fbpx

enero 23

[VIDEO] La señal 4-20mA y su proporción a variables fisicas: nunca esta de mas repasarlo + Ejemplos Practicos

Curso Práctico de Instrumentacion

45  comments

La forma mas popular para transmitir señales en instrumentacion industrial, aun hoy en dia, es el estandar 4 a 20 miliamperios DC. Esta es una señal estandar, que significa que la señal de corriente usada es usada proporcionalmente para representar señales de medidas o salidas (comandos).

Tipicamente, un valor de 4 miliamperios de corriente representa 0% de medida, y un valor de 20 miliamperios representa un 100% de la medida, y cualquier otro valor entre 4 y 20 miliamperios representa un porcentaje entre 0% y 100%.

Por ejemplo, si estamos calibrando un transmisor de temperatura a 4-20mA para medir rango de 50 a 250 grados C, podriamos representar los valores de corriente y temperatura como el siguiente grafico:

Esta señal de 4-20mA tambien es usada para sistemas de control para comandar posicionadores en una valvula de control o en variadores de velocidad. En estos casos, el valor de miliamperios no representa una medida del proceso, pero si un grado el cual el elemento final de control influye en el proceso. Tipicamente (pero no siempre !!) los 4 miliamperios comandan a cerrar la valvula de control o parar un motor, mientras que 20 miliamperios comandan a abrir totalmente una valvula de control o poner un motor a su maxima velocidad.

Por tanto, casi todos (aun hoy en dia) sistemas de control usan dos diferentes señales de 4-20mA: una para representar variables de proceso (PV) y una para representar comandos hacia un elemento final de control (la variable manipulada o MV).

La relacion entre estas dos señales depender enteramente de la respuesta del controlador. No hay razon para decir que las dos señales van a ser iguales, por que representan dos cosas totalmente diferentes. De hecho, si el controlador es de accion inversa, es totalmente normal que las dos señales sean inversamente proporcionales, cuando la señal de proceso PV de incrementa va hacia el controlador de accion inversa entonces la señal de salida se decrementara. Si el controlador es puesto en modo «manual» por el operador, la señal de salida no sera automaticamente proporcionada a la señal de entrada PV del todo, en cambio esta señal sera totalmente manipulada a gusto del operador.

Proporcionando señales 4-20mA a variables medidas

Una señal 4 a 20 mA representa alguna señal en una escala de 0 a 100 en porcentaje. Usualmente, es una escala lineal, como:

Siendo una funcion lineal, podemos usar la ecuacion de una recta para proporcional las señales medidas a sus respectivos valores de corriente:

y = mx + b

Donde:

y = Salida del intrumento

x = Entrada del Instrumento

m = Pendiente de la recta

b = punto de intercepto respecto a y (por ejemplo el «live zero» cero del rango del instrumento)

Una vez determinada los valores adecuados para m y b, podemos entonces usar esta ecuacion lineal para predecir cualquier valor para y dado un valor x, y vice-versa. Esto sera muy util para nosotros cuando busquemos determinar el valor de señal 4-20mA de salida de cualquier transmisor, o la posicion de vastago de una valvula ente una salida de señal 4-20mA, o cualquier otra correspondencia entre una señal 4-20mA y alguna variable fisica.

Antes que podamos usar la ecuacion para cualquier proposito, debemos determinar los valores de la pendiente (m) y el intercepto (b) apropiados para el intrumento que deseamos aplicar la ecuacion. Luego, veremos algunos ejemplos para hacer esto.

Para la ecuacion lineal mostrada, podemos determinar el valor de la pendiente (m) dividiendo el «rise» entre el «run» es decir los rangos en miliamperios (4-20mA) y rango de apertura (0 -100 %).

Para calcular el intercepto (b), todo lo que necesitamos hacer el resolver la ecuacion en un punto determinado (x – y). En este caso probamos el punto (0,4) es decir a 0% tenemos 4 miliamperios y calculamos:

Ahora que tenemos nuestra ecuacion completa podemos describir la relacion entre la señal 4-20mA y un señal de apertura 0-100%, podemos usarla para determinar cuantos miliamperios representan cuaquier porcentaje de señal. Por ejemplo, supongamos que necesitamos convertir un porcentaje de 34.7% a su correspondiente señal de corriente de 4-20mA, como se representa en la siguiente grafica

Entonces haríamos algo como esto:

Por tanto, 34.7% es equivalente a 9.552 miliamperios en una rango de señal de 4-20mA.

Quieres aprender mas de Instrumentacion?

Estamos lanzando en PRE-VENTA (con precio especial) nuestro entrenamiento en «Como Aprender Instrumentacion Industrial, facil). Si te gustaria saber mas de este entrenamiento y obtener una oportunidad de entrar en nuestro pre-lanzamiento, Click Abajo:

Curso de Instrumentacion Industrial

Vamos, COMENTA y COMPARTE ahora!.



Imagen CTA - Comenta

Jose Carlos Villajulca


Soy un apasionado Ingeniero Electrónico con especialización en Automatización, Control e Instrumentacion Industrial. Me encanta aprender cada dia, y sobre todo compartir mis conocimientos con el resto del mundo.

Tambien te podria interesar...

[VIDEO] Precisión e Histéresis

[VIDEO] Conoce al Controlador de tu Proceso (PID)

[VIDEO] Fallas en Proyectos con PLC: Revisa los relés de seguridad

  • SALUDOS
    TENGO UNA DUDA EN CASO DE USAR UN CAUDALIMETRO DE SALIDA DE 4 A 20 MA ESTE CAUDALIMETRO TIENE UNA ESPECIFICACIÓN DE 5 LTS/MIN HASTA 85 LTS/MIN COMO SERIA LA RELACIÓN DE ESTE .
    GRACIAS

    • 5lts/min – 4mA

      85lts/min 20ma

      Es decir calculas tu pendiente con esos datos y luego B lo calculas con el punto (5,4)

  • ESTIMADO ING JOSE CARLOS MUCHAS FELICIDADES POR TU ACTITUD DE SERVICIO PROFESIONAL
    ME SIRVIO MUCHISIMO EL TEMA DE LA SEÑAL DE 4 A 20mA ME DIDICO A LA VENTA DE PERIFERICOS DE AUTOMATIZACION VOY A DAR UN TEMA DE SEÑALES Y ESTO ME CAYO COMO ANILLO AL DEDO. GRACIAS

  • hola ing, lo felicito,en verdad es muy buena la informacion que nos brinda,me gustaria entender un poco mas sobre esto,podria escribirme a mi correo ?,un saludo corrdial

  • Siempre que busco información relevante en materia de automatización, control, electricidad, cálculos prácticos, etc. me encuentro en la web con tus explicaciones muy bien definidas y directas, lo que toda persona busca y siempre me dejas asombrado en la forma que explicas los contenidos…. como mencione..
    Te doy las gracias por compartir de forma generosa tus conocimientos, ya que personas como tu hacen día a día mejor a este planeta…..

    atte : «Estudiante de ingeniería en automatización y control industrial»

  • jose Carlos , como puedo tomar la señal de 4 a 20 ma y llevarla a litros /segundo en forma de monitoreo online a bajo costo por supuesto.

  • Que tal ingeniero. Podría explicar el caso de una señal analógica cuadrática que envia un transmisor de presión diferencial (0 a 0.25kg/cm2) para medir flujo (0 a 7000kg/h). Cómo calcular la corriente al 30%. Saludos

  • buenas. una pregunta.
    ¿como seria en gráfica una señal resultante de un sensor de temperatura sea PT100 o termopar. Tomando forma a ser entregada a un dispositivo de adquisición de datos?

  • Compañeros buen día agradezco que me pueda colaborar diciéndome cómo sería la fórmula matemática para calcular en porcentaje la señal de un instrumento con salida de 4-20 mA. Es decir partiendo de una salida de 4-20 mA saber cual es el porcentaje. Gracias.

  • Hola,
    jose Carlos, antes felicitarte por esta gran información, Tenemos una balanza de Faja de mineral microtech 2000 integrator, tiene salida analógica de 4 -20 mA donde esta configurado para leer el acumulado de pesado de mineral en un PLC. En el PLC lo recibe con modulo de entrada analógica 4 -20 mA. Los valores que displaya la balanza es incremental 83759.28……. al cabo de días tiene 87645.66, hasta aquí todo bien.
    El PLC es Micro 1100 se escala con la función SCL pero esta función NO scala valores de 5 dígitos y al variar el punto decimal los valores osilan demasiado ejemplo: 87645 cambia a 84222 y luego 8925.
    Se necesita lecturas del acumulado tal como lo muestra la Balanza en su display (83759.28……. al cabo de días tiene 87645.66.) como lograr. Gracias

  • tengo un control de nivel en un reservorio elevado (tanque)ubicado a 180 m de distancia de un pozo de agua como puedo enviar dicha señal al tablero del pozo para que arranque la bomba

  • Excelente información, que nos compartes.
    Porque es clara y precisa. ya que en ocasiones se necesitamos información sobre algún tema que estemos trabajando y la necesitamos así, bien explicada, y asimilable; así la persona no tenga suficiente experiencia en el tema.
    Gracias por compartir esta información.

  • Buenas noches señores, otra manera de determinar la señal 4-20 mA y su proporción a variables físicas, es por medio de la trazabilidad de los instrumentos.
    Por ejemplo si se tiene un transmisor electrónico con un rango de trabajo de
    -20⁰C a 450 ⁰C.

    Transmisor de Temperatura
    Input: – 20 a 450 ⁰C
    Ouput: 4-20 mA

    1) Se determina el span del instrumento y/o del tipo de señal de control (%, PSI, mA) el cual se define como la diferencia algebraica entre el valor de alto rango (URV) y el valor de bajo rango (LRV). Como se muestra a continuación:

    SPAN=URV-LRV=450⁰C-(-20 ⁰C) = 470⁰C

    2) Se realiza la división del span resultante del instrumento y/o tipos de señales de control (100%,12PSI, 16mA, 470 ⁰C) entre (4). Esto debido a que el instrumento trabaja en cuatro zonas.

    Zonas de trabajo del instrumento

    Zona 1: 0-25%
    Zona 2: 25%-50%
    Zona 3: 50%-75%
    Zona 4: 75% -100%

    3) Para determinar los 5 valores/puntos para la prueba correspondiente del instrumento/tipos de señales de control, se realizan los siguientes pasos (sumas iterativas).

    Valor1 = LRV= (-20 ⁰C)
    Valor2 = 117,5⁰C+ (-20 ⁰C)= 97,5⁰C
    Valor3 = 117,5⁰C + Valor 2 (97,5 ⁰C)= 215 ⁰C
    Valor4 = 117,5⁰C + Valor 3 (215 ⁰C)= 332,5⁰C
    Valor5 = 117,5⁰C + Valor 4 (332,5 ⁰C)= 450 ⁰C

    Pasos Procedimiento
    1 Calcular el Span y luego dividirlo entre 4
    2 Valor 1 = LRV
    3 Valor 2 = Span/4 + Valor 1
    4 Valor 3 = Span/4 + Valor 2
    5 Valor 4 = Span/4 + Valor 3
    6 Valor 5 = Span/4 + Valor 4

    Valores
    Tipos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Valor 5
    % 0 25 50 75 100
    PSI 3 3 6 9 12 15
    mA 4 8 12 16 20
    PV -20 97,5 215 3325, 450

  • Podría ser el caso y es muy común , que la señal del sensor no sea lineal sobre todo en los extremos. Por los qué hay que tener cuidado con la fórmula en los casos prácticos. Recomiendo verificar en qué tramos de la respuesta del sensor es lineal.

    • Excelente aporte Roberto. En teoria la señal debe ser lineal, no serlo se deberia acortar el rago. Peor de los casos primero linealizar con algun caracterizador.

  • Muy bien explicado de lo sencillo a lo complejo, a seguir ejercitando ya que con el tiempo se van olvidando algunas cosas, muchas gracias por el video.

  • {"email":"Email address invalid","url":"Website address invalid","required":"Required field missing"}

    Quieres hablar de Como avanzar en tu carrera en Automatizacion Industrial?

    Hablemos respecto a esos problemas que tienes, de esas frustaciones. Podemos ayudarte clarificar tu camino hacia el exito.

    >

    BlackFriday:  50% Descuento en TODOS nuestros Cursos PREMIUM Del 23 al 27 de Nov 2020