Señales Analógicas Capítulo 3

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En las dos entradas anteriores, hemos adquirido unos conocimientos básicos a la hora de trabajar con señales analógicas y ahora vamos a consolidar como se transmite la información en los lazos de corriente.

Para empezar, debemos tener claro la trazabilidad de la señal y la información que transmite. Para ello debemos saber que la señal analógica que genera el instrumento, es proporcional al rango de éste, y para asimilar este concepto y otros vamos a realizar un ejemplo:

Ejemplo de Instrumento a dos (2) hilos de 4-20 mA y 0-100% (unidades de ingeniería).

Este instrumento mide la posición de apertura de una válvula de regulación y como es a 2 hilos, el esquema que utilizaremos para su conexión será el presentado en el Capítulo 2.

LAZO_2HILOSEn el lazo tipo que vamos a usar disponemos de dos tipos de elementos, por un lado los que pueden necesitar una configuración y los que son elementos de paso pasivo:

  • Elementos de paso pasivos: fusibles y protección contra sobretensiones.
  • Elementos Configurables: instrumento, separador galvánico y PLC o PAC.

Estos último deben de transmitir la señal de manera proporcional, aún cuando se convierta de un tipo de señal a otra y deben de mantener la proporcionalidad entre la señal generada y la información que transmite.

Vamos a ver lo comentado en el párrafo anterior, en el ejemplo que nos ocupa:

  • Instrumento que mide la posición de una válvula de regulación. Este equipo genera una señal de 4-20 mA que es proporcional a la posición de la válvula, es decir, cuando ésta se encuentra cerrada (0 %) nos entrega 4 mA y cuando su posición es completamente abierta (100 %) genera 20 mA.
  • Separador Galvánico, en este ejemplo este equipo sólo tienen la función de aislar y no realiza ninguna conversión, por ello debe realizar la transmisión de forma “transparente”, es decir, la intensidad que tenga en su primario, es la que tendrá en su secundario, por ello su configuración será Primario (4-20mA)/ Secundario (4-20 mA), pero configuralo así tiene un pequeño problema, y es que perderíamos la funcionalidad de hilo o bucle abierto, comentada en el Capítulo 1: “Respecto al uso de las señales con un valor inferior distinto a cero (4/20mA, -10V/+10 V, -5/5 V), presentan la ventaja de poder vigilar si se abre el lazo o existe un fallo en la alimentación del mismo”, esta funcionalidad se consigue gracias a que el valor de señal de intensidad bajo es 4 mA y podemos discriminar el cero de unidades de ingeniería  que sería 4 mA con el cero de intensidad (0 mA) que sería el lazo abierto. Por lo anteriomente indicado, si configuramos el separador 4-20 mA/4-20 mA, cuando tengamos lazo abierto en el primario del separador (0 mA), éste truncaría la señal en el secundario a 4 mA y entonces el PLC o PAC no identificaría un lazo abierto, por ello la configuración indicada para no perder esta funcionalidad tan importante en lazos de corriente 4-20 mA, sería Primario 0-20 mA/ Secundario  0-20 mA.
  • PLC o PAC, la configuración de este equipo dependerá de la marca y modelo que usemos, teniendo siempre en cuenta los puntos comentados en los párrafos anteriores, permitir la razonabilidad inferior y mantener la propocionalidad entre la señal eléctrica y las unidades de ingeniería. Por ejemplo, en un PAC ControlLogix de Allen Bradley en una tarjeta 1756-IF16, la configuración para este ejemplo sería la siguiente:

0_100_EA

Ahora vamos a presentar dos fórmulas muy sencilas, pero de gran utilidad a la hora de trabajar con lazos 4-20 mA y unidades de ingeniería sin cero suprimido o elevado, éstas además también se puede usar para lazos 0-20 mA adaptándolas:

  • Fórmula para calcular los mA a partir de las unidades de ingeniería:

fórmula_mAAplicando la fórmula anterior, para los siguientes valores de ingeniería tendremos los siguientes mA:

mA

  • Fórmula para calcular las unidades de ingeniería a partir de los mA:

fórmula_uds_ingAplicando la fórmula anterior, para los siguientes valores de mA tendremos las siguientes unidades de ingeniería:

uds_ing

Para finalizar esta entrada, vamos a hacer un pequeño resumen de las características y configuración de los equipos:

INSTRUMENTO. 2 hilos 4-20 mA y rango de 0-100 %.

SEPARADOR GALVÁNICO. Configurado Primario 0-20 mA / Secundario 0-20 mA.

PAC. 4 mA para 0% y 20 mA para 100% y el rango de entrada de 0 mA a 20 mA.

En la siguiente entrada veremos el análisis y resolución de averías y modos de fallos típicos.

Saludos!!!.

12 thoughts on “Señales Analógicas Capítulo 3

  1. Bravo!!!
    Perfectamente explicado!!!.
    Voy a recomendar tu blog a todos los alumnos que pasan por mis cursos de Automatización.
    Estás realizando un trabajo excelente

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