Transmisores de Temperatura

Medición de Temperatura Industrial

La temperatura es una de las cuatro medidas básicas de proceso (otros son la Presión, el Nivel y el Flujo). Las mediciones de temperatura se utilizan en una variedad de diferentes aplicaciones. La inexactitud de una lectura de la temperatura puede tener un impacto en la línea inferior.

Por ejemplo, si un controlador mantiene la temperatura del agua a 100 °F en un proceso y la medición de la temperatura que el controlador registra es sólo 1  F por debajo de la temperatura real, el controlador aumentará la energía del proceso para conseguir que llegue a 100 °F (aunque en realidad no sea necesario.) ¿Cuánto será el costo de derroche de energía por año? Por supuesto, depende de la cantidad de agua que estamos hablando, pero, si está usando 100,000 por año, está costando ¿$8,000/año? ¿$10,000/año? ¿O más? El costo de una pequeña inexactitud en las mismas (sólo 1 °F) es muy real, aunque a menudo se pasa por alto.

Se puede ver que es importante tener una buena comprensión de la medición de la temperatura. Las siguientes secciones cubren los conceptos básicos de los sensores de temperatura y por qué es útil el uso de un transmisor de temperatura.

Sensores

Ha habido numerosos sensores desarrollados a través de los años. Todos ellos infieren en la temperatura a través de un cambio en una característica física del sensor. Un buen ejemplo es un termómetro de mercurio. El volumen del mercurio (la característica física) cambia de una manera predecible como los cambios de temperatura. Conociendo el cambio predecible nos permite construir un termómetro con una escala visual en el que se puede leer la temperatura. Pero, en aplicación industrial, necesitamos algo más preciso que el termómetro de mercurio. Los sensores más comunes que se utilizan en aplicaciones industriales son Detectores de Temperatura Resistivos (RTD) y Termopares (T/C).

¿Cuáles son las diferencias entre un RTD y un Termopar? 

Los RTDs están hechos de un material único cuya resistencia eléctrica cambia a medida que cambia la temperatura. Conociendo la relación entre la resistencia y la temperatura nos permite inferir la temperatura medida. Un material común utilizado para los RTDs es el platino; pero, otros materiales se utilizan también. El platino tiene una variación de resistencia bien definida por los cambios de grado de temperatura sobre la amplia gama de rangos de temperatura. La ventaja de RTD es la salida precisa y estable durante un largo período de tiempo. Las desventajas son su costo inicial y la medición limitada en comparación con termopares (Consulte el gráfico a continuación).

Los Termopares están hechos de dos conductores eléctricos diferentes que se unen en un extremo. Los cambios de temperatura en el punto de conexión de los dos materiales causan una tensión que se genera entre ambos. Conociendo la relación entre la tensión y la temperatura generada permite inferir la temperatura medida. Los Termopares están hechos de varias combinaciones de diferentes materiales. Cada combinación tiene una gama de temperatura diferente. Los termopares son más resistentes, menos costosos, responden más rápido y tienen más gamas de medición en comparación con los RTDs; pero, no son tan estables y la precisión se degrada con el tiempo.

Los Termopares son los más comúnmente utilizados de los dos.

Transmisores de Temperatura

Al igual que con todos los instrumentos de campo, el fin de tomar una lectura de temperatura es conseguir que la información regrese al controlador / y monitoree de manera oportuna, precisa y confiable.

Los RTDs y los Termopares se pueden conectar directamente al dispositivo receptor.

Entonces, ¿por qué utilizar un transmisor de temperatura?

Cada tipo de sensor tiene desafíos únicos directamente conectados al dispositivo de recepción. En general, este método tendrá un efecto negativo sobre la exactitud y la confiabilidad de la señal de sensor.

Los RTDs utilizan cables de extensión. Estos cables añaden resistencia a la señal RTD. Ya que los RTDs usan la resistencia para medir la temperatura, cualquier resistencia no contribuida a la temperatura causará un error cuando alcanza el dispositivo de recepción. La resistencia "extra" puede compensarse mediante un RTD de 3 cables o de 4 cables. Estos cables adicionales se utilizan para medir la resistencia en el cableado. El dispositivo receptor puede utilizar la información para compensar la resistencia extra. Pero quedan carreras de cableado de 3 o 4 hilos. Este cableado puede costar hasta el doble de lo normal por cable de 2 hilos.

Los termopares requieren cableado especial para conectar el termopar al dispositivo receptor. Esta conexión debe realizarse a partir de los mismos materiales del propio termopar. Si se utiliza el cableado con un material diferente, el dispositivo receptor recibirá una señal dañada. Asegurando que el cableado especial está disponible durante la instalación y manteniendo un suministro para el mantenimiento posterior añade una capa compleja al uso del termopar. El costo de este cableado especial es también una consideración (especialmente en tramos largos de cableado).

Los transmisores de temperatura resuelven estos problemas. El transmisor se puede colocar cerca del sensor para reducir el cableado especial requerido, reduciendo de este modo cualquier error potencial. El transmisor convierte la señal de sensor a una señal que puede ser transmitida a una distancia mayor. Esta señal puede ser una simple señal analógica de 4 a 20 mA DC, la señal digital (Protocolo Hart®, Protocolo BRAIN, o Protocolo FOUNDATION Fieldbus™), o una señal inalámbrica (ISA100). El transmisor recibe una señal confiable y precisa al dispositivo de recepción deseado utilizando un par trenzado estándar o, en el caso de un transmisor inalámbrico, sin cables en absoluto.

Obtenga la información de regreso al controlador / monitoree de manera oportuna, precisa y confiable.