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Tecnologías
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En los procesos industriales, la temperatura influye directamente en la calidad de los productos, la seguridad de los equipos, el consumo energético y la estabilidad de las operaciones. Una medición fiable de la temperatura permite controlar el calentamiento, la refrigeración, una reacción química, la esterilización, la combustión, la producción de vapor o un circuito de regulación.
Elegir un dispositivo de medición de la temperatura no consiste únicamente en seleccionar un sensor.
Tanto si se desea medir la temperatura ambiente, la temperatura del aire, la temperatura de un líquido, de un gas, del vapor, de un sólido o de un horno industrial, es imprescindible elegir un dispositivo de medición adecuado a las condiciones de funcionamiento y al nivel de precisión deseado. Según las aplicaciones, se podrá utilizar un termómetro industrial, un transmisor o un convertidor para obtener mediciones fiables. Hay que tener en cuenta toda la cadena de medición: el punto de medición, el tipo de señal, la conversión, la transmisión, la visualización, la compatibilidad con los sistemas de automatización y las condiciones de instalación. Un medidor de temperatura industrial debe proporcionar datos estables, precisos y útiles, incluso en entornos exigentes.
La medición de la temperatura es uno de los parámetros físicos más importantes en la industria. Permite controlar los procesos, optimizar el consumo energético, garantizar la calidad de los productos y velar por la seguridad de las instalaciones.
La medición de la temperatura consiste en determinar el valor térmico de un medio, un fluido, una superficie, un material o un equipo. En la industria, esta medición se utiliza para supervisar un proceso, controlar un sistema de regulación, proteger una instalación o garantizar la conformidad de una producción.
La temperatura medida puede proceder de un líquido, un gas, vapor, un horno, una tubería, un depósito, un intercambiador de calor o un equipo mecánico. Según el sector de actividad, la temperatura puede medirse en líquidos, gases, sólidos, el aire ambiente o incluso el suelo. Cada aplicación requiere un método de medición adecuado para garantizar valores precisos y reproducibles. Además, la medición puede ser local, transmitirse a distancia, registrarse, visualizarse o integrarse en un circuito automatizado.
La temperatura se expresa normalmente en grados Celsius (°C), la unidad más utilizada en la industria, de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades (SI). Algunas aplicaciones científicas también utilizan el kelvin (K), cuyo origen se corresponde con el cero absoluto, es decir, la temperatura teórica a la que cesa el movimiento de las partículas.
Un sistema de medición de la temperatura suele incluir:
El objetivo es convertir una magnitud física, la temperatura, en información fiable, legible y útil para el operador o para el sistema de control.
La medición de la temperatura desempeña un papel fundamental en el control de los procesos industriales. Una temperatura demasiado alta, demasiado baja o inestable puede provocar una disminución de la calidad, un consumo excesivo de energía, un desgaste prematuro de los equipos o un riesgo para la seguridad.
En el ámbito industrial, la medición de la temperatura permite, entre otras cosas:
En entornos industriales exigentes, la medición de la temperatura debe mantenerse estable a pesar de las vibraciones, la humedad, las variaciones rápidas, las tensiones mecánicas o las atmósferas peligrosas.
El principio es el mismo independientemente del tipo de instrumento: un sensor detecta una variación de temperatura y la transforma en una señal útil.
Según el método utilizado, la medición puede realizarse:
A continuación, el resultado obtenido se convierte y se transmite a un controlador lógico programable, un sistema de supervisión o un display digital. Esta función garantiza una transmisión fiable de los valores de temperatura a los sistemas de control.
La calidad de la temperatura medida depende de numerosos factores:
Existen varios tipos de dispositivos que permiten medir la temperatura. La elección de uno de ellos depende de las limitaciones del proceso, del rendimiento deseado y de las funcionalidades que se esperen, como la comunicación digital, la pantalla local o las funciones de diagnóstico.
Los transmisores de temperatura miden, convierten y transmiten las señales procedentes de sondas de resistencia o termopares a dispositivos digitales o analógicos. Pueden incorporar una pantalla local, comunicación HART, funciones de configuración y diagnóstico.
Son especialmente adecuados para aplicaciones en las que la fiabilidad de la señal, la precisión de la medición y la integración en los sistemas de automatización son fundamentales.
Los convertidores de temperatura se utilizan para transformar una señal de campo en una señal estándar. Permiten adaptar una medición de temperatura a un controlador lógico programable, un sistema de supervisión o un registrador.
Son útiles cuando es necesario aislar, amplificar, linealizar o convertir la señal del sensor para garantizar una transmisión fiable.
Los acondicionadores de señales garantizan el aislamiento galvánico, la amplificación, la conversión o la protección de las señales procedentes de sensores industriales. Mejoran la calidad de la señal y garantizan la seguridad de la transmisión en entornos con interferencias.
Los indicadores permiten visualizar in situ la temperatura medida. Facilitan el funcionamiento de las instalaciones, sobre todo cuando los operarios necesitan una lectura directa lo más cerca posible del proceso.
Las sondas son el elemento de detección de la temperatura. Se pueden utilizar en líquidos, gases, vapor, hornos, depósitos o tuberías. La elección detallada del tipo de sonda de temperatura se tratará en una página específica, con el fin de abordar por separado las tecnologías, los montajes, los materiales y los rangos de medición.
La medición de la temperatura está presente en todo el mundo industrial. Cada sector tiene sus propias exigencias, ya sea en el control de procesos, el almacenamiento, el transporte de fluidos o mercancías, o incluso en la supervisión de edificios e infraestructuras.
Los requisitos varían en función de los procesos, los niveles de temperatura, las restricciones de seguridad y las necesidades de trazabilidad.
En los procesos químicos, la temperatura influye directamente en la velocidad de reacción, la estabilidad del producto y la seguridad de la instalación. Una medición precisa permite controlar las reacciones exotérmicas, los intercambios térmicos, las columnas, los reactores y las líneas de transferencia.
Las instalaciones de producción de energía, vapor o agua caliente requieren una medición fiable para optimizar el rendimiento, supervisar los equipos y garantizar la seguridad de las redes. La temperatura es un factor clave en la supervisión de calderas, intercambiadores de calor, turbinas, circuitos de refrigeración y redes de distribución.
En las industrias agroalimentaria y farmacéutica, la temperatura determina la calidad, la higiene y la conformidad de los productos. Influye en la cocción, la esterilización, la pasteurización, la limpieza in situ, el almacenamiento y la producción en entornos controlados.
Los procesos a alta temperatura requieren equipos resistentes, capaces de funcionar en entornos exigentes. La medición de la temperatura permite controlar hornos, tratamientos térmicos, secadores, trituradoras e instalaciones de combustión.
La temperatura influye en el rendimiento de los procesos de tratamiento, en la calidad de las mediciones correspondientes y en las condiciones de funcionamiento de los equipos. Se utiliza en plantas de tratamiento, circuitos de refrigeración, redes de agua industrial y sistemas de vigilancia medioambiental.
La elección de un dispositivo de medición de temperatura depende de varios criterios técnicos. Una buena selección garantiza la precisión, la estabilidad y la vida útil de la cadena de medición.
El equipo debe cubrir todo el rango de temperaturas del proceso, incluidas las fases transitorias, las puestas en marcha, las paradas y los posibles picos. A menudo es necesario un margen de seguridad para evitar desviaciones o deterioros prematuros.
La precisión esperada depende de la aplicación. Una regulación crítica, una validación de calidad o una medida de seguridad requieren una mayor exactitud que una simple indicación local. La estabilidad a lo largo del tiempo también es esencial para reducir las intervenciones de mantenimiento.
Algunas aplicaciones requieren una respuesta rápida a las variaciones de temperatura. Otras dan prioridad a la estabilidad y la robustez. El tiempo de respuesta depende del sensor, del montaje, del tubo de protección, del fluido y de las condiciones de flujo.
La presión, las vibraciones, la corrosión, la humedad, el polvo, el vapor, las atmósferas explosivas, las altas temperaturas o las condiciones de frío pueden influir en la elección del material.
Los materiales, la carcasa, las conexiones y las protecciones deben ser compatibles con el entorno de uso.
La señal debe ser compatible con el sistema de control: 4-20 mA, HART, tensión, relé, comunicación digital o pantalla local. Los convertidores y transmisores permiten adaptar la medición de temperatura a las arquitecturas de automatización existentes.
La instalación debe permitir el control, la sustitución o la calibración de los instrumentos sin interrumpir innecesariamente la producción. Las fundas protectoras, las cajas de campo y los transmisores configurables facilitan las operaciones de mantenimiento.
Un dispositivo de medición de temperatura industrial puede ser una sonda, un termómetro industrial, un sensor, un transmisor, un convertidor o un indicador. En una cadena completa, la sonda mide la temperatura y, a continuación, el transmisor o el convertidor transforma la señal en información que puede ser procesada por un controlador lógico programable, una pantalla o un sistema de supervisión.
A diferencia de los termómetros destinados al público en general, los instrumentos industriales están diseñados para funcionar en entornos exigentes en los que las condiciones de presión, vibración, corrosión o temperatura son especialmente severas.
El sensor o la sonda detecta la temperatura en el punto de medición. A continuación, el transmisor convierte la señal procedente de dicha sonda en una señal estándar, por ejemplo, de 4-20 mA, con el fin de transmitir la temperatura medida a un sistema de control. El transmisor también puede ofrecer funciones de visualización, configuración y diagnóstico.
Para elegir un sensor de medición, hay que tener en cuenta el rango de temperatura, la precisión esperada, el fluido que se va a medir, la presión, el entorno, el tiempo de respuesta, el tipo de montaje y la señal de salida necesaria.
Un convertidor de temperatura permite adaptar la señal de una sonda o un sensor a un controlador lógico programable (PLC), un sistema de control distribuido (DCS), un visor o un sistema de adquisición de datos. Puede convertir, aislar, amplificar o linealizar la señal para garantizar una medición más fiable y más fácil de interpretar.
Para garantizar la fiabilidad de una medición de temperatura, es necesario elegir un dispositivo adecuado para la aplicación, instalar correctamente el punto de medición, proteger el sensor si es necesario, utilizar una señal compatible con el sistema de control y prever una calibración periódica. La calidad del cableado, el aislamiento de la señal y la protección contra las interferencias eléctricas también son importantes.
La medición de la temperatura se utiliza en los sectores de la energía, la química, la petroquímica, la industria agroalimentaria, la industria farmacéutica, la metalurgia, el tratamiento de aguas, los servicios industriales, los hornos, las calderas, las redes de vapor, las instalaciones de refrigeración y los procesos de fabricación que requieren un control térmico preciso.
La temperatura se puede expresar en varias unidades.
El grado Celsius (°C)
El grado Celsius es la unidad de referencia en la industria. Esta escala se basa en dos puntos físicos:
El kelvin (K)
El kelvin es la unidad oficial del Sistema Internacional. Su origen se corresponde con el cero absoluto (-273,15 °C), límite teórico en el que la energía térmica de las partículas alcanza su valor mínimo.
Algunas aplicaciones de laboratorio, investigación o criogenia utilizan directamente esta unidad.
Fuji Electric ofrece una gama completa de instrumentos para la medición de la temperatura industrial: transmisores, convertidores, acondicionadores de señal, indicadores, pantallas, sondas y accesorios. Estas soluciones permiten medir, convertir, visualizar y transmitir la temperatura en diversos entornos industriales.
Tanto si busca un dispositivo de medición de temperatura para una instalación nueva, una sustitución, una modernización de un sistema de automatización o una aplicación específica, nuestros equipos le ayudarán a elegir la solución que mejor se adapte a las necesidades de su proceso.
Nuestros equipos le ayudan a elegir la solución más adecuada para su aplicación, las funcionalidades que busca y el rendimiento esperado, con el fin de obtener valores de temperatura fiables a largo plazo.
El equipo comercial está a su disposición para ayudarle con sus proyectos.
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