Existen numerosas diferencias entre los RTD y las termocuplas, ya que cada tipo de dispositivo tiene sus propias ventajas y desventajas según la aplicación. En una aplicación típica de la industria de procesos, ambos tipos de dispositivos de medición de temperatura están conectados a un PLC o a un DCS.
Los sistemas de control emplean módulos o tarjetas de E/S para la conexión de los dispositivos de campo. Estos módulos consisten básicamente en un ADC, el cual convierte las señales analógicas enviadas por los dispositivos de campo en valores digitales. Estas variables se envían al mapa de E/S del controlador donde se evalúan y, en función de su valor, proporcionan la información requerida por el controlador para operar los dispositivos de control finales, creando así un lazo cerrado de control.

El conjunto de módulos de E/S del controlador se conoce como “sistema de E/S”. Este sistema cuenta con diversos modelos de tarjetas de E/S adecuados para tipos igualmente diversos de señales de entrada y salida. Los tipos de señales de E/S más utilizados son las entradas y salidas digitales, las que se utilizan para el accionamiento de válvulas solenoides y el monitoreo de su posición mediante la retroalimentación de los sensores de proximidad. Dos sensores de posición (para las dos posiciones de válvula posibles: encendido/abierto o apagado/cerrado) suelen estar asociados a una salida digital.
Para las señales analógicas, los primeros sistemas de control utilizaban señales analógicas de 1-5 V, pero este tipo de señal es muy sensible a las caídas de tensión en la mayoría de las aplicaciones. Por esta razón, los módulos analógicos de E/S de 1-5 V ahora se encuentran generalmente en controladores pequeños y/o económicos, mientras que el tipo de señal analógica más utilizado en la industria es el lazo de corriente de 4-20 mA.

Los lazos de corriente de 4-20 mA son mucho menos susceptibles a las caídas de voltaje, al ruido eléctrico o a las perturbaciones debidas a EMC, por lo que son adecuados para tramos de cable más largos. Además, pueden suministrar energía a los dispositivos de campo a través del lazo de corriente (si la potencia requerida está entre un mínimo de 9,6 y un máximo de 480 mW).

Los fabricantes de controladores ofrecen módulos de entrada especialmente diseñados para que puedan recibir señales de milivoltios en el caso de termocuplas o variaciones de miliohmios en el caso de RTD.
Estos módulos especiales son más caros que las tarjetas de entrada de 4-20 mA y, por lo tanto, se utilizan preferentemente en aplicaciones especiales en las que los sensores de temperatura están ubicados cerca del sistema de E/S del controlador y/o se requiere una medición de temperatura de alta precisión. La razón de su mayor precio se debe a la alta sensibilidad que deben tener para poder detectar, con suficiente precisión, las pequeñas variaciones de señal que entregan los sensores de temperatura.

Además, los sensores de temperatura no son adecuados para aplicaciones con tramos de cable largos, ya que estas señales son muy sensibles a las caídas de tensión y a los problemas de compatibilidad electromagnética y, en el caso de las termocuplas, los costos del cableado pueden resultar excesivos debido a la necesidad de utilizar cables compensados o de extensión.
Por estas razones, en la mayoría de las aplicaciones, el método más conveniente consiste en utilizar transmisores de temperatura de 4-20 mA.

Los transmisores de temperatura son dispositivos que toman la señal correspondiente a la variable que se está midiendo mediante un transductor, y luego la pasan a un ADC, donde se convierte en un valor digital.
Este valor es procesado por el microprocesador del transmisor, el cual evalúa la señal y realiza tareas tales como linealización, compensación de temperatura y otras tareas de acondicionamiento. A continuación, el valor digital procesado pasa por un segundo ADC, que convierte el valor digital en una señal de corriente analógica de 4-20 mA.

Existen varias ventajas en el uso de transmisores de temperatura para sensores de temperatura:

Por lo tanto, la mejor práctica para las mediciones de temperatura industrial es convertir cualquier señal procedente de termocuplas y/o RTD en un lazo de corriente de 4-20 mA lo más cerca posible del punto de medición.

Un factor que puede dificultar la implementación de esta práctica es la presencia de ambientes de alta temperatura.
Los transmisores de temperatura tienen el mismo rango de temperatura de funcionamiento general que otros tipos de dispositivos electrónicos de campo, el cual suele estar en el rango de -40 a 85 ⁰C
La exposición a temperaturas más altas o bajas que las especificadas por el fabricante puede tener efectos negativos en la vida útil de la electrónica del transmisor. En estos casos, las soluciones disponibles se basan en el aumento de la distancia de separación entre el transmisor de temperatura y el sensor de temperatura.
Para cumplir con este requisito, hay diferentes opciones disponibles, según el tipo de transmisor.

Las primeras generaciones de transmisores de temperatura eran dispositivos analógicos que utilizaban potenciómetros para establecer funciones como calibraciones, rangos y configuración de cero y span. Los técnicos tenían que usar un destornillador y un multímetro para configurar estos primeros transmisores, y como se sabe, los potenciómetros son propensos a sufrir desgaste a lo largo del tiempo.
Además, el acondicionamiento de la señal necesario para transformar la salida del sensor de temperatura en una señal de 4-20 mA se realizaba utilizando componentes analógicos. En muchos casos, este modo de funcionamiento era la causa de señales imprecisas o incluso falsas.

Los transmisores digitales han mejorado la precisión de la medición, el rendimiento del dispositivo y la exactitud a niveles que no eran posibles con los diseños anteriores.
En un transmisor digital, el primer ADC toma la señal de milivoltios o de miliohmios del transductor de temperatura y la convierte en un valor digital de dieciséis bits (las versiones anteriores usaban ocho bits y las versiones más nuevas pueden usar hasta veinticuatro). Esta conversión ofrece un intervalo de 216 valores (de 0 a 65.536).
Los valores digitalizados correspondientes se envían al microprocesador del transmisor, que realiza diversas operaciones matemáticas y de acondicionamiento de la señal, como la linealización, la compensación de la unión fría o el cálculo de una señal RTD de tres hilos, entre otras.
Una vez realizadas estas operaciones, el valor digital se envía al segundo ADC, que lo transforma en un valor de corriente en el rango de 4-20 mA.
En la actualidad, los transmisores analógicos de 4-20 mA se han convertido en dispositivos totalmente digitales, e incorporan protocolos de comunicación digital como HART, Foundation Fieldbus, Profibus PA o Ethernet APL.
Esta práctica transforma a los sensores de temperatura simples en dispositivos de campo inteligentes, lo que permite configurarlos, parametrizarlos y ponerlos en marcha de forma remota utilizando soluciones de software de gestión de activos. Estos equipos ofrecen diagnósticos remotos, una funcionalidad que ahorra tiempo y que, en la práctica, elimina la necesidad de acceder al dispositivo montado en el campo. Esta práctica es equivalente a la que se realiza en TI: el mantenimiento remoto de la infraestructura de red.
Los transmisores digitales ofrecen la capacidad de enviar más de una variable al sistema de control. Por ejemplo, los transmisores HART pueden enviar hasta cuatro variables, la primera (llamada “variable primaria”) se puede enviar como una señal de 4-20 mA con las variables secundaria, terciaria y cuarta como variables SV, TV y QV. Estas tres variables adicionales siempre se envían como valores digitales a través del protocolo de comunicación HART superpuesto al lazo de 4-20 mA.
Los transmisores totalmente digitales también mejoran la exactitud y precisión de la señal porque utilizan un solo ADC para digitalizar la señal proporcionada por el transductor del sensor y enviar directamente el valor digitalizado al controlador. Incluso pueden entregar el valor medido en las unidades de ingeniería requeridas. Los transmisores totalmente digitales eran ampliamente disponibles durante la era de auge de los buses de campo definidos por IEC 61158-2, y se espera que su uso vuelva a ganar popularidad a medida que la tecnología Ethernet APL esté disponible en el mercado.

Las termocuplas y RTD se emplean generalmente para medir temperaturas en entornos agresivos. Para proteger los sensores, no se exponen directamente al entorno de la aplicación, sino que se montan dentro de carcasas protectoras conocidas como “termovainas”.
Las termovainas están hechas de diversos tipos de acero inoxidable, dependiendo de si el entorno de medición contiene sustancias corrosivas o no. Para aplicaciones de alta temperatura, las termovainas pueden construirse utilizando aleaciones especiales o materiales cerámicos.
El uso de metales es la mejor manera de garantizar que los sensores de temperatura estén expuestos a la misma temperatura que el entorno medido. También permiten instalar los sensores lo más cerca posible del núcleo del entorno de medición.
Una posible consecuencia no deseada del uso de termovainas es que el transmisor puede quedar expuesto a altas temperaturas.
Un transmisor de temperatura que está expuesto a temperaturas más altas que las máximas especificadas para el dispositivo generalmente comienza a desaparecer aleatoriamente de la lista en vivo de dispositivos conectados al controlador.
Después de una exposición prolongada a temperaturas por encima del rango nominal del dispositivo, los componentes electrónicos comienzan a envejecer a un ritmo más alto de lo esperado.
Para evitar este problema, las prácticas habituales se basan en aumentar la distancia entre el sensor de temperatura y el transmisor. Esto se puede realizar de diferentes maneras.
Una de las formas más sencillas de proteger el compartimento de conexión de la cabeza de la termovaina, cuando se expone a temperaturas que superan la temperatura máxima permitida del transmisor, es el uso de un tubo de extensión.
Las extensiones de sensor son tubos metálicos con extremos roscados que aumentan la distancia entre el punto de conexión de la termovaina y el transmisor correspondiente, preservando así los componentes electrónicos de la exposición a niveles de temperatura nocivos que pueden afectar negativamente su vida útil proyectada.

Las termovainas se pueden montar mediante una conexión roscada, una conexión soldada o diferentes tipos de conexiones bridadas que ofrecen una flexibilidad adicional. Permiten a los usuarios finales reemplazar fácilmente un RTD o TC dañado o desgastado sin tener que interrumpir el proceso.
Un factor que debe ser considerado en la selección del método de conexión de la termovaina, es que todas ellos tienen un impacto en la capacidad de resistencia a la presión de la tubería o del recipiente de proceso cuya temperatura interior estamos tratando de medir. Para aplicaciones de alta presión, se recomiendan el uso conexiones de termovaina soldadas.
Las conexiones roscadas son las más utilizadas porque son las más sencillas de instalar y permiten una rápida instalación o sustitución del sensor de temperatura. Pero no se utilizan en aplicaciones de alta presión o que impliquen el uso de sustancias tóxicas, explosivas o corrosivas porque son las más propensas a sufrir fugas.
Las conexiones bridadas están diseñadas para atornillarse a una brida de acoplamiento instalada en el recipiente, ofrecen resistencia a alta presión, fácil instalación y reemplazo, pero son el método de instalación más costoso.

Se debe tener cuidado en el cálculo de la longitud de inserción del termovaina.
Aunque la posición ideal para la punta de la termovaina sería en el centro del recipiente o tubería donde estamos instalando el accesorio, esto no es adecuado para aplicaciones donde hay un flujo rápido de la sustancia ya que el flujo afecta la transmisión de calor desde la termovaina hasta el sensor de temperatura.
Otro factor que puede afectar la longitud de inserción es la presencia de sólidos en suspensión en el flujo, lo que podría dañar la sonda.
Los sensores accionados por resorte permiten su fácil reemplazo en caso de falla del sensor y también aseguran un buen contacto entre el sensor y la termovaina.