TRANSMISORES

Los transmisores son instrumentos que captan la

variable de proceso y la transmiten a distancia hacia
un instrumento receptor indicador, registrador,
controlador o una combinación de estos. Estos generan una señal
de salida normalizada por la SAMA (Scientific Apparatus Makers
Association), la cual varía linealmente para el campo de medida
del 0% al 100% de la variable de proceso.

Con los sensores y transmisores se realizan las operaciones de medición en el

sistema de control. En el sensor se produce un fenómeno mecánico, eléctrico o similar,
el cual se relaciona con la variable de proceso que se mide.; el transmisor a su vez,
convierte este fenómeno en una señal que se puede transmitir y, por lo tanto, ésta tiene
relación con la variable de proceso.

Como los transmisores deben ser ajustados de acuerdo al rango de la variable

que se va a medir, es necesario definir una serie de conceptos preliminares:
Escala: Definida por los valores superior e inferior de la variable a medir en el proceso.
Por ejemplo, un transmisor que se calibra para medir la presión entre 20 y 50 psig de un
proceso.

Rango: Diferencia entre el valor superior e inferior de la escala.

Limite inferior del rango (LRL): Límite inferior al cual puede ajustarse el rango de un
instrumento para que sea capaz de medirlo.

Límite superior del rango (URL): Límite superior al cual puede ajustarse el rango de
un instrumento para que sea capaz de medirlo.

Valor inferior del rango (LRV): Mínimo valor al cual se ajusta un instrumento para que
sea capaz de medirlo.
Valor superior del rango (URV): Máximo valor al cual se ajusta un instrumento para
que sea capaz de medirlo.

Rango de elevación del “cero”: Rango en el cual, el valor mínimo (“cero”) de la

variable medida es mayor que el LRV del instrumento.

Rango de supresión del “cero”: Rango en el cual, el valor mínimo de la variable

medida es menor que el LRV del instrumento, haciendo que el instrumento sea capaz
de medir valores pequeños de la variable sin realizar un ajuste.

Alcance instrumental: Máxima diferencia que puede existir entre el URV y el LRV de
un instrumento en particular.

Elevación del “cero”: Magnitud en la que el “cero” de la variable medida, está por
encima del valor inferior del rango del instrumento, puede expresarse tanto en unidades
de la variable medida o en porcentaje respecto al alcance instrumental.

Supresión del “cero”: Magnitud en la que el “cero” de la variable medida, está por
debajo del valor inferior del rango del instrumento, puede expresarse tanto en unidades
de la variable medida o en porcentaje respecto al alcance instrumental.

Relación de supresión: Relación entre el LRV del instrumento y su alcance.

ESQUEMA FUNCIONAL DE LA TRANSMISIÓN

Energía Auxiliar
Señal de Señal de
entrada salida
Elemento primario Transductor Unidad de Receptor / Controlador
(Sensor) Conversión

Transmisor
 Elemento primario: Instrumento de medición que transforma la energía
característica del proceso (variable física) en otra que puede ser medida (variable de
ingeniería), sin indicar o registrar su magnitud, tal es el caso de un termopar o una placa
de orificio.

Transmisor: Instrumento que recibe el fenómeno producido en el sensor y lo

transforma en una señal normalizada que se pueda transmitir y que sea proporcional a
la variable de proceso. Este equipo está instalado en el mismo lugar del proceso y está
formado por dos partes:
a) Transductor: En ocasiones llamado elemento motor, transforma la señal de
entrada en una nueva señal que puede ser mecánica (desplazamiento, fuerza,
etc.) ó eléctrica.
b) Unidad de conversión: Es el elemento encargado de la transmisión, recibe la
señal transformada por el transductor, además de una energía auxiliar, para así
producir una señal de salida directamente proporcional a la señal de entrada.

Receptor: Es el instrumento que mide la señal de salida para medir o controlar la

variable de proceso.

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN TRANSMISOR

X u + e Y
M F A
-

r
R

Donde:
M: Transductor.
u: Señal transformada, m=A·X.
F: Detector de desequilibrio, determina el error.
e: Error entre la señal transformada y la señal de salida, e= m-r .
A: Amplificador de alta ganancia, el cual amplifica la señal de error.
R: Elemento de realimentación, el cual transforma la señal de salida.
 Al aplicar las leyes del álgebra de bloques, la función de transferencia de un
transmisor estará definida por:
Y(s) A·M
G T (s) = =
X(s) 1 + A·R

Como A, R y M son constantes, la función de transferencia del transmisor será

otra constante, denominada ganancia del transmisor (KT).
G T (s) = K T

La respuesta dinámica de la mayoría de los sensores/transmisores es mucho más

rápida que la del proceso; en consecuencia, sus constantes de tiempo y tiempo muerto
se pueden considerar despreciables y, por tanto, su función de transferencia la da la
ganancia pura.

GANANCIA DEL TRANSMISOR

La ganancia de un transmisor puede ser determinada como el cambio en la salida
o variable respuesta entre el cambio en la entrada o función de forzamiento, y es fácil
de obtener si se conoce el rango de calibración del equipo. Suponiendo que la escala
de un transmisor eléctrico va de 0-200 psig, la ganancia del trasmisor puede expresarse
de la siguiente manera:
mA
20

(20 − 4)mA 16mA mA

KT = = = 0.08
(200 − 0)psig 200psi psi KT
4

0 200 psig
LRV URV

Si se considera un equipo transmisor neumático de temperatura, con escala de

100-300 ºF, la ganancia se determina como sigue:
psig
15

(15 - 3)psig 12psi psi

KT = = = 0.06
(300 - 100)º F 200º F ºF KT
3

100 300 ºF
LRV URV
 En los ejemplos se observa que la ganancia es constante, sobre todo el rango de
operación, lo cual es cierto para la mayoría de los transmisores, sin embargo, existen
algunos casos en lo cual esto no es cierto, tal es el caso se los transmisores
diferenciales de presión usados para la medición de flujo, donde la ganancia es
proporcional al cuadrado del índice de flujo volumétrico.

CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSMISORES

Los transmisores se clasifican según el tipo de señal de salida que generen:
neumáticas, electrónicas, digitales, hidráulicas y telemétricas, siendo las tres primeras
las más utilizadas en la industria. Las señales hidráulicas se utilizan ocasionalmente
cuando se necesita una gran potencia y las telemétricas cuando hay una distancia de
varios kilómetros entre el transmisor y el receptor. La adopción de un determinado tipo
de señal de transmisión dentro de una planta industrial, obliga a calibrar con la misma
señal el conjunto completo: transmisor, controlador, válvula de control y todos los
instrumentos accesorios que se utilicen.

Transmisor neumático
Los transmisores neumáticos generan una señal estándar que varía linealmente
de 3 a 15 psi para el campo de medida del 0% al 100% de la variable de proceso, la
energía auxiliar que utilizan es aire limpio y seco a una presión de 20 psig. Se basan en
el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en
una señal neumática. Este sistema consiste en un tubo neumático alimentado a presión
constante de 20 psig, con una restricción R en su salida en forma de tobera,
ocasionando que el flujo pueda ser obstruido por una lámina llamada obturador.

Estos transmisores a su vez se clasifican en: transmisores de equilibrio de

movimiento y transmisores de equilibrio de fuerza. Los transmisores de equilibrio de
movimiento, comparan el movimiento del elemento de medición asociado al obturador
con un fuelle de realimentación de la presión posterior de a tobera. El conjunto se
estabiliza según la diferencia de movimiento alcanzado, siempre a una posición de
equilibrio tal que exista una correspondencia lineal entre la variable y la señal de salida.
 Esta clase de transmisores son útiles en la transmisión de presión y temperatura,
donde los elementos de medida tales como tubos Bourdon, manómetros de fuelle,
elementos de temperatura de bulbo y capilar son capaces de generar un movimiento
amplio.

En los transmisores de equilibrio de fuerza, el elemento primario de medición

ejerce una fuerza que se equilibra con otra igual y opuesta producida por el transmisor
por medio de un conjunto de barras.

Una de las limitaciones del sistema de transmisión neumática es el retardo de la

transmisión de la señal a lo largo de la tubería, debido al volumen de aire necesario
para llenarla y a los efectos de la fricción sobre las perdidas de energía.

La transmisión es satisfactoria entre 60 y 180 m en tubos de 3/8”, sin embargo

pueden usarse para distancias mayores a 600 m si la exactitud del registro de
pequeños cambios no es importante.

SISTEMA TOBERA-OBTURADOR
 TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOVIMIENTOS

TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE FUERZA

Transmisor eléctrico
Los transmisores eléctricos generan una señal estándar que varía linealmente de
4 a 20 mA c.c. para el campo de medida del 0% al 100% de la variable de proceso y a
distancias de 200 m a 1 km, según sea el tipo de instrumento transmisor; esta señal
tiene un nivel suficiente y de compromiso entre la distancia de transmisión y la robustez
del equipo. Al ser continua y no alterna, elimina la posibilidad de captar perturbaciones y
está libre de corrientes parásitas. También pueden encontrarse equipos de transmisión
cuya señal de salida varía de 10 a 50 mA y de 1 a 5 V en corriente continua.

Estos trasmisores son generalmente de equilibrio de fuerza, los cuales consisten

en su forma más sencilla en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que actúan
dos fuerzas en equilibrio: la ejercida por el elemento mecánico de medición y la
electromagnética de una unidad magnética.
 El desequilibrio entre estas dos fuerzas da lugar a una variación de posición
relativa de la barra, excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de
inductancia o un transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con
cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y la fuerza generada
reposiciona la barra de equilibrio de fuerza y completa así un circuito de realimentación
variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de la variable del
proceso.

La relación de 4 a 20 mA c.c en un transmisor eléctrico, es de 1 a 5, igual a la

razón existente de 3 a 15 psi en un transmisor neumático, el nivel mínimo de 4mA (cero
vivo) elimina el problema de corrientes residuales, es posible detectar una avería por
corte de un hilo y permite diferenciar el ruido en la transmisión cuando la variable
medida se encuentra en su nivel más bajo. El nivel mínimo de la señal neumática no es
cero, sino 3 psi, con lo cual se consigue calibrar correctamente el instrumento,
comprobar su correcta calibración y detectar fugas de aire en los tubos de enlace con
los demás instrumentos neumáticos.

Transmisores inteligentes
Posee como elemento adicional un microprocesador, lo cual hace del transmisor
un equipo con funciones adicionales incorporadas a la medida exclusiva. La señal de
salida es eléctrica de 4 a 20 mA o señal de salida digital. Estos permiten correcciones
precisas a las no linealidades de los sensores, tienen la posibilidad de autocalibración y
de cambiar el rango de medida in situ, así como un ajuste rápido desde un panel de
control.
 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS DE LOS TRANSMISORES
Transmisor Señal Precisión Ventajas Desventajas
• Rapidez • Aire limpio
• Sencillo • No guardan
información
• Útil a distancias
Neumático 3-15 psi ± 0,5%
limitadas
• Alto costo de
mantenimiento
• Sensible a vibraciones
Electrónico • Rapidez • Sensible a vibraciones
4-20 mA c.c. ± 0,5%
convencional
• Mayor precisión • Lento
• Intercambiable
• Fiable
Electrónico
4-20 mA c.c. ± 0,2% • Amplio campo de
Inteligente
medida
• Bajo costo de
mantenimiento
• Mayor precisión • Lento
• Estable • Falta normalización de
• Fiable comunicaciones
• Autodiagnóstico • No intercambiable con
Electrónico • Comunicación otras marcas
Inteligente Digital ± 0,1% bidireccional
Señal Digital • Configuración remota
• Amplio campo de
medida
• Bajo costo de
mantenimiento

CALIBRACIÓN DE UN TRANSMISOR
Un transmisor puede calibrarse para detectar valores de la variable en un rango
reducido y comprendido entre el límite inferior y superior del rango. Como se mencionó
anteriormente, los valores extremos que puede medir un transmisor calibrado se les
designa como valor superior del rango (URV) y valor inferior del rango (LRV) y definen
el rango de instrumento para el ajuste realizado en una calibración.

La calibración de transmisores consiste en ajustar su señal de salida para alcanzar

un valor deseado (señal normalizada), dentro de una tolerancia específica y para un
valor particular de la entrada, el cual estará determinado por el rango de la variable en
condiciones normales de operación.
 Dicha calibración se realiza mediante el giro de dos tornillos: uno varía el LRV
(Ajuste de cero) y el otro modifica el tendido (span). La manipulación del tornillo del cero
desplaza el LRV sin alterar el tendido, mientras que la manipulación del otro tornillo
(span) modifica el span, variando tanto el LRV como el URV; esto hace que se deba
verificar sucesivamente estos dos valores, durante todo el proceso de calibración, hasta
obtener los valores deseados para el LRV y el URV.

ELEVACIÓN Y SUPRESIÓN DE CERO

Tomando como punto de referencia la localización del proceso, los términos
elevación y supresión de cero, solamente definen la posición relativa del equipo
transmisor. Si el transmisor está colocado por debajo del punto de medición en el
proceso, existirá una presión adicional debido a una columna hidrostática de líquido que
debe ser eliminada, en tal sentido se habla de supresión de cero, a fin de estimar el
valor real de la variable medida.

Por otra parte, cuando el transmisor está colocado por encima del punto de
medición en el proceso, la señal que entra al transmisor será menor a la que sale del
proceso, debido a que existe una columna de líquido negativa que creará una presión
de vacío a la entrada del transmisor. En estas condiciones se debe elevar el cero, a fin
de hacer despreciable el efecto de la columna hidrostática negativa.

Cuando se realiza una supresión de cero, la señal que viene del proceso se debe
conectar a la cámara de alta presión del transmisor (High Pressure: HP) y para
elevación de cero, esta señal se debe conectar a la cámara de baja presión (Low
Pressure:LP).