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Una medida común utilizada para analizar los diversos parámetros de campo de un sistema de agua es el 4-20 miliamperios (mA). Una señal de 4-20 mA es un circuito punto a punto y se utiliza para transmitir señales desde instrumentos y sensores en el campo a un controlador. La señal analógica de 4 a 20 mA representa del 0 al 100% de alguna variable de proceso. Por ejemplo, esta variable de proceso de 0 a 100% puede ser un residuo de cloro de 0.2 a 4.0 mg/L o un nivel de tanque de 0 a 40 pies. El 0% representaría el valor más bajo permitido del proceso y 100% el más alto. Estas señales de mA se envían luego a través del sistema SCADA y se procesan en valores comprensibles como mg/L o pies, dependiendo del parámetro que se mida.

Este primer ejemplo es usar la señal de 4-20 mA para medir el nivel de agua en un tanque de almacenamiento. El tanque mide 40 pies de alto y tiene un diámetro de 30 pies (no a escala).

Hay un par de cosas que señalar con los tanques de almacenamiento. Primero, aunque la altura del tanque es de 40 pies, el agua nunca se llena a esa altura. ¿Por qué? Porque el techo interior del tanque estaría dañado. Por lo tanto, todos los tanques de almacenamiento tienen un “desbordamiento” conectado en la parte superior del tanque hacia un lado. Lo segundo que hay que señalar es que el “fondo” o nivel cero del tanque nunca está en el fondo real del tanque. ¿Por qué? Porque nunca quieres correr un tanque vacío. Siempre hay una distancia de varios pies desde el fondo real hasta lo que se conoce como el nivel “cero”. En muchas preguntas, se mencionará el “desbordamiento” (nivel superior real) y el “fondo” (ubicación real del nivel cero).

Por lo tanto, en este ejemplo anterior ya que no hay referencia a un desbordamiento o donde se ubica el nivel cero, la señal de 4 mA representaría 0 ft y la señal de 20 mA 40 ft. Lo que esto está diciendo es que si tu medidor envía una señal de 20 mA, entonces el nivel correspondiente en pies sería de 40. De igual manera, si la señal fuera de 4 mA el nivel correspondiente sería de 0 pies.

¿Cuál esperas que sea la lectura de mA si el tanque estaba medio lleno (20 pies)?

Si inicialmente pensaste 10 mA esa sería una suposición lógica. No obstante, pensemos en esto por un minuto. Dado que la parte inferior o 0 pies está a 4 mA y la parte superior o 40 pies está a 20 mA, el lapso, o diferencia entre 4 y 20, es solo 16, no 20. Este “lapso” es un número importante a la hora de resolver estos problemas.

Ahora bien, si tu segunda conjetura fue de 8 mA esa sería una respuesta lógica también, pero también es una respuesta incorrecta. Sí, 8 es la mitad de 16, pero no estamos tratando con un lapso de 0 a 16, estamos tratando con un lapso de 4 a 20. Por lo tanto, la mitad de 16 es 8, ¡pero la distancia a mitad de camino entre 4 y 20 es 12! Cualquiera que adivinara 12 mA, échese una mano. Sea cual sea la lectura que tengas en tu medidor, debes restar el desplazamiento de 4 mA.

Una vez que entiendes esto la ecuación es bastante simple. La lectura del medidor menos el desplazamiento dividido por el lapso es igual al porcentaje del valor que se mide.

• (mA (lectura) - 4mA (offset))/16 mA (span) (20 - 4) = porcentaje del parámetro que se está midiendo

Usemos el ejemplo del tanque de 40 pies para ilustrar la solución.

En un tanque de 40 pies de altura, se recolectó una lectura de 10 mA para la altura del nivel del agua en el tanque.

• (10mA (lectura) - 4mA (offset)) /16 mA (span) = 6 mA/16 mA = 0.375 o 37.5% completo

Si el tanque está 37.5% lleno entonces multiplica este porcentaje por la altura total.

• 0.375 x 40 ft = 15 ft

Ejercicios

13.1: SCADA? is shared under a not declared license and was authored, remixed, and/or curated by LibreTexts.