El termómetro de esfera negra consiste en una sonda térmica, cuyo elemento sensible está situado en el centro de una esfera completamente cerrada, fabricada con un metal que sea un buen conductor del calor (cobre) y pintada de negro mate para que su coeficiente de absorción en la zona infrarroja se aproxime a 1,0. La esfera se coloca en el lugar de trabajo y se somete a intercambios por convección y radiación. La temperatura del globo (tg) depende así de la temperatura radiante media, la temperatura del aire y la velocidad del aire.
Para un globo negro estándar de 15 cm de diámetro, la temperatura media de radiación puede calcularse a partir de la tempe- ratura del globo utilizando la siguiente ecuación:
La principal limitación de este tipo de globo es su largo tiempo de respuesta (del orden de 20 a 30 minutos, dependiendo del tipo de globo utilizado y de las condiciones ambientales). La medi- ción es válida sólo si las condiciones de la radiación se mantienen constantes durante ese período de tiempo, y eso no siempre es posible en los entornos industriales, en cuyo caso la medición no será exacta. Los anteriores tiempos de respuesta corresponden a globos de 15 cm de diámetro con termómetros de mercurio convencionales. Pueden acortarse utilizando sensores de menor capacidad térmica o reduciendo el diámetro del globo, en cuyo caso la ecuación anterior deberá modificarse para tener en cuenta esta diferencia en el diámetro.
Para el cálculo del índice WBGT se utiliza directamente la temperatura del globo negro. Es por tanto esencial utilizar un globo de 15 cm de diámetro. No obstante, pueden utilizarse otros índices basados en la temperatura radiante media, en cuyo caso podrá utilizarse un globo de menor tamaño para reducir el tiempo de respuesta, siempre que se modifique la anterior ecuación para tener este hecho en cuenta. La norma ISO 7726
(1985) permite una exactitud de 2 ºC en la medición de tr entre
10 y 40 ºC, y 5 ºC fuera de ese rango.
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