Una señal de temperatura defectuosa o poco fiable puede tener consecuencias muy costosas. Al creer que un horno está demasiado frío, un operador de proceso podría aumentar el calor, dañando el producto de alto valor en su interior. Por otra parte, un supervisor de la sala de control podría detener una línea de producción para evitar un problema indicado que no es real.
Problemas como estos surgen cuando la señal de voltaje débil de un termopar o RTD se ve corrompida por el ruido eléctrico. Una solución es colocar un transmisor de temperatura cerca del punto de medición y hacer que envíe una señal más robusta. Este informe técnico de OMEGA Engineering analiza las ventajas de utilizar transmisores de temperatura y las opciones disponibles. Las secciones individuales tratan los siguientes temas:
- Corrupción de la señal de temperatura
- Descripción general del transmisor de temperatura
- Ventajas del uso de transmisores de temperatura
- Tipos de transmisores y selección
Corrupción de la señal de temperatura
El efecto Seebeck describe cómo cables diferentes unidos entre sí producen un voltaje cuando sus uniones se encuentran a temperaturas diferentes. Esta señal muy débil (normalmente solo microvoltios por grado), que es la base de todos los termopares, se utiliza para indicar la temperatura. Del mismo modo, los RTD también emiten señales muy débiles. Estos pequeños voltajes son susceptibles a los efectos de las interferencias electromagnéticas (EMI) y las interferencias de radiofrecuencia (RFI).
Places like chemical processing plants, factories, and power generation plants have many items of equipment emitting EMI/ RFI. Large motors, variable frequency drives, transformers, and especially switching devices like welders, relays and solenoids, all radiate electrical signals through the air. The thin wires used for transmitting thermocouple and RTD signals act like antennas, picking up and transmitting this radiation. When the temperature signal is sent over longer distances (often the case in large scale process plants) the potential for signal degradation increases.
Descripción general del transmisor de temperatura
Un transmisor de temperatura es esencialmente una forma de amplificador que filtra, acondiciona y amplifica la señal para una mejor recepción en el lugar donde se lee la temperatura. Los cables del termopar o del RTD se conectan directamente al transmisor, que escala la entrada a una señal de salida de 4 a 20 mA, un voltaje de 0 a 10 V CC o una salida digital como RS232, RS485 y Modbus®. Esta señal se transmite a través de un cableado de par trenzado a cualquier lugar donde sea necesario mostrar o registrar la temperatura.
Los transmisores de temperatura están disponibles en muchas formas y con diversos grados de sofisticación, desde unidades compactas montables en carril DIN hasta dispositivos programables e «inteligentes» con capacidades de diagnóstico.
Ventajas de utilizar transmisores de temperatura
Históricamente, lo habitual era el cableado directo de los sensores de temperatura a los equipos de visualización o Registro de datos. Sin embargo, cada vez más, los ingenieros reconocen las ventajas de utilizar transmisores de temperatura. Entre ellas se incluyen:
- Mejora de la integridad de la señal, especialmente en largas distancias. El uso de cableado de par trenzado apantallado proporciona una resistencia a las interferencias electromagnéticas aún mayor.
- Salida estandarizada. A diferencia de la salida del cableado directo, la señal de 4 a 20 mA es compatible con la mayoría de los sistemas de adquisición de datos, registro y visualización, lo que permite la estandarización del hardware.
- Mayor precisión. Recortar la salida de miliamperios a parte del rango del sensor puede mejorar la resolución y proporcionar una mayor precisión. Además, algunos transmisores pueden detectar la deriva del termopar y proporcionar una alerta antes de que surjan problemas.
- Less expensive wiring. Thermocouple extension wires are usually made from the same material as the device itself, so are more expensive and more fragile than standard twisted pair wiring. Twisted pair is more easily “pulled” and as it costs less per foot results in substantial savings over the long run.
- Cableado menos costoso. Los cables de extensión de termopares suelen estar fabricados con el mismo material que el propio dispositivo, por lo que son más caros y más frágiles que el cableado de par trenzado estándar. El cableado de par trenzado es más fácil de «tirar» y, como cuesta menos por metro, supone un ahorro sustancial a largo plazo.
- Mantenimiento simplificado. El cableado de par trenzado resiste mejor en entornos hostiles, por lo que las roturas de cables y los cortocircuitos son menos frecuentes y, si se producen, se detectan fácilmente. Los transmisores «inteligentes» pueden enviar información de diagnóstico, por lo que los problemas se comprenden antes de que un técnico comience a rastrear el cableado y a buscar fallos. Por el contrario, se puede instalar un transmisor utilizando las conexiones de cable directo existentes (aunque la inmunidad a las interferencias electromagnéticas será menor).
Tipos de transmisores y selección
Hay transmisores de temperatura disponibles para todas las aplicaciones imaginables. Van desde dispositivos económicos que solo proporcionan una señal analógica robusta hasta transmisores «inteligentes» que emiten alertas en caso de condiciones de funcionamiento anormales. Los formatos físicos van desde transmisores montados en el cabezal que se acoplan directamente a la sonda de temperatura hasta transmisores montables en carril DIN para su inclusión dentro de armarios de control.
Los transmisores como el TXDIN1600 pueden montarse en rieles DIN para facilitar su incorporación en armarios de control. Si es necesario acceder a los controles sin abrir el armario, se pueden adquirir versiones de transmisores para Montaje en panel.
Los transmisores programables como el TXDIN1600 de OMEGA aceptan entradas universales Pt100, termopar, mV y mA, y proporcionan al usuario una señal de salida estándar de dos hilos de 4 a 20 mA. Se proporciona aislamiento entre la entrada y la salida, y todos los rangos de temperatura son lineales con respecto a la temperatura. Diseñada para facilitar su uso, nuestra última interfaz USB está equipada para una configuración rápida y sencilla.
Para entornos en los que es posible que se produzcan interferencias electromagnéticas y la integridad de la señal es muy importante, se debe considerar un transmisor de alto aislamiento como el de la serie TX1500 de OMEGA. Alimentado directamente a través del cableado de señal de 4 a 20 mA, está protegido contra bucles de tierra y riesgos eléctricos. Son adecuados para situaciones de generación de energía en las que el cableado del transmisor montado en campo puede recorrer cientos de metros y estar expuesto a fuertes campos de interferencias electromagnéticas. Cuando se necesite un alto aislamiento, busque productos que cumplan el estándar IEC 61326 de compatibilidad EMC.
Hay disponibles transmisores a prueba de explosiones y resistentes a la intemperie. Busque las clasificaciones NEMA que indican la resistencia a la entrada de agua y la aprobación FM para entornos peligrosos o potencialmente explosivos.
Transmisor de señal universal de carril DIN 
Transmisores para aplicaciones exigentes 
Transmisor RTD inalámbrico
A la hora de seleccionar un transmisor de temperatura, es importante tener en cuenta lo siguiente:
- Ubicación de montaje. ¿Se montará en la parte superior, en exteriores, en una ubicación peligrosa?
- Importancia de la integridad de la señal. Si un error de medición podría resultar costoso, busque un transmisor que proporcione un alto aislamiento.
- Necesidad de programabilidad. Si los puntos de ajuste y la escala son factores a tener en cuenta, busque este tipo de transmisor.
- Necesidad de capacidades «inteligentes». Estos transmisores de temperatura pueden enviar alertas en caso de condiciones anormales y proporcionar información de diagnóstico que ayuda a agilizar el mantenimiento.
Conclusiones
Los transmisores de temperatura tienen varias ventajas sobre el cableado directo de termopares y RTD. Además de una mayor integridad de la señal (gracias a la reducción de la susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas), tienen menores costes de instalación y mantenimiento.
Los transmisores son especialmente útiles en situaciones de montaje en campo en las que se necesitan cables largos, ya que el cableado de par trenzado ahorra dinero y proporciona altos niveles de protección contra las interferencias electromagnéticas.
Los transmisores están disponibles en muchos formatos diferentes, para instalaciones que van desde el montaje en cabezal hasta el montaje en carril DIN y en panel. Los transmisores programables e «inteligentes» pueden mejorar la precisión de las mediciones y proporcionar información de diagnóstico y alertas.
En entornos peligrosos, busque transmisores con la protección adecuada, que suele indicarse con la marca «FM Approval».
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