Un equipo valioso en instrumentación: el generador de 4 a 20 mA

Para poder hablar del generador de 4 a 20 mA se debe dar un vistazo a la válvula de control-

Una válvula de control es instrumento de campo que tiene como función primordial modificar su apertura a través de un elemento denominado actuador, y de esta manera logra mantener el valor de la PV dentro del margen de valores permitidos para dicho lazo de control. La siguiente figura muestra un tipo de válvula de control empleado en diferentes procesos industriales.

Para que la válvula de control pueda llevar a cabo su función es necesaria el uso de un elemento capaz de tomar la señal del controlador de proceso y convertirla en desplazamiento de la válvula. Dicho dispositivo es el posicionador. Este elemento se puede clasificar en tres configuraciones:

Para este caso se hará referencia al posicionador con convertidor I/P.

El convertidor I/P funciona de la siguiente manera: el controlador de proceso compara la señal proveniente de la PV con su valor de referencia o set-point, toma una decisión y envía una señal eléctrica de 4 a 20 mA DC hacia el posicionador de la válvula. Dicho posicionador tiene en su interior el convertidor I/P, quien toma dicha señal de corriente y permite el paso de una cantidad de presión proporcional hacia el actuador. Esto lo hace mediante la ecuación que modela su comportamiento, denominada Ecuación de Linealidad. Para el caso de un convertidor I/P cuya entrada es la señal de 4 a 20 mA y la señal de salida es de 3 a 15 psi, su ecuación es la siguiente:

La proporción planteada en la ecuación anterior se debe mantener en todo el campo de medida del posicionador, garantizando un comportamiento lineal en la apertura y cierre de la válvula. Con el uso continuo de la válvula puede ocurrir que los valores provenientes del convertidor I/P y del recorrido real del elemento final de control sen diferentes, motivo por el cual se requiere de actividades de mantenimiento que verifiquen su estado con el fin de evitar fallos en el lazo de control.

Uno de los equipos que permite realizar pruebas de histéresis y verificación de la trazabilidad a las válvulas de control es el generador de lazo (en inglés Loop Calibrator). Este equipo es capaz de generar una señal analógica que varía entre 4 y 20 mA. Al inyectar la señal de corriente al posicionador de la válvula, simula el efecto de la señal proveniente del controlador de proceso, permitiendo inspeccionar el funcionamiento del posicionador, del actuador y por supuesto, la apertura y cierre de la válvula.

A continuación se muestra un video en donde se aplica los conceptos antes mencionados, y se muestra el funcionamiento del generador de 4 a 20 mA en sistema con autómata programable (PLC) y HMI, haciendo el testing a una vávula de control.