Sensores de temperatura para edificios: RTD, NTC o 0-10 V

La temperatura es la medición más común en un edificio, desde los circuitos de agua hasta el aire de conductos, de las estancias y el exterior. Elegir sensores de temperatura para automatización de edificios consiste sobre todo en decidir entre termorresistencias Pt100 y Pt1000, termistores NTC y transmisores con salida de 0-10 V o 4-20 mA. Esa elección determina qué módulo de entrada necesita, a qué distancia puede estar el sensor de él y qué precisión tendrá la lectura. A continuación comparamos las opciones, calculamos el efecto de la resistencia del cable y enumeramos qué módulos de entrada ICP DAS leen cada tipo de sensor.

Los tipos de sensor

Pt100 y Pt1000

Las termorresistencias de platino (RTD) siguen una curva estándar definida en IEC 60751. Una Pt100 tiene 100 Ω a 0 °C y una Pt1000 tiene 1000 Ω. Con el coeficiente estándar, la resistencia aumenta unos 0,385 Ω por kelvin en una Pt100 y 3,85 Ω por kelvin en una Pt1000. Los sensores de distintos fabricantes son intercambiables dentro de su clase de tolerancia, lo que convierte a las RTD en la opción habitual para circuitos de agua y cálculos energéticos.

Termistores NTC

La resistencia de un termistor NTC disminuye al aumentar la temperatura, y el cambio por kelvin es grande, por lo que la resistencia de los conductores apenas influye. La curva no es lineal y varía según el tipo: un NTC de 10 kΩ de un fabricante no coincide necesariamente con un NTC de 10 kΩ de otro. El módulo de entrada debe usar la curva exacta, o las lecturas pueden desviarse varios grados en los extremos del rango.

Transmisores de 0-10 V y 4-20 mA

Un transmisor combina un elemento sensor con electrónica que convierte la temperatura en una señal estándar dentro de un rango fijo, por ejemplo 0-50 °C. Necesita alimentación, normalmente de 24 V, pero cualquier entrada analógica puede leerlo. Las señales de tensión son sensibles a la caída de tensión y a las interferencias en cables largos. Un lazo de 4-20 mA es más robusto a distancia, y una corriente por debajo de 4 mA indica un cable roto.

Conexiones RTD a 2, 3 y 4 hilos

Con una conexión a 2 hilos, la entrada mide el sensor más la resistencia de ambos conductores. Una conexión a 3 hilos añade un tercer conductor para que el módulo pueda medir la resistencia de los cables y restarla, suponiendo conductores iguales. Una conexión a 4 hilos separa la corriente de medida de la detección de tensión y elimina casi por completo la resistencia de los cables.

Ejemplo práctico: un conductor de cobre de 0,5 mm² tiene unos 0,035 Ω por metro a 20 °C. En un circuito a 2 hilos, ambos conductores suman a la lectura:

Por tanto, una Pt100 a 2 hilos solo es aceptable con cables muy cortos. Una Pt1000 a 2 hilos suele ser suficiente para sensores de estancia y de conducto. Para tiradas largas, y para temperaturas de agua que alimentan cálculos energéticos, use conexiones a 3 o 4 hilos. La resistencia de los cables también varía con su temperatura, así que una corrección de desviación fija nunca es exacta.

Precisión: sensor, cable y módulo de entrada

El error total es la suma de la tolerancia del sensor, el efecto del cableado y el módulo de entrada. La clase B de IEC 60751 admite ±(0,3 + 0,005·|t|) °C, es decir ±0,4 °C a 20 °C, y la clase A admite ±(0,15 + 0,002·|t|) °C. La precisión de un módulo de entrada suele indicarse como porcentaje del rango a escala completa (FSR), así que conviértala usando el intervalo de temperatura del tipo de entrada seleccionado. Use cable trenzado y apantallado, mantenga los cables de sensor alejados de los cables de red y de motor, y conecte a tierra la pantalla por un solo extremo.

Comparativa de sensores de temperatura para automatización de edificios

Qué módulos de entrada ICP DAS leen cada sensor

Módulos RS-485 con Modbus RTU

• M-7015-G: 6 entradas RTD para Pt100, Pt1000, Ni120, Cu50, Cu100 y Cu1000, configurables por canal, con detección de hilo abierto.
• M-7015P-G: las mismas 6 entradas con eliminación de la resistencia de los cables para conexiones a 3 hilos, diseñado para la medición RTD a larga distancia.
• M-7033-G: 3 entradas RTD para Pt100, Pt1000 y Ni120 en conexión a 2, 3 o 4 hilos, con eliminación de la resistencia de los cables en modo de 3 y 4 hilos.
• M-7005-G: 8 entradas de termistor con tipos predefinidos y tipos definidos por el usuario introducidos como coeficientes de Steinhart, más 6 salidas de alarma.
• tM-TH8: 8 entradas de termistor aisladas, también con tipos definidos por el usuario.
• M-7017R-G: 8 entradas diferenciales para tensión de hasta ±10 V y para corriente; las entradas de corriente necesitan una resistencia externa de 125 Ω.

Módulos Ethernet con Modbus TCP

• ET-7015 y PET-7015: 7 entradas RTD para Pt100, Pt1000, Ni120, Cu100 y Cu1000 en conexión a 2 o 3 hilos, con eliminación de la resistencia de los cables a 3 hilos. El PET-7015 añade PoE según IEEE 802.3af.
• PET-7215: las mismas entradas RTD con un switch Ethernet de 2 puertos para el cableado en cadena.
• PET-7005: 8 entradas de termistor con tipos definidos por el usuario y 4 salidas digitales.
• PET-7017: 8 entradas de tensión o corriente seleccionables mediante puentes, para transmisores.

Otras opciones

Si el BMS usa BACnet/IP, el BNET-2310M lee directamente transmisores de 0-10 V en sus entradas analógicas de ±10 V. Si un controlador solo dispone de entradas de tensión o corriente, el acondicionador de señal SG-3013-G convierte un sensor Pt100, Pt1000 o Ni120 en 0-10 V o 4-20 mA. Para el clima de las estancias, el DL-10 informa de la temperatura (típicamente ±0,4 °C), la humedad y el punto de rocío por Modbus RTU.

Lista de comprobación antes de elegir

• Tipo de sensor y curva exacta: coeficiente de Pt100 o Pt1000, tipo de NTC o sus coeficientes de Steinhart
• Tipo de conexión (2, 3 o 4 hilos) y la tirada de cable más larga
• Precisión requerida en el punto de operación, incluida la clase de tolerancia del sensor
• Puntos por ubicación y red disponible: RS-485, Ethernet o PoE
• Protocolo en el lado del BMS: Modbus RTU, Modbus TCP o BACnet

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