Qué es un transmisor de temperatura
Un transmisor de temperatura convierte la señal de un sensor de temperatura en una salida normalizada que el resto del sistema de control puede leer. Existe porque ninguna de las dos familias de sensores produce una señal que un sistema de control pueda tomar directamente: un elemento resistivo devuelve una resistencia pequeña que depende de la longitud del conductor además de la temperatura, y un termopar devuelve unas decenas de microvoltios que dependen de la temperatura de los bornes además de la temperatura que se mide.
Los transmisores se montan en dos sitios por dos motivos relacionados. El primero es eléctrico: convertir la señal en el sensor, antes de que recorra el cable, elimina la interferencia que una señal de microvoltios o de miliohmios capta en una máquina o a lo largo de una bandeja de cables, y elimina el error de resistencia de conductores que de otro modo queda dentro de la lectura. El segundo es organizativo: un bucle de 4-20 mA puede leerlo un registrador, una tarjeta de entradas de PLC, un indicador de panel o un sistema SCADA sin que ninguno de ellos necesite saber qué sensor hay detrás, y el bucle puede comprobarse con un multímetro.
La gama de transmisores es amplia porque esos motivos se cubren a distintos niveles de costo. Un módulo tipo pastilla que se monta en el cabezal de bornes del sensor, un módulo para carril DIN en un panel, una carcasa de campo para un entorno hostil y un aislador de carril con varios canales hacen el mismo trabajo con distinto montaje, aislamiento y densidad de canales. La entrada suele ser configurable y no fija, de modo que un mismo módulo cubre una gama de tipos de sensor con la entrada ajustada en el pedido o en el emplazamiento.
Quien compra llega al transmisor desde cualquiera de los dos extremos. Desde el lado del sensor, es la respuesta a un tramo largo o a un entorno con ruido. Desde el lado del sistema, es el adaptador que permite a una tarjeta de entradas de PLC ya existente leer una temperatura, y entonces lo que hay que resolver es la forma de salida, el aislamiento y la carga, y no el sensor.
Cómo mide un transmisor de temperatura
La cadena de medición empieza en el elemento. Un elemento resistivo se lee haciendo pasar por él una pequeña corriente de excitación y midiendo la tensión resultante; la corriente se mantiene baja para que la potencia que disipa dentro del elemento no eleve su temperatura lo suficiente como para importar. Un termopar se lee como una tensión y, como esa tensión se genera entre la unión de medición y los bornes donde terminan los hilos, hay que medir y compensar la temperatura de esos bornes.
La señal se linealiza y se escala a continuación. Un RTD sigue una curva publicada y un termopar sigue un polinomio propio de su tipo de letra, y el transmisor lleva la linealización que de otro modo tendría que hacer el equipo receptor. La resolución del circuito de entrada y la exactitud del transmisor son magnitudes distintas: es normal que un convertidor tenga mucha más resolución que la cifra de exactitud, porque la resolución tiene que no ser limitante en lugar de ajustarse a la exactitud especificada.
La etapa de salida gobierna un bucle de corriente. En una disposición de dos hilos, el mismo par de conductores lleva la alimentación y la señal, y la corriente que consume el transmisor es la medición, de modo que el transmisor tiene que funcionar con la tensión que quede después de que la resistencia del bucle haya tomado su parte. El balance del bucle es por tanto una restricción real: la tensión de alimentación, la tensión mínima de funcionamiento del propio transmisor, la resistencia receptora y la resistencia del cable se suman, y el punto en el que el transmisor ya no alcanza los 20 mA es el punto en el que la disposición deja de funcionar. Por eso la carga y la alimentación se declaran juntas en un transmisor y por eso una carga más pesada acorta el tramo de cable admisible.
Otros dos puntos deciden si la instalación mide lo que debe. El primero es dónde está la unión fría: un transmisor montado en el cabezal del sensor hace su propia compensación junto a los bornes, mientras que uno montado en un panel depende de que el cable de compensación llegue hasta él. El segundo es el aislamiento. Cuando el sensor toca metal puesto a tierra, o cuando una sola tarjeta lee varios canales, un transmisor o un aislador que separa la entrada de la salida evita que el bucle transporte un camino entre puntos que no deberían estar conectados.
Opciones de configuración
La mayor parte de la especificación viene determinada por estas decisiones y no por la clase de exactitud. Cada una condiciona la siguiente, y por eso se resuelven en orden.
| Decisión | Opciones a definir | Qué decide realmente |
| Tipo de entrada | Tipos de elemento resistivo y tipos de letra de termopar, normalmente seleccionados en la configuración y no por hardware | Qué sensores puede leer el módulo. La entrada tiene que coincidir con el sensor en uso: un módulo configurado para una familia informa de un valor verosímil y equivocado con la otra. |
| Circuito de entrada | Dos, tres o cuatro hilos para un elemento resistivo; hilo de termopar directo para un termopar | Cuánta resistencia de conductores queda dentro de la lectura. En un elemento resistivo, una conexión de dos hilos suma los conductores al elemento y aparece como un desplazamiento fijo; una conexión de tres hilos anula los conductores iguales. |
| Forma de salida | 4-20 mA a dos hilos, tensión a tres hilos, o una disposición de cuatro hilos alimentada por el bucle o con alimentación separada | Qué puede aceptar el equipo receptor y cuántos conductores necesita la instalación. La de dos hilos es la respuesta habitual de proceso y la que esperan la mayoría de las tarjetas de entradas. |
| Montaje | Módulo tipo pastilla para el cabezal del sensor, módulo para carril DIN, carcasa de campo con entradas de cable o tira de aisladores con varios canales | Dónde ocurre la conversión y, por tanto, dónde están la unión fría y la interferencia. Un transmisor montado en el cabezal acorta el recorrido de la señal pequeña; un módulo de carril concentra los canales en el panel. |
| Aislamiento | Ninguno, de entrada a salida, o entrada, salida y alimentación todas separadas | Si existe un camino entre el circuito del sensor y el circuito de control. El aislamiento galvánico es lo que hace legible un sensor flotante y lo que impide que varios canales se interfieran entre sí. |
| Alcance asignado | El rango de temperatura representado en la salida, fijado en el pedido y normalmente ajustable | La resolución disponible en el rango de trabajo y qué ocurre fuera de él. Un alcance estrecho resuelve con finura y recorta antes; uno amplio no recorta nunca y resuelve de forma gruesa. |
Cómo elegir un transmisor de temperatura
| Criterio | Cómo resolverlo | Por qué decide la respuesta |
|---|
| El sensor en uso | Nombre el tipo de elemento y la conexión: un Pt100 a tres hilos, un Pt1000 a dos, un termopar tipo K. | De ahí se derivan la configuración de entrada y el número de hilos. Equivocarse en esto es el motivo más frecuente de que un transmisor lea un valor próximo pero no correcto. |
| El balance del bucle | Sume la resistencia receptora, la resistencia del cable y la tensión mínima de funcionamiento del transmisor, y compruebe después que la alimentación aún puede gobernar 20 mA. | Este es el cálculo que decide si un transmisor de dos hilos funcionará siquiera. Una resistencia receptora más pesada o un tramo más largo pueden dejar la disposición fuera de la alimentación, y el síntoma es una lectura que deja de subir en la parte alta del rango. |
| El alcance asignado | Fije el alcance al rango de trabajo del proceso y no al rango completo del sensor. | La resolución de salida se reparte por todo el alcance, así que un alcance más estrecho resuelve mejor dentro de él. El costo es que lo que queda fuera del alcance ya no se representa y el valor de saturación tiene que poder distinguirse de una lectura real. |
| Dónde ocurre la conversión | Decida entre un transmisor montado en el cabezal y un módulo de panel o de carril. | Un equipo de cabezal hace su compensación en los bornes y acorta el camino que recorre la señal pequeña. Un módulo de carril encaja con muchos canales en un mismo sitio y con un tramo de cable de compensación ya existente. |
| Requisito de aislamiento | Determine si el sensor toca metal puesto a tierra y si varios canales comparten una tarjeta de entradas. | El aislamiento es lo que separa circuitos que de otro modo quedarían conectados a través del bucle. Cuando la sonda va soldada a un recipiente o a la máquina, normalmente no es opcional. |
| Entorno | Indique la temperatura ambiente en la posición de montaje, la humedad y si el emplazamiento está clasificado o se lava con manguera. | Un transmisor de cabezal está en el extremo caliente y ve la temperatura del proceso a través del cabezal; un equipo de panel ve el panel. Ambos tienen límites más bajos que los del sensor al que sirven. |
Las alternativas más cercanas
Estos son los tipos a los que normalmente se refiere una consulta por un transmisor de temperatura, y el punto en el que la elección se decide realmente.
| Alternativa más cercana | Qué la diferencia de un transmisor de temperatura |
| Sensores de temperatura RTD | Realiza la medición. Un transmisor no lleva ningún elemento sensor propio, así que los dos se especifican normalmente juntos: el sensor determina el rango y la exactitud, y el transmisor determina cómo es la señal cuando llega. |
| Termopares | Genera la tensión que el transmisor lee y es el sensor que más necesita un transmisor, porque su señal es pequeña y su unión fría tiene que tratarse. En un tramo corto y con el instrumento cerca, el termopar se cablea directamente y no se monta ningún transmisor. |
| Detectores de temperatura por resistencia | El elemento resistivo desnudo, suministrado como pieza con conductores. Su relación con un transmisor es la misma que la de una sonda completa: el transmisor lo lee y, cuando el elemento se suministra sin cabezal de conexiones, el transmisor suele montarse separado de él. |
| Indicadores de temperatura | Muestra el valor en lugar de convertirlo. Un indicador toma una señal de bucle o una señal de sensor y la presenta; un transmisor produce la señal de bucle que leería un indicador, y muchos instrumentos de panel reúnen las dos funciones. |
| Interruptores de temperatura | Da un contacto en un punto de consigna en lugar de un valor continuo y se elige para enclavamientos y no para medir. Cuando se necesitan a la vez una lectura y un disparo, la lectura procede de un transmisor y el disparo es una función aparte. |
| Controladores de temperatura | Lee el sensor y gobierna un calefactor o un enfriador hacia un punto de consigna. Un controlador suele tomar el sensor directamente, así que un transmisor solo se añade delante de él cuando el tramo es largo o hay que compartir la señal. |
El transmisor se elige al final y es lo que hace que la primera respuesta pueda cotizarse. Indique el sensor, la carga del bucle, la alimentación y la posición de montaje, y lo demás se deduce.
Qué incluir en la consulta
La primera respuesta puede ser una cotización en lugar de una lista de preguntas si la consulta incluye estos datos. Si no conoce una cifra, envíe la descripción de la aplicación y le confirmaremos lo que implica.
- Tipo de sensor y cuántos conductores usa
- Rango de temperatura y alcance de salida asignado
- Exactitud requerida y la norma contra la que se declara
- Forma de salida y el equipo receptor, con su impedancia de entrada
- Tensión de alimentación disponible en la posición de montaje
- Longitud del tramo de cable y sección del conductor ya instalado
- Posición de montaje: cabezal del sensor, carril DIN, carcasa de campo o tira de aisladores
- Número de canales y si las entradas pueden compartir un retorno común
- Aislamiento y cualquier requisito de área clasificada
- Cantidad, puerto de destino y fecha de entrega requerida
