¿Qué es un lazo de corriente de 4-20 mA?
El lazo de corriente de 4-20 mA es el estándar de señalización analógica más usado en la instrumentación industrial. Un transmisor varía la corriente de un lazo de dos hilos en proporción a lo que mide, y esa corriente transporta el valor de forma confiable a grandes distancias. Esta guía explica cómo funciona el lazo, por qué usa 4 mA como su cero y dónde encaja en el SCADA.
Lazo de 4-20 mA en una línea: Un lazo de corriente de 4-20 mA es un estándar de señalización analógica en el que un transmisor de campo representa el valor medido como una corriente eléctrica proporcional entre 4 miliamperios (cero por ciento del rango) y 20 miliamperios (cien por ciento), enviada por un lazo de dos hilos hasta un controlador.
Cómo funciona el lazo de 4-20 mA
En un lazo de 4-20 mA, el transmisor actúa como un regulador de corriente: ajusta cuánta corriente circula por el lazo para representar su medición. Un transmisor de presión rangueado de 0 a 1,000 psi entrega 4 mA a 0 psi, 12 mA a 500 psi y 20 mA a 1,000 psi, escalando linealmente entre esos puntos. El dispositivo receptor, normalmente una tarjeta de entradas analógicas de un PLC o una RTU, hace pasar la corriente del lazo por una resistencia de precisión y mide el voltaje sobre ella para recuperar el valor. Como en un lazo en serie circula la misma corriente por todos los puntos, la señal no se ve afectada por la longitud del cable ni por la resistencia de las conexiones; por eso el estándar ha durado décadas.
Se eligió señalizar con corriente y no con voltaje por dos razones de peso. Primera: la corriente es inmune a la caída de tensión que corrompería una señal de voltaje en los tendidos largos de cable típicos del campo, así que la lectura se mantiene exacta a cientos de metros del transmisor. Segunda: resiste mejor el ruido eléctrico alrededor de motores y variadores. El resultado es un lazo robusto y simple que muchos transmisores de dos hilos pueden alimentar por completo con la propia corriente del lazo.
Cero vivo, HART y el 4-20 mA en SCADA
Un rasgo definitorio es el cero vivo: el rango arranca en 4 mA y no en 0 mA, de modo que una medición genuina de cero sigue consumiendo corriente. Es deliberado. Si un cable se rompe o el transmisor pierde alimentación, la corriente del lazo cae a 0 mA, que queda por debajo del rango válido y delata de inmediato una falla, en lugar de confundirse con una lectura real de cero. Esa distinción integrada entre un valor bajo verdadero y un lazo muerto es una ventaja mayor de seguridad.
Muchos transmisores de 4-20 mA llevan además una señal HART, un tono digital pequeño superpuesto a la corriente analógica que permite a las herramientas leer diagnósticos, configuración y variables adicionales sin perturbar la medición principal. Cuando la corriente del lazo llega al PLC o a la RTU, se escala a unidades de ingeniería y se guarda como tag. Una plataforma SCADA como Merobix lee después ese tag del controlador por Modbus, OPC UA u otro protocolo, así que una presión de cabezal en un tablero suele rastrearse directamente hasta un lazo de 4-20 mA en el campo.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el rango empieza en 4 mA y no en 0 mA?
El cero vivo de 4 mA hace que una medición real de cero siga consumiendo corriente. Si el lazo arrancara en 0 mA, un cable roto o un transmisor muerto se leería igual que un cero verdadero. Con un piso de 4 mA, una lectura de 0 mA señala sin ambigüedad una falla de cableado o de alimentación: detección de fallas integrada en el propio lazo.
¿Por qué usar corriente en lugar de una señal de voltaje?
La corriente en un lazo en serie es la misma en cada punto, así que es inmune a las caídas de tensión en cables largos y a la resistencia de las conexiones, y mantiene la lectura exacta a cientos de metros. La señalización por corriente también resiste mejor el ruido eléctrico de motores y variadores, que corrompería una señal de voltaje de bajo nivel en el campo.
¿Qué es HART y qué relación tiene con el 4-20 mA?
HART es una señal de comunicación digital modulada sobre la corriente analógica de 4-20 mA. Permite que las herramientas de configuración y los sistemas de gestión de activos lean diagnósticos, rangos y variables secundarias del transmisor sin perturbar la medición principal, de modo que un solo lazo lleva el valor analógico clásico y la información digital a la vez.
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