Diferencias entre sensores y transmisores: un análisis sistemático desde la definición técnica hasta la aplicación en ingeniería

En la automatización industrial, el control de procesos y los sistemas de instrumentación, “sensor” y “transmisor” son dos términos de uso muy frecuente.

En la comunicación y en las aplicaciones prácticas, a menudo se utilizan de forma indistinta, e incluso se consideran como dos nombres diferentes para el mismo tipo de equipo. Sin embargo, desde la definición técnica, la forma de la señal y el nivel de aplicación en ingeniería, los sensores y los transmisores están estrechamente relacionados, pero presentan diferencias esenciales.

Comprender correctamente estas diferencias es una base importante para la selección de instrumentos, el diseño de sistemas y el análisis de fallas.

Comprensión de sensores y transmisores desde la perspectiva de la instrumentación térmica y de procesos

Tanto los sensores como los transmisores tienen su origen en el sistema de instrumentación térmica y de automatización.

Si se analiza literalmente la palabra “sensor”, su contenido técnico se vuelve más claro:

Sensar: percepción de la magnitud física medida
Convertir: transformación de la magnitud física percibida en otra forma de energía o señal
Transmitir: envío de la señal convertida al sistema posterior

Desde el punto de vista lógico, la percepción es la base, la conversión es el medio y la transmisión es el objetivo.

Definición y contenido técnico de los sensores

Definición de sensor según normas nacionales

De acuerdo con la norma nacional GB7665—87:

Un sensor es un dispositivo o elemento capaz de percibir una magnitud medida específica y convertirla, conforme a una determinada ley, en una señal utilizable; generalmente está compuesto por un elemento sensible y un elemento de conversión.

Esta definición resalta tres características clave del sensor:

Capacidad de percibir la magnitud física medida
Capacidad de convertirla siguiendo una ley definida
Salida en forma de “señal utilizable”, sin limitarse necesariamente a una señal estándar

Composición básica de un sensor

Desde el punto de vista estructural y funcional, un sensor suele estar compuesto por dos partes:

Elemento sensible
Entra en contacto directo con el medio o el objeto medido, y se utiliza para percibir magnitudes físicas no eléctricas como temperatura, presión, nivel, caudal y composición de gases.

Elemento de conversión
Convierte los cambios físicos generados por el elemento sensible en señales eléctricas u otras formas de señal.

Las señales de salida más comunes de los sensores incluyen:

2.0 mV/V
3.33 mV/V
Variaciones de resistencia o capacitancia
Señales de frecuencia, entre otras

Estas señales suelen caracterizarse por su baja amplitud y falta de estandarización, lo que dificulta su uso directo para transmisión a larga distancia o su conexión directa a sistemas de control.

Definición y posicionamiento funcional de los transmisores

Definición estándar de transmisor

Según las normas nacionales y la explicación de la Enciclopedia China:

Se denomina transmisor al dispositivo cuya salida es una señal estándar especificada.

Un transmisor es un sensor cuya salida es una señal estándar.

De ello se desprende que el transmisor no es un concepto independiente del sensor, sino una forma de producto desarrollada sobre la base del sensor.

Funciones principales del transmisor

Las principales funciones de un transmisor incluyen:

Recepción de señales no estándar o débiles procedentes del sensor
Amplificación, linealización, compensación y aislamiento de la señal
Emisión de una señal estándar unificada, adecuada para transmisión a larga distancia

Las señales de salida estándar más utilizadas en la industria incluyen:

4–20 mA
0–5 V
0–10 V
1–5 V
0.5–4.5 V

Entre ellas, la señal de corriente 4–20 mA se ha convertido en la forma estándar más ampliamente utilizada en la industria de procesos gracias a su alta inmunidad al ruido y su idoneidad para transmisiones a larga distancia.

Diferencias esenciales entre sensores y transmisores

Diferencias en el nivel funcional

El sensor se centra en la percepción de la magnitud física y la conversión primaria
El transmisor se centra en la estandarización de la señal y su transmisión en aplicaciones de ingeniería

Puede entenderse de la siguiente manera:

El sensor se encarga de “medir con precisión”,
El transmisor se encarga de “transmitir lejos y funcionar de forma estable”.

Diferencias en la forma de la señal de salida

Las señales de salida de los sensores suelen presentar las siguientes características:

No estandarizadas
Baja amplitud
Susceptibles a interferencias

Las señales de salida de los transmisores, en cambio, presentan:

Estandarización
Mayor intensidad de señal
Adecuación para transmisión a larga distancia

En los entornos industriales, los sistemas de control normalmente solo reciben señales de transmisores, y no señales directas de sensores sin acondicionar.

Diferencias en el cableado y la alimentación

Los sensores presentan mayor diversidad en cuanto a alimentación y cableado:

Dos hilos
Tres hilos
Cuatro hilos
Salida activa o pasiva

Los transmisores utilizan principalmente el sistema de dos hilos, en el que la alimentación y la señal comparten el mismo lazo, lo que facilita la integración del sistema y el cableado en campo.

Posicionamiento dentro de los sistemas de instrumentación

En los sistemas de automatización, tanto los sensores como los transmisores pertenecen a la instrumentación primaria, encargada de la adquisición y conversión de señales en campo.

La instrumentación secundaria (como indicadores, PLC, DCS, registradores, etc.) se utiliza para:

Visualización de señales
Cálculo y control
Alarmas y enclavamientos
Almacenamiento y análisis de datos

Cuando el sensor y el circuito de acondicionamiento de señal se integran en un solo dispositivo y este emite directamente una señal estándar, dicho equipo suele denominarse transmisor integrado o transmisor inteligente.

Tendencias de desarrollo de los transmisores inteligentes

Con el desarrollo de la electrónica y de las comunicaciones digitales, los transmisores modernos ya no son simples dispositivos de amplificación de señales.

Los productos representados por los transmisores inteligentes Nexisense suelen contar con las siguientes características:

Conversión A/D de alta precisión
Compensación digital y funciones de autodiagnóstico
Parámetros configurables
Señales de comunicación digital superpuestas sobre 4–20 mA

Esta estructura integrada permite que el equipo disponga tanto de la capacidad de adquisición de datos propia de la instrumentación primaria como de parte de la capacidad de procesamiento inteligente de la instrumentación secundaria.

Importancia práctica en la selección de equipos de ingeniería

En la práctica de ingeniería, la elección entre un sensor o un transmisor suele depender de los siguientes factores:

Distancia de transmisión de la señal
Requisitos de inmunidad al ruido del sistema
Tipo de interfaz del sistema de control
Entorno de campo y condiciones de mantenimiento

Para la gran mayoría de los entornos industriales, la selección directa de transmisores con salida estándar es una solución más estable y fiable.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Puede un sensor conectarse directamente a un PLC?
En general, no se recomienda. La mayoría de los sensores emiten señales no estándar y débiles, que deben ser tratadas por un transmisor o un módulo de acondicionamiento de señal antes de conectarse a un PLC.

¿Un transmisor siempre incluye un sensor?
Sí. En esencia, un transmisor se basa en un sensor al que se le integran circuitos de procesamiento de señal y salida estandarizada.

Conclusión

Los sensores y los transmisores no son conceptos opuestos, sino unidades técnicas de distintos niveles funcionales dentro de la misma cadena de medición.

El sensor se encarga de la percepción y la conversión primaria
El transmisor se encarga de la salida estandarizada y de la aplicación en ingeniería

En los sistemas modernos de automatización industrial, ambos suelen existir en forma integrada.

Comprender correctamente las diferencias y relaciones entre sensores y transmisores no solo ayuda a la selección de instrumentos y al diseño de sistemas, sino que también mejora significativamente la estabilidad y la mantenibilidad del sistema.

Para aplicaciones que buscan fiabilidad y eficiencia en ingeniería, el uso de transmisores Nexisense maduros y estandarizados constituye una base importante para la construcción de sistemas de medición estables.