Calculadora de proceso
(4 A 20) mA
En el ámbito industrial, la señal de 4-20 mA se ha consolidado como un estándar confiable para transmitir información analógica entre sensores y sistemas de control. Este rango de corriente permite representar variables físicas como temperatura, presión o caudal de manera proporcional, facilitando su interpretación y procesamiento por equipos como PLCs o sistemas SCADA.
Como ingresar los valores:
-Rango Maximo y Minimo: Es el rango en el que opera el equipo ejemplo (0 a 100) °C, ingrese el rango de operacion mas bajo y luego el mayor.
- Unidad: la unidad en unidades de ingenieria; ejemplo " °C "
-Corriente: ingrese el valor medido en mA con un rango minimo de 3 mA y un maximo de 22 mA.
También se puede calcular el rango (4-20) mA si se conocen dos puntos, y de cada punto se tiene el valor en unidades y el valor en mA, ejemplo:
Conociendo que 19.634 °C equivalen a 5.789 mA y que 128.265 °C equivalen a 15.687 mA se puede calcular el rango que es 4 mA = 0, 20 mA = 175.6
¿Por qué se utiliza el rango de 4 a 20 mA?
1. Diagnósticos: Cuando se utiliza 4 mA como punto inicial, en lugar de 0 mA, permite separar un estado de reposo del equipo con una falla por falta de alimentación, corto en el cableado, un equipo apagado o dañado.
2. Robustez: Las señales de corriente son mucho menos susceptibles a interferencias electromagnéticas que las de voltaje, lo que garantiza una transmisión más precisa en entornos industriales ademas de poder transmitir esa señal a largas distancias: La corriente mantiene su valor casi sin perdidas a lo largo del circuito, independientemente de la resistencia del cableado, lo que permite transmisiones fiables incluso a distancias considerables.
3. confiabilidad y equipos instalados: la mayoría de los sensores industriales están diseñados para operar con señales de 4-20 mA y aun que esta tecnología se empezó a utilizar en la década de los años 50 sigue estando vigente hasta nuestros días por su confiabilidad, ademas ah evolucionado con integraciones como el protocolo de comunicación digital HART el cual ofrece diagnósticos avanzados y la posibilidad de integrar el equipo en un sistema de control distribuido pudiendo visualizar y controlar distintas variables al mismo tiempo.
¿Cómo se convierte una señal de 4-20 mA a valor de proceso?
La señal de 4 a 20 mA es lineal: 4 mA representa el inicio del rango calibrado del transmisor (LRV) y 20 mA el final (URV). Cualquier corriente intermedia se convierte con una regla de tres sobre un span de 16 mA:
Valor de proceso = LRV + (I − 4) / 16 × (URV − LRV)
Corriente (mA) = 4 + 16 × (Valor − LRV) / (URV − LRV)
% del span = (I − 4) / 16 × 100
Ejemplo resuelto
Un transmisor de presión calibrado de 0 a 10 bar entrega 12 mA. Valor = 0 + (12 − 4) / 16 × (10 − 0) = 5 bar, es decir, el 50 % del span. Si el mismo transmisor lee 7.2 bar, la corriente esperada es 4 + 16 × 7.2 / 10 = 15.52 mA.
Tabla de equivalencias 4-20 mA
0 % del span = 4.00 mA = 1.00 V (con resistencia de 250 Ω)
25 % del span = 8.00 mA = 2.00 V
50 % del span = 12.00 mA = 3.00 V
75 % del span = 16.00 mA = 4.00 V
100 % del span = 20.00 mA = 5.00 V
Límites de falla según NAMUR NE 43
Una corriente menor a 3.6 mA o mayor a 21 mA indica falla del instrumento o del lazo, mientras que el rango de 3.8 a 20.5 mA se considera saturación válida de la medición. Configurar el sistema de control con estos límites permite distinguir un valor fuera de rango de un transmisor dañado.
Resistencia máxima del lazo
R máx (Ω) = (V fuente − V mínima del transmisor) / 0.020 A
Con una fuente de 24 V y un transmisor que requiere 12 V, la carga máxima es (24 − 12) / 0.02 = 600 Ω, suficiente para una resistencia de 250 Ω (señal de 1 a 5 V) más el cableado.
Preguntas frecuentes
¿Cómo calculo el rango de mi equipo con dos puntos?
Si conoces dos pares (corriente, valor), la pendiente es (V2 − V1) / (I2 − I1); con ella obtienes el valor a 4 mA y a 20 mA. La calculadora de esta página lo hace automáticamente.
¿Funciona para rangos negativos, como −50 a 150 °C?
Sí, la fórmula es la misma: a 12 mA el valor es −50 + 0.5 × 200 = 50 °C.
¿Qué error introduce la resistencia de 250 Ω?
Su tolerancia pasa directo a la medición: una resistencia al 1 % agrega hasta 1 % de error. Para lazos de calibración usa resistencias de 0.1 % o mejores.
En axotek escuchamos a los usuarios, si requiere alguna calculadora para hacer mas fácil su trabajo y/o proyectos puede contactarnos y tan pronto como podamos, la tendrá en linea sin costo alguno para usted.