información en una lectura de temperatura. Fundamentalmente, la energía pasa por el sistema 
óptico de la unidad y se convierte en una señal eléctrica en el detector. Después, la señal se despliega o 
se convierte en un valor estándar (ºF o ºC). 
 
Características 
Existen dos características físicas básicas a tener en cuenta en el uso de los termómetros infrarrojos: la 
emisividad y la relación entre la distancia y el tamaño del punto (spot). 
La emisividad es la relación entre la radiación emitida por una superficie y la radiación emitida por un 
objeto perfectamente negro a la misma temperatura. Asimismo, se le describe como la capacidad de un 
objeto de emitir o absorber la radiación infrarroja. Un objeto perfectamente negro ni refleja ni 
transmite energía y tiene una emisividad de 1.0. Se ofrecen los termómetros infrarrojos con una 
emisividad fija y ajustable. La mayoría de los materiales orgánicos y las superficies pintadas u oxidadas 
tienen una emisividad de 0.95; por lo tanto, la mayoría de las unidades que tienen una emisividad fija, se 
programan en 0.95. De tablas se obtienen las emisividades de distintos materiales. 
 
Ingeniería de Materiales 88 
 
La relación entre la distancia y el tamaño del punto es la relación entre la distancia del dispositivo de 
medición desde la superficie y la porción de la superficie a medirse. La relación varía de una unidad a 
otra. Por ejemplo se tiene un equipo con una relación entre la distancia y el tamaño del punto de 6:1. 
Ventajas y Aplicaciones 
Como los termómetros infrarrojos miden la temperatura sin tocar el objeto físicamente, ofrecen muchas 
ventajas sobre los termómetros de contacto. La medición de temperatura infrarroja es ideal para estos 
casos: 
 El objeto es demasiado caliente para tocarse 
 El objeto es demasiado difícil de alcanzar 
 La sustancia debe permanecer libre de contaminantes 
 El material es suave o mojado, o podría rayarse o rasgarse con un termómetro de contacto 
normal 
 El objeto se mueve 
 La medición debe realizarse lo más rápido posible 
 Además, como el termómetro no tiene contacto con el objeto: 
 El calor no se aparta del objeto, entonces su temperatura verdadera no se afecta (mejorando la 
repetibilidad) 
 Por lo general los termómetros infrarrojos ofrecen una vida más larga 
Campos de aplicación de la termometría infrarroja 
Industria: Monitoreo de los sistemas de vapor, operaciones de calderas y funcionamiento de los 
sistemas de enfriamiento de todo tipo de motores; detección de puntos calientes en los sistemas 
eléctricos, los paneles y las chumaceras de los motores. Se utiliza ampliamente en todos los tipos de 
industrias, tales como la de alimentos, veterinaria, papel, hule, textiles, servicios de gas/luz, cemento, 
farmacéutica, asfalto, material para techado, electrónica, vidrio, plástico, metales, 
alfombras/recubrimientos para pisos, llantas, entre muchas otras. 
Calefaccióny aire acondicionado: Monitoreo de fugas en los hornos y los conductos; detección de fallas 
de aislamiento; verificación de la temperatura apropiada, y de la pérdida o aumento de calor en los 
techos, paredes y pisos. 
Seguridad en los alimentos: Herramienta de verificación rápida y conveniente tanto para alimentos 
calientes como fríos para la seguridad en los alimentos y HACCP. No contamina ni daña al producto. 
Facilita tomar la temperatura de los productos que se están moviendo en una banda transportadora o 
en lugares difíciles de alcanzar. Verificación de la sanidad del funcionamiento del equipo y de las 
condiciones de temperatura en los procesos. Inspección de los sistemas de enfriamiento, las vitrinas de 
exhibición refrigeradas, los camiones y las áreas de almacenamiento antes de cargar o de apilar. 
Educación: Los modelos sin apuntador láser son tanto económicos como seguros para los estudiantes. 
Agricultura: Control de las temperaturas de las plantas para evitar la tensión y de los lechos de los 
animales para detectar el deterioro. 
Incendios: Detección de puntos calientes en las paredes, pisos, etc. después de que se haya extinguido 
un incendio. 
Limitaciones Potenciales 
La medición de temperatura infrarroja tiene algunas limitaciones que se deben tomar en cuenta antes 
de recomendar el uso de un termómetro IR en una aplicación dada. La emisividad de un objeto afecta a 
la medición IR. La mayoría de los materiales orgánicos y las superficies pintadas tiene una emisividad de 
0.95 (la programación normal en las unidades de emisividad fijas). No obstante, se producen lecturas 
inexactas al medir superficies brillantes o de metal pulido. Para contrarrestar esto, se puede cubrir la 
superficie a medirse con cinta adhesiva protectora o pintura negra mate. Ya que la temperatura de la 
cinta o de la pintura se haya equilibrado con la de la superficie, se puede medir la superficie con 
exactitud. Además, se puede emplear un termómetro IR con una emisividad ajustable. 
 
Ingeniería de Materiales 89 
 
Es importante recordar que el diámetro del área objetiva aumenta proporcionalmente al aumentarse la 
distancia del termómetro a la superficie (relación entre la distancia y el tamaño del punto). La unidad 
toma la temperatura promedio del área objetiva y una área mayor podría producir mediciones menos 
exactas si las temperaturas varían a través de una superficie dada. 
Termógrafo infrarrojo 
La Termografía es la rama de la teledetección que se ocupa de la medición de la temperatura radiada 
por los fenómenos de la superficie de la Tierra desde una cierta distancia. La termografía infrarroja es la 
técnica de producir una imagen visible de luz infrarroja invisible (para nuestros ojos) emitida por objetos 
de acuerdo a su condición térmica. Una cámara termográfica produce una imagen en vivo (visualizada 
como fotografía de la temperatura de la radiación). 
Las cámaras miden la temperatura de cualquier objeto o superficie de la imagen y producen una imagen 
con colores que interpretan el diseño térmico con facilidad. Una imagen producida por una cámara 
infrarroja es llamada: termografía o termograma. 
 
Fundamentos 
La Termografía Infrarroja es una técnica que permite, a distancia y sin ningún contacto, medir y 
visualizar temperaturas de superficie con precisión. La Física permite convertir las mediciones de la 
radiación infrarroja en medición de temperatura, esto se logra midiendo la radiación emitida en la 
porción infrarroja del espectro electromagnético desde la superficie del objeto, convirtiendo estas 
mediciones en señales eléctricas. 
Los ojos humanos no son sensibles a la radiación infrarroja emitida por un objeto, pero las cámaras 
termográficas, o de termovisión, son capaces de medir la energía con sensores infrarrojos, capacitados 
para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energía radiante emitida por objetos 
y, por consiguiente, determinar la temperatura de la superficie a distancia, en tiempo real y sin 
contacto. 
La radiación infrarroja es la señal de entrada que la cámara termográfica necesita para generar una 
imagen de un espectro de colores, en el que cada uno de los colores, según una escala determinada, 
significa una temperatura distinta, de manera que la temperatura medida más elevada aparece en color 
blanco. 
La Termografía Infrarroja o la utilización de cámaras térmicas obligan al profesional a evaluar las tres 
formas de transferencia de calor. La Termografía no es simplemente la generación de una imagen con 
una determinada cámara térmica /infrarroja. La técnica de generación de la imagen y la evaluación de la 
misma debe ser considerada como un ensayo térmico. 
A pesar de la comodidad y fiabilidad de las cámaras termográficas, su uso no está demasiado extendido 
en nuestro país. 
Las cámaras termográficas han sido desarrolladas con tecnología Uncooled Focal Plane Arraydetector 
(UFPA) consistente de una matriz de dos dimensiones (320x240), formada por unos detectores 
conocidos como microbolómetros. Los infrarrojos inciden en el detector como onda electromagnética. 
La temperatura del detector aumenta por la absorción de la energía de la radiación, la resistencia del 
detector cambia y finalmente el cambio de resistencia crea la señal eléctrica. 
Para la medición de la temperatura se dispone de una cámara termográfica desarrollada para trabajos 
de detección y prevención que es capaz de realizar medidas de temperatura tanto en el interior como 
en el exterior. Las características principales de la cámara son su pequeño tamaño, ligereza y alta calidad 
de imagen. 
 
 
Aplicaciones 
Las termografías pueden ser aplicadas en cualquier situación donde un problema o condición pueda ser 
visualizado por medio de una diferencia de temperatura. Una termografía puede tener aplicación en 
 
Ingeniería de Materiales 90 
 
cualquier área siempre y cuando esta tenga que ver con variación de temperatura. Detecta problemas 
rápidamente sin interrumpir el funcionamiento del equipo. Minimiza el mantenimiento preventivo y el 
tiempo en localizar problemas. Puede ser utilizada por compañías de seguros para cerciorarse que el 
equipo o las instalaciones se encuentran en estado óptimo. Previene incendios o accidentes. 
- Desarrollo y estructura de edificios: Inspección de pérdida de energía térmica para edificios en general 
(hoteles, propiedades horizontales, etc.). Evaluación de la humedad. Inspecciones de integridad del 
concreto. Inspecciones en pisos sobrecalentados, localización de fugas y distribución de temperatura. 
Localización de aislamiento dañado o escaso. Identificación de pérdidas y fugas de energía. Localización 
de cables, conductores o tuberías sobrecalentados. Sistema de techado. Detección de goteras e 
identificación de zonas dañadas por el agua. 
- Sistemas mecánicos: Evaluación de equipos de aire acondicionado y calefacción. Pérdidas de frío en 
frigoríficos. Detección de fugas en el aislamiento en equipos de refrigeración 
- Aplicaciones ambientales: Localización de áreas de acumulación de desechos antiguos, de tanques bajo 
tierra en zonas industriales, de daños de arquitecturas y/o esculturas. 
- Aplicaciones aéreas: Inspecciones aéreas eléctricas de alto voltaje para líneas de transmisión. 
Búsqueda de supervivientes 
- Aplicaciones varias: Localización de incendios de baja intensidad en bosques densos. Localización de 
personas perdidas. Localización de personas atrapadas en incendios de edificios así como poder caminar 
a través del humo. 
- Biología y medicina 
- Electricidad y electrónica: Fallos en líneas de alta, media y baja tensión 
- Caracterización de materiales 
- Radiometría: Estudios de imágenes térmicas procedentes de objetos enterrados. Huellas térmicas de 
minas enterradas, etc. 
- Ensayos no destructivos 
- Transferencia de calor en fluidos 
- Capacidad de radiadores 
- Aplicaciones industriales: Trabajos de conservación y restauración. 
- Mantenimiento eléctrico 
- Control de calidad- Inspección de edificios y obras de arte.