¿Qué es un bucle de corriente de 4-20 mA? Sus ventajas y desventajas

Si te encuentras en el mundo de la electrónica o la automatización industrial, es probable que hayas oído hablar del bucle de corriente de 4-20 mA. Este bucle se utiliza ampliamente en diferentes aplicaciones para medir y controlar dispositivos, pero ¿realmente sabes qué es y cuáles son sus ventajas y desventajas? En este artículo, te explicaremos a detalle qué es un bucle de corriente de 4-20 mA y su importancia en el ámbito industrial, así como las ventajas y desventajas que ofrece. ¡No te lo pierdas!

En esta publicación, discutiremos qué es un bucle de corriente de 4-20 mA y sus ventajas y desventajas. El bucle de corriente de 4-20 mA es el estándar para la transmisión de señales.

Utilizamos diferentes tipos de señales en el mundo del control de procesos. Los detectores de temperatura de resistencia (RTD) y los termopares proporcionan lecturas de temperatura directas. Por otro lado, las señales digitales como Modbus brindan un control preciso de las variables del proceso y su visualización.


Las señales analógicas a través de las cuales se transmite la información del proceso tienen diferentes niveles de voltaje o corriente. La señal de corriente de 4-20 mA es la más utilizada hoy en día en industrias que requieren control de procesos.

Para transmitir información de la variable de proceso (PV), la señal analógica, el bucle de corriente de 4-20 mA es el estándar predominante en la industria. Aunque este estándar es uno de los principales en la industria de control de procesos, en este artículo, discutamos y comprendamos los fundamentos de su configuración y uso.


¿Cómo funciona un bucle de corriente de 4-20 mA?

Para comprender qué es un bucle de corriente continua (CC) de 4-20 mA y cómo funciona, necesitamos conocer la relación entre voltaje, corriente y resistencia.

La fórmula que necesitamos es algo simple: V = I x R. Esta es la Ley de Ohm. Lo que indica es que el voltaje o tensión (V) es igual a la intensidad de corriente (I) multiplicada por la resistencia (R). Esta es una ecuación fundamental en ingeniería eléctrica.

Considere el siguiente circuito de CC, que consta de una fuente de alimentación y tres cargas. Un bucle de corriente requiere voltaje para producir corriente, lo proporciona la fuente de alimentación, indicada como «V Total» en el diagrama.

Luego, la corriente fluye a través del circuito, pasando a través de cada carga. Usando la ley de Ohm, podemos calcular la caída de voltaje en cada carga. A través de la resistencia R1 la caída de tensión V1 es

¿Qué es un bucle de corriente de 4-20 mA? Sus ventajas y desventajas

Componentes de un lazo de 4-20 mA

Comencemos a entender exactamente cómo funciona el bucle. Como se muestra en la siguiente figura, se conecta un cable físico entre el sensor, el transmisor, la fuente de alimentación y el receptor. El receptor puede ser un controlador o indicador DCS.

1.Sensor

En primer lugar, debe haber algún tipo de sensor que mida una variable de proceso. Un sensor normalmente mide la temperatura, la humedad, el caudal, el nivel o la presión, etc. La tecnología incorporada en el sensor varía mucho. Depende del diseño del sensor para una medición en particular.

2. Transmisor

En segundo lugar, independientemente de lo que esté monitoreando el sensor, debe haber una forma de convertir la medición en una señal de corriente, entre 4 y 20 miliamperios. Aquí es donde entra en juego el transmisor.

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3. Fuente de alimentación

Debe haber una fuente de energía para generar una señal. Es como en la analogía del sistema de agua donde debe haber una fuente de presión.

Hay muchos voltajes comunes 9V, 12V, 24 V, que usamos con los lazos de corriente de 4-20 mA dependiendo de la configuración requerida.

4. Bucle

Además de una fuente de alimentación adecuada, también debe haber un bucle. El bucle se refiere especialmente al cable que conecta el sensor a un receptor que recibe la señal de 4-20 mA y luego regresa al transmisor. En el lazo, según la medición del sensor, la señal de corriente en el rango de 4-20 mA es regulada en consecuencia por el transmisor.

5. Receptor

Finalmente, el receptor es un dispositivo en algún lugar del bucle que puede recibir y leer la señal actual. Esta señal actual debe traducirse a unidades fácilmente comprensibles para los operadores. Las pantallas digitales, los controladores, los actuadores y las válvulas son equipos comunes que se conectan a un bucle.

Estos componentes son todo lo que se necesita para completar un bucle de corriente de 4-20 mA. Los sensores miden la variable del proceso, mientras que el transmisor convierte la medición correspondiente en una señal de corriente. A través de un bucle de cable, la señal actual pasa a un receptor y el receptor muestra o realiza una acción en esa señal.

Resumen de bucles de corriente de 4-20 mA

El lazo de corriente de 4-20 mA es la principal señal de control de procesos en muchas industrias. Es un método excelente para transmitir información de procesos porque la corriente no se degrada con la distancia de viaje.

Ventaja

  • El bucle de corriente de 4-20 mA es el estándar general en muchas industrias.
  • Es una opción fácil de conectar y configurar.
  • Utiliza muy pocas conexiones y cableado que otras señales, lo que reduce enormemente los costos.
  • La señal de 4-20 mA es mejor para viajar largas distancias, la corriente no se reduce como lo hace el voltaje.
  • La señal actual es menos sensible al ruido eléctrico.
  • Dado que 4 mA equivalen al 0% de una señal, es fácil detectar una falla en el sistema.

Desventajas

  • El bucle de corriente se limita a transmitir una sola señal de proceso en particular.
  • Para cada variable de proceso, debe haber un bucle de corriente de 4-20 mA separado. Por lo tanto, el número de bucles de 4-20 mA es mayor si las variables del proceso son mayores. Se necesitan bucles independientes para estar correctamente aislados, de lo contrario, puede causar problemas con los bucles de tierra.
  • Estos requisitos de aislamiento se vuelven sustancialmente más complejos a medida que aumenta el número de bucles.

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