Problema Común en la Automatización Industrial

En la automatización industrial, los ingenieros a menudo se enfrentan a discrepancias entre las lecturas de los transmisores de campo y los valores mostrados en los sistemas de sala de control, como los PLC o DCS. Este problema, aunque común, puede tener múltiples causas raíz. Comprender estas causas es esencial para mantener un control preciso del proceso y asegurar un rendimiento confiable del sistema.

Desajuste de Configuración Entre el Transmisor y el DCS

Una de las causas más frecuentes de discrepancias en las lecturas es una configuración incorrecta del rango.
Por ejemplo, si un transmisor de temperatura está calibrado para 0–250 °C pero el rango del DCS está ajustado a 0–200 °C, la pantalla de la sala de control mostrará un valor incorrecto en comparación con la pantalla de campo.

Para evitar esto, siempre verifique que tanto el transmisor como la tarjeta de entrada analógica del DCS o PLC compartan configuraciones idénticas de LRV (Valor Inferior del Rango) y URV (Valor Superior del Rango). Una configuración consistente entre los dispositivos asegura una escala precisa y elimina la fuente más común de desajuste.

Cuando la Configuración es Correcta pero las Lecturas Aún Diferen

A veces, incluso cuando ambas configuraciones coinciden perfectamente, persisten las discrepancias. Esto ocurre a menudo debido a una caída de corriente en el lazo 4–20 mA, un problema sutil pero de gran impacto en la transmisión de señales analógicas.

Aunque el estándar 4–20 mA teóricamente mantiene una corriente constante a lo largo del lazo, condiciones prácticas como la alta resistencia del cable o terminaciones deficientes pueden causar pequeñas pero medibles caídas.

Causas Típicas de la Caída de Corriente en el Lazo 4–20 mA

Los factores comunes que contribuyen a las caídas de señal incluyen:

• Alta resistencia en cables principales o ramales

• Bucle de tierra y mala protección contra interferencias

• Calibración incorrecta de la salida del transmisor o de las tarjetas de entrada del DCS

• Módulos de entrada analógica de baja resolución o sin calibrar

• Terminales flojos o corroídos

• Ruido eléctrico o FEM inducida por equipos cercanos

Incluso una pequeña caída —por ejemplo, 0.01 mA— puede crear desviaciones notables en los valores del proceso mostrados, especialmente en sistemas con rangos de medición amplios.

Medición y Verificación de las Caídas de Corriente en el Lazo

Para identificar si la caída de corriente es la causa del problema, los ingenieros pueden seguir estos pasos:

1. Medir la corriente del lazo usando un multímetro calibrado conectado en serie.

2. Comparar las lecturas entre el multímetro y la salida HART interna del transmisor.

3. Evaluar la diferencia: si el HART del transmisor muestra 6.00 mA pero el multímetro muestra 5.99 mA, hay una pérdida en el lazo de 0.01 mA.

La pantalla HART permanece precisa porque lee datos digitales directamente desde la CPU del transmisor, evitando la ruta de la señal analógica. El DCS, sin embargo, recibe la corriente analógica, lo que lo hace vulnerable a pequeñas pérdidas en el lazo.

Ejemplo 1: Aplicación de Rango Bajo

Considere un transmisor de presión con un rango de 0–10 kg/cm².
Si el transmisor muestra 1.25 kg/cm² en campo (correspondiente a 6 mA), pero la sala de control lee 1.24375 kg/cm² (correspondiente a 5.99 mA), el error es de 0.00625 kg/cm² o 0.06%.

En la mayoría de las aplicaciones de rango bajo, tales discrepancias menores son aceptables. La clase de precisión del sistema y la resolución de la pantalla determinan si estas diferencias son significativas.

Ejemplo 2: Aplicación de Rango Alto

Ahora, considere un transmisor de flujo para antorcha con un rango de 0–150,000 kg/h.
Una caída de 0.01 mA (6.00 mA vs. 5.99 mA) causa una desviación de 93.75 kg/h entre las lecturas de campo y sala de control.
Aunque el error porcentual sigue siendo solo 0.06%, la diferencia absoluta es significativa. Para transmisores de rango amplio, incluso pequeñas caídas de señal pueden afectar los cálculos de balance de masa y el monitoreo del rendimiento.

Por Qué Importan las Caídas de Corriente en el Lazo

Aunque una caída de 0.01 mA pueda parecer trivial, puede conducir a ineficiencias en el proceso o a interpretaciones erróneas en aplicaciones críticas como transferencia de custodia, medición de energía o monitoreo de emisiones. Por ello, la inspección regular de los lazos analógicos es esencial para mantener la confiabilidad del sistema.

Además, a medida que las plantas adoptan estándares de comunicación digital (por ejemplo, Foundation Fieldbus, Profibus PA o sistemas basados en Ethernet), estos problemas se minimizan, pero muchos sistemas heredados aún dependen de lazos analógicos, haciendo este conocimiento vital para los ingenieros de instrumentación.

Perspectiva del Ingeniero

Según la experiencia en campo, la integridad del lazo debe verificarse en cada ciclo de mantenimiento preventivo. Usar herramientas de calibración de precisión, asegurar una correcta conexión a tierra y reemplazar cables envejecidos puede reducir drásticamente los problemas de desajuste.
Además, los transmisores inteligentes modernos con funciones de diagnóstico pueden alertar a los usuarios sobre posibles degradaciones en el lazo de corriente, mejorando las estrategias de mantenimiento predictivo en la automatización de fábricas y los sistemas de control de procesos.

Soluciones Prácticas y Escenarios de Aplicación

• Calibración Regular: Verificar la escala tanto del transmisor como del DCS anualmente.

• Gestión de Cables: Usar pares trenzados y protegidos, y mantener una correcta conexión a tierra.

• Verificación Digital: Utilizar diagnósticos HART o Fieldbus para detectar discrepancias tempranamente.

• Aplicaciones Críticas: Considerar protocolos de comunicación digital donde se elimina la pérdida de señal.

Conclusión

Las discrepancias en las lecturas entre transmisores de campo y sistemas de sala de control surgen principalmente de errores de configuración o caídas de corriente en el lazo. Incluso variaciones mínimas de corriente pueden provocar desviaciones notables en los valores del proceso, especialmente en transmisores de rango amplio. Manteniendo una calibración precisa, la integridad adecuada del lazo y verificaciones periódicas, los ingenieros pueden asegurar mediciones exactas y confiables en toda la red del sistema de control.