Cómo medir una señal 4 a 20 mA

La señal 4 a 20 mA es uno de los métodos más utilizados para transmitir información de sensores en procesos industriales.

Una señal 4-20 mA se usa habitualmente en sistemas que monitorizan variables como:

presión;
temperatura;
pH;
caudal;
nivel;
otros factores físicos del proceso.

En muchas aplicaciones industriales, la señal se transmite mediante un lazo de corriente de dos hilos. El mismo cable alimenta el transmisor y transporta la corriente mA hacia el sistema de control.

¿Cómo funciona un lazo 4-20 mA?

El funcionamiento de un lazo 4 a 20 mA es relativamente sencillo.

El sensor detecta una variable física y el transmisor la convierte en una corriente proporcional. Normalmente:

4 miliamperios representan el valor mínimo o cero del sensor;
20 mA representan el valor máximo o fondo de escala.

Por ejemplo, en una válvula de acción directa, una lectura de 20 mA puede indicar que la válvula está abierta al 100%. Una lectura de 4 mA indica que está cerrada.

En una válvula de acción inversa ocurre lo contrario.

Los valores intermedios entre 4 y 20 mA indican que el circuito está controlando la válvula en una posición intermedia.

¿Por qué se utiliza tanto la señal 4-20 mA?

La señal de 4 a 20 miliamperios es muy habitual porque es simple, robusta y fiable.

Es adecuada para entornos industriales porque:

funciona bien en largas distancias;
es menos sensible al ruido eléctrico que las señales de tensión;
permite alimentar y leer el transmisor con solo dos hilos;
facilita la detección de algunas condiciones de fallo;
es compatible con muchos instrumentos de proceso y sistemas de control.

Por eso, el estándar 4-20 mA sigue siendo muy utilizado en la monitorización de procesos industriales.

¿Qué es un transmisor 4-20 mA?

Un transmisor 4-20 mA convierte la señal procedente de un sensor en una corriente proporcional.

Por ejemplo, un transmisor de presión puede convertir la presión medida en una salida de corriente entre 4 y 20 mA. Después, el sistema de control interpreta ese valor para conocer el estado real del proceso.

Este tipo de transmisor se usa en muchas aplicaciones industriales porque permite enviar señales estables y fáciles de medir.

¿Por qué medir una señal 4 a 20 mA?

Medir una señal 4 a 20 mA es fundamental durante la puesta en marcha, el mantenimiento, la calibración y la búsqueda de fallos en sistemas de proceso.

Una verificación completa puede incluir el control de:

salida del transmisor;
cableado del lazo;
entrada del sistema de control;
tarjeta de entrada del sistema de control;
cableado de retorno hacia el transmisor.

Estos controles ayudan a identificar si el problema está en el sensor, el transmisor, el cableado o el sistema de control.

Cómo hacer una prueba de mA en una señal 4 a 20 mA

Una prueba de mA permite comprobar si la señal se encuentra dentro del rango esperado por el sistema de control.

Durante la prueba, la medición debería estar normalmente entre:

4 mA, valor mínimo;
20 mA, valor máximo.

Si el valor está por debajo de 4 mA o por encima de 20 mA, puede haber un problema en el lazo, el transmisor, el cableado o la entrada del sistema de control.

Convertir miliamperios a amperios

En los sistemas de proceso, la señal suele expresarse en mA, es decir, miliamperios. En algunos casos, conviene conocer el valor equivalente en amperios.

Para convertir miliamperios a amperios, hay que dividir el valor en miliamperios entre 1000.

Ejemplos:

4 miliamperios = 0,004 A
20 mA a amperios = 0,020 A
4 a 20 miliamperios = 0,004-0,020 A

Esta conversión de miliamperios a amperios es útil cuando se comparan mediciones, especificaciones técnicas o instrumentos que indican la corriente en A en lugar de mA.

Conversión mA a A

La conversión de mA a A es directa:

A = mA / 1000

Por ejemplo:

10 mA = 0,010 A;
12 mA = 0,012 A;
20 mA = 0,020 A.

Si necesitas convertir mA a amperios, esta fórmula permite pasar rápidamente de miliamperios a amperios sin una calculadora compleja.

¿Qué relación hay entre mA y tensión?

En un lazo de corriente, el valor de mA representa la variable de proceso, mientras que la tensión se utiliza para alimentar el circuito.

Por eso, cuando se habla de mA y voltaje o tensión, es importante no confundir ambos conceptos:

los mA indican la corriente de señal;
la tensión alimenta el transmisor y permite que el lazo funcione.

En una señal 4-20 mA, lo más importante para interpretar el proceso es la corriente medida, no la tensión por sí sola.

Medir la señal 4-20 mA sin interrumpir el lazo

El método más práctico para medir una señal 4-20 mA consiste en usar una pinza amperimétrica de proceso o un medidor de miliamperios adecuado.

Este tipo de instrumento permite medir mA sin desconectar cables y sin interrumpir el lazo.

Es una solución útil cuando el proceso debe permanecer en funcionamiento y no se puede detener la instalación.

Cómo medir mA con una pinza amperimétrica

Para medir una señal 4 a 20 mA con una pinza amperimétrica de proceso:

Acceda a los cables de señal, normalmente retirando la tapa del transmisor.
Localice el cable de señal de mA.
Ponga a cero la pinza amperimétrica de mA.
Realice la medida.
Compruebe que el valor esté entre 4 mA y 20 mA.

Esta técnica permite medir miliamperios sin abrir el circuito.

En otras palabras, no es necesario interrumpir el lazo.

¿Qué significa no interrumpir el lazo?

Interrumpir el lazo significa abrir físicamente el circuito para colocar el instrumento de medida en serie.

Con una pinza amperimétrica de proceso, esto no es necesario. El instrumento mide la corriente desde el exterior del conductor.

Esto reduce el riesgo de:

detener accidentalmente el proceso;
introducir errores en el circuito;
causar tiempos de inactividad;
desconectar el cable incorrecto;
provocar problemas en el sistema de control.

Medir corriente con multímetro

También es posible medir una señal 4 a 20 mA con un multímetro digital.

Quien busca medir corriente con multímetro debe tener en cuenta que, en este caso, el instrumento debe conectarse en serie con el circuito. Esto significa que el lazo debe interrumpirse temporalmente.

Antes de iniciar la medida, es importante confirmar con los operadores que la intervención puede realizarse de forma segura.

Procedimiento para medir corriente con multímetro

Para medir corriente con multímetro o con un calibrador de lazo:

Informe a los operadores antes de comenzar.
Acceda a los cables de señal, normalmente retirando la tapa del transmisor.
Seleccione la función de medida mA DC.
Conecte correctamente las puntas de prueba para medir mA.
Localice el cable de señal mA.
Desconecte un lado del cable de señal.
Coloque el multímetro o calibrador en serie con el circuito.
Lea el valor en mA en el instrumento.

Esta técnica permite una medida precisa, pero interrumpe el lazo durante la conexión.

Pinza amperimétrica o multímetro: ¿qué método elegir?

La elección del instrumento depende de la aplicación y del nivel de intervención permitido.

Una pinza amperimétrica de proceso es ideal cuando:

el proceso no debe interrumpirse;
se necesita una comprobación rápida;
se quiere evitar desconectar cables;
se trabaja en una instalación en funcionamiento;
es importante reducir el riesgo de error.

Un multímetro o calibrador de lazo es útil cuando:

es posible interrumpir el circuito;
se necesita una medida en serie;
se requiere una verificación más detallada;
se están realizando tareas de calibración;
el lazo ya está detenido por mantenimiento.

¿Qué es una calculadora 4 a 20 mA?

Una calculadora 4 a 20 mA ayuda a convertir una señal de corriente en un valor de proceso.

Por ejemplo, si un sensor mide presión entre 0 y 100 bar, la calculadora permite interpretar qué valor de presión corresponde a una señal determinada, como 12 mA.

Esto es útil durante la calibración, la puesta en marcha y la verificación de instrumentos de proceso.

¿Qué es un simulador 4-20 mA?

Un simulador 4-20 mA permite generar una señal de corriente para comprobar el comportamiento de un sistema de control.

Con este tipo de equipo, el técnico puede simular valores como 4 mA, 12 mA o 20 mA sin depender del sensor real.

Esto ayuda a verificar si la entrada del sistema de control responde correctamente.

¿Para qué sirve un generador de señales Fluke?

Un generador de señales Fluke o calibrador de procesos puede utilizarse para generar, simular o medir señales de proceso.

Según el modelo, puede ayudar a:

medir señales 4-20 mA;
simular una señal mA;
alimentar un lazo;
verificar un transmisor;
comprobar entradas del sistema de control;
apoyar la calibración de instrumentos de proceso.

Los calibradores multifunción también pueden utilizarse para probar lazos 4-20 mA y controles digitales.

Valores correctos en una señal 4 a 20 mA

Durante la medida, el valor debe estar normalmente entre 4 mA y 20 mA.

En general:

4 mA indica el valor mínimo del proceso;
12 mA indica aproximadamente el 50% de la escala;
20 mA indica el valor máximo del proceso.

Un valor inferior a 4 mA o superior a 20 mA puede indicar un problema en el circuito, en el transmisor o en el sistema de control.

Posibles problemas en un lazo 4-20 mA

Si el valor medido no es correcto, las causas pueden ser diversas.

Entre los problemas más comunes están:

cableado interrumpido;
conexión incorrecta;
transmisor defectuoso;
alimentación insuficiente;
entrada del sistema de control defectuosa;
error de calibración;
señal fuera de escala;
resistencia excesiva en el lazo.

Una medida correcta ayuda a acotar rápidamente el origen del problema.

Buenas prácticas para medir una señal 4 a 20 mA

Antes de realizar la medida, es importante trabajar de forma segura y seguir los procedimientos de la instalación.

Algunas buenas prácticas son:

consultar con los operadores antes de intervenir;
identificar correctamente los cables de señal;
utilizar la función mA DC correcta;
poner a cero la pinza amperimétrica antes de medir;
evitar interrumpir el lazo si el proceso es crítico;
registrar el valor medido;
comparar la medida con el valor esperado del proceso.

Estos pasos reducen el riesgo de errores y ayudan a obtener un diagnóstico más fiable.

Medir correctamente para evitar paradas de planta

La señal 4 a 20 mA se utiliza ampliamente porque es simple, robusta y fiable.

Cuando una señal no coincide con el valor esperado, es importante verificar el circuito con el instrumento adecuado.

Una pinza amperimétrica de proceso permite medir la señal sin interrumpir el lazo. Un multímetro o calibrador de lazo puede utilizarse cuando es posible abrir el circuito y conectar el instrumento en serie.

Con medidas precisas, los técnicos pueden localizar fallos con mayor rapidez, reducir tiempos de inactividad y mantener fiables los sistemas de control de proceso.

Cómo medir una señal 4 a 20 mA