Problema Comum na Automação Industrial

Na automação industrial, os engenheiros frequentemente encontram discrepâncias entre as leituras dos transmissores de campo e os valores exibidos nos sistemas da sala de controle, como CLPs ou DCS. Esse problema, embora comum, pode ter múltiplas causas. Compreender essas causas é essencial para manter o controle preciso do processo e garantir o desempenho confiável do sistema.

Desalinhamento de Configuração Entre Transmissor e DCS

Uma das causas mais frequentes de divergência nas leituras é a configuração incorreta da faixa.
Por exemplo, se um transmissor de temperatura está calibrado para 0–250 °C, mas a faixa do DCS está ajustada para 0–200 °C, o visor da sala de controle mostrará um valor incorreto em comparação com o visor de campo.

Para evitar isso, sempre verifique se tanto o transmissor quanto o DCS ou a placa de entrada analógica do CLP compartilham as mesmas configurações de VRI (Valor Inferior da Faixa) e VRS (Valor Superior da Faixa). A configuração consistente entre os dispositivos garante uma escala precisa e elimina a causa mais comum de divergência.

Quando a Configuração Está Correta, mas as Leituras Ainda Divergem

Às vezes, mesmo quando ambas as configurações coincidem perfeitamente, as discrepâncias persistem. Isso ocorre frequentemente devido a uma queda de corrente no loop 4–20 mA—um problema sutil, porém impactante, na transmissão de sinal analógico.

Embora o padrão 4–20 mA teoricamente mantenha corrente constante em todo o loop, condições práticas como alta resistência nos cabos ou terminações inadequadas podem causar pequenas, mas mensuráveis, quedas.

Causas Típicas da Queda de Corrente no Loop 4–20 mA

Contribuintes comuns para quedas de sinal incluem:

• Alta resistência nos cabos principais ou ramais

• Laços de terra e blindagem inadequada

• Calibração incorreta da saída do transmissor ou das placas de entrada do DCS

• Módulos de entrada analógica de baixa resolução ou não calibrados

• Terminais soltos ou corroídos

• Ruído elétrico ou FEM induzida por equipamentos próximos

Mesmo uma pequena queda — por exemplo, 0,01 mA — pode causar desvios perceptíveis nos valores exibidos do processo, especialmente em sistemas com grandes faixas de medição.

Medindo e Verificando Quedas de Corrente no Loop

Para identificar se a queda de corrente é a origem do problema, os engenheiros podem seguir estes passos:

1. Meça a corrente do loop usando um multímetro calibrado conectado em série.

2. Compare as leituras entre o multímetro e a saída HART interna do transmissor.

3. Avalie a diferença: se o HART do transmissor mostrar 6,00 mA, mas o multímetro indicar 5,99 mA, há uma perda no loop de 0,01 mA.

A exibição HART permanece precisa porque lê dados digitais diretamente da CPU do transmissor, ignorando o caminho do sinal analógico. O DCS, entretanto, recebe a corrente analógica, tornando-se vulnerável a pequenas perdas no loop.

Exemplo 1: Aplicação de Baixa Faixa

Considere um transmissor de pressão com faixa de 0–10 kg/cm².
Se o transmissor mostrar 1,25 kg/cm² no campo (correspondente a 6 mA), mas a sala de controle indicar 1,24375 kg/cm² (correspondente a 5,99 mA), o erro é de 0,00625 kg/cm² ou 0,06%.

Na maioria das aplicações de baixa faixa, tais pequenas discrepâncias são aceitáveis. A classe de precisão do sistema e a resolução do visor determinam se essas diferenças são significativas.

Exemplo 2: Aplicação de Alta Faixa

Agora, considere um transmissor de vazão para flare com faixa de 0–150.000 kg/h.
Uma queda de 0,01 mA (6,00 mA vs. 5,99 mA) causa uma diferença de 93,75 kg/h entre as leituras de campo e da sala de controle.
Embora o erro percentual permaneça em apenas 0,06%, a diferença absoluta é significativa. Para transmissores de alta faixa, até pequenas quedas de sinal podem afetar cálculos de balanço de massa e monitoramento de desempenho.

Por Que as Quedas de Corrente no Loop São Importantes

Embora uma queda de 0,01 mA possa parecer trivial, ela pode levar a ineficiências no processo ou interpretações erradas em aplicações críticas, como transferência de custódia, medição de energia ou monitoramento de emissões. A inspeção regular dos loops analógicos é, portanto, essencial para manter a confiabilidade do sistema.

Além disso, à medida que as plantas adotam padrões de comunicação digital (por exemplo, Foundation Fieldbus, Profibus PA ou sistemas baseados em Ethernet), esses problemas estão sendo minimizados — mas muitos sistemas legados ainda dependem de loops analógicos, tornando esse conhecimento vital para os engenheiros de instrumentação.

Visão do Engenheiro

Com base na experiência de campo, a integridade do loop deve ser verificada em cada ciclo de manutenção preventiva. Usar ferramentas de calibração de precisão, garantir aterramento adequado e substituir cabos envelhecidos pode reduzir drasticamente os problemas de divergência.
Além disso, transmissores inteligentes modernos com recursos de diagnóstico podem alertar os usuários sobre possíveis degradações no loop de corrente, melhorando as estratégias de manutenção preditiva em automação fabril e sistemas de controle de processo.

Soluções Práticas e Cenários de Aplicação

• Calibração Regular: Verifique a escala do transmissor e do DCS anualmente.

• Gestão de Cabos: Use pares trançados blindados e mantenha aterramento adequado.

• Verificação Digital: Use diagnósticos HART ou Fieldbus para detectar discrepâncias precocemente.

• Aplicações Críticas: Considere protocolos de comunicação digital onde a perda de sinal é eliminada.

Conclusão

As divergências de leitura entre transmissores de campo e sistemas da sala de controle surgem principalmente de erros de configuração ou quedas de corrente no loop. Mesmo variações mínimas de corrente podem levar a desvios perceptíveis nos valores do processo, especialmente em transmissores de ampla faixa. Mantendo calibração precisa, integridade adequada do loop e verificações periódicas, os engenheiros podem garantir medições exatas e confiáveis em toda a rede do sistema de controle.