4 a 20 mA (Las matemáticas presente en la instrumentación)

4 a 20 mA (LAS MATEMÁTICAS PRESENTE EN LA INSTRUMENTACIÓN)

JUSTIFICACIÓN

La señal de 4 a 20 mA es una señal eléctrica muy utilizada para la comunicación a distancia, los que hemos trabajado en la instrumentación lo sabemos, y aunque en la actualidad la aparición del sistema de comunicación FIELDBUS esta desplazando el sistema de comunicación de 4 a 20 mA. Aun se sigue utilizando.

Por lo tanto es importante saber interpretar la señal de 4 a 20 mA para las diferentes magnitudes o variables que se manejan en la industria.

PROPORCION (COMUNMENTE LLAMADO REGLA DE TRES)

Esta regla por lo regular la utilizamos en Física cuando queremos hacer conversiones de unidades o cuando queremos sacar porcentajes. En este blog lo enfocaremos a la interpretación de la señal de 4 a 20 mA

La mejor manera de explicarlo es con ejemplos:

Supongamos un transmisor de temperatura con un rango de -50 grados Centígrados  a 100 grados centígrados, esto generaría que 4 mA a la salida del transmisor representa una medición de -50 grados centígrados y que 20 mA representa la medición de 100 grados centígrados.

Ahora analicemos los puntos intermedios de la siguiente manera para entender como manejar la reglas de tres.

PRIMER PASO. obtener la diferencia entre valor menor y valor mayor del Rango del instrumento, en este caso la diferencia (entre -50 y 100) es 150.

SEGUNDO PASO. Obtener la diferencia entre 4 y 20 mA, efectivamente es 16. Esta operación en los siguientes ejemplos la puedes omitir ya que siempre vas a manejar la diferencia de 16, pues no va a cambiar.

TERCER PASO. Si quieres saber cuantos mA corresponde un cierto valor del rango de la variable que estes manejando, pues entonces divides las dos diferencias obtenidas así, 16 entre 150, en este ejemplo te da 0.1066666

CUARTO PASO. Al valor de la variable que te interese por ejemplo 37 grados centígrados en este caso que no comienzas de cero el rango (-50 a 100), le tienes que restar el valor inicial, o sea.

37 - (-50) = 37+50= 87

QUINTO PASO. Este resultado del paso anterior lo multiplicas por el valor de la división del paso tres, y que fue 0.106666666,

te dará;  87 por 0.1066666 = 9.28

SEXTO PASO. Este resultado del paso anterior le sumas 4, y obtendrás la señal de mili amperaje que corresponde al valor de 37 grados centígrados.

9.24+ 4 = 13.24 mA

13.24 mA corresponde el valor de la señal de 37 grados centígrados dentro del rango de 4 a 20 mA para un rango de transmisión de la variable de -50 a 100 grados centígrados.

16mA             ⟹        100-(-50)=150

9,24mA          ⟹        37-(-50)=87

FORMULARIO

16mA                                 ⟹            Limite superior del rango menos limite inferior del rango

miliamperaje que               ⟹           valor de interés de la    menos      limite inferior del rango  

corresponde al valor                       variable

de interés de la

variable menos 4

Esto continuará ..........

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UTILIZACION DEL CONFIGURADOR REMOTO DE LA ROTORK

IMAGEN DEL CONFIGURADOR REMOTO PARA EL ACTUADOR DE LA VALVULA ROTORK.

Este es el CONFIGURADOR REMOTO con el que tu podrás configurar varios parámetros en el actuador de la válvula motorizada ROTORK.

Una versión anterior de esta herramienta de configuración se ve en la siguiente imagen.

Para la configuración básica de un actuador Rotork, no hay diferencia, solo el color, y que la herramienta de configuración de color azul se le agrega al nombre la silaba pro

La siguiente imagen corresponde a la vista frontal de la herramienta de configuración color azul, que es la que mas vas a encontrar en la industria ya que es la mas actual.

¿QUE HACER PARA QUE EL ACTUADOR ROTORK RESPONDA AL ESTIMULO DEL CONFIGURADOR REMOTO?

Para comenzar, el actuador puede estar en dos condiciones:

• Energizado con el voltaje de fuerza.

• Des energizado (sin voltaje de fuerza).

Cualquiera de las dos situaciones se puede entrar al menú para solo ver la configuración o para cambiar la configuración.

Si, leyeron bien, se puede sin que tenga conectado las líneas de energía de fuerza. Y les voy a decir que tienen que hacer, es muy simple y sencillo.

Lo único que tienes que hacer para que el actuador responda al control remoto (herramienta de configuración) es mover el volante, así es, mover el volante y es un movimiento ligero menos de una vuelta es suficiente, y en automático el actuador empieza a responder. Pero, si dejas pasar mucho tiempo sin hacer ningún movimiento con el control remoto en automático el actuador deja de responder y tendrás que volver a mover el volante.

Pero hay dos detalles a tomar en cuenta:

PRIMERO. En el actuador hay una pila cuadrada de 9 Volt, es importantísimo y vital para la válvula que esta pila no este descargada completamente, sino, no podrás configurar hasta que la válvula este energizada con el voltaje de fuerza.

SEGUNDO Mover el volante significa que tienes que jalar la palanca para enclochar el volante con el mecanismo para mover el interno del cuerpo de la válvula.

TERCERO El selector LOCAL/REMOTO/OFF debe estar colocado en LOCAL u OFF.

Este tercer punto es considerando para las dos situaciones:

• Energizado con el voltaje de fuerza.
• Des energizado (sin voltaje de fuerza).

Si lo anterior explicado fue difícil entenderlo, o no te salió. O quieres que la válvula este ya debidamente conectado, incluyendo la anergía de fuerza, antes de hacer cualquier tipo de cambios en la configuración, esta bien. En los lugares donde he estado así siempre lo deciden.

Solo te quedaría, asegurarte que, cuando vayas a usar el configurador remoto, el selector cuya figura esa arriba, este colocado en LOCAL u OFF. En la figura se ve el selector seleccionado en remoto, tendrías que girarlo, haaa, no se te olvide quitar el segurito que ahí se ve para que puedas girarlo.

¿COMO ENTRAR AL MENU PARA VER LA CONFIGURACION DEL ACTUADOR ROTORK?

Después de hacer lo anterior explicado, comenzamos con el uso del configurador remoto

1. Apunte el configurador remoto hacia el sensor que esta  abajito del display.
2. Pulse dos veces la tecla con el dibujo de la flecha hacia abajo  🔻.
3. Aparecerá la contraseña "id" que si no se ha cambiado, lo único que tienes que hacer es oprimir la tecla de enter ↲, igual como aparece en cualquier computadora.   
   

   

   NOTA: Si solo quieres verificar la configuración y no cambiarla no es necesario que le des enter.
4. Después de teclear enter, aparecerá dos barras horizontales, una arriba y otra abajo de la contraseña que de fabrica es "id"
   

   
5. En la siguiente imagen usted ve el diagrama de flujo que le indica los caminos por donde usted puede ingresar, utilizando las flechas horizontales y verticales, (🔺🔻➤) notará que la configuración de los contactos de indicación están consideradas dentro de las funciones secundarias a configurar en el actuador
   

   
6.  ........

Decidi explicar primero la configuración de los switches, explicare la configuración de las funciones primarias en el siguiente segmento de esta entrada.

CONFIGURACION DE LAS FUNCIONES PRIMARIAS.

Cuando vas a checar el funcionamiento de una valvula motorizada Rotork, tienes que checar su configuración en lo siguientes aspectos:

• Su sentido de giro para cerrar y para abrir.
• Si la válvula va detener su recorrido de apertura por torque o por su indicación de abierto
• Si la válvula va detener su recorrido de cierre por torque o por su indicación de cerrado
• El valor de torque de seguridad (de apertura y cierre)
• La coincidencia de su posición de abierto con la indicación de apertura completa.
• La coincidencia de su posición de cerrado con la indicación de cierre completa.
  
  
  
  
  
  
  
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Aquí te explicaré poco a poco como utilizar y hacer cambios de la configuración del actuador con el control remoto.

VALVULAS MOTORIZADAS ROTORK

VALVULAS MOTORIZADAS

Las válvulas motorizadas que yo he conocido son: Limitorque, biffi y las rotork.

De estas tres la mas actual es la Rotork, y con la mejor característica de configurarse de una manera mucha más sencilla, principalmente sus contactos, ya que por ejemplo las limitorque para configurar sus contactos de retro aviso se requiere de un desarmador y mucha energía en la muñeca de la mano pues hay que darle muchas vueltas a un tornillo que se necesita ajustar para configurar dichos contactos.

La maravilla de las rotork es que la configuración de los contactos que posee se realiza a través de un control infrarrojo, de hecho a través de dicho control puedes configurar todo en dicha válvula para poner en servicio adecuadamente.

Es en este medio donde te quiero mencionar y compartir la forma de configurar y conectar dicha válvula, obviamente lo básico, ya que lo que he leído en su manual, te habla de cosas interesantes, que entiendo pero de las cuales no he tenido la oportunidad de llevar a la práctica. Pero por lo menos las configuraciones básicas por su puesto que si lo he hecho.

Por lo pronto te digo que si en tu proyecto quieres instalar válvulas motorizadas de las que yo conozco te recomiendo la rotork.

Bueno comenzamos entonces con presentarte un diagrama eléctrico de una válvula, el diagrama completo de una válvula rotork puede variar de acuerdo a las tarjetas que estén integradas en el actuador, esto depende de lo que tu desees. Puede que solo quieras que la válvula funcione como una on-off, si quieres que sea modulante puedes agregar una tarjeta para que así sea.

Por lo anterior dicho al actuador de la válvula le puedes agregar tarjetas y dependiendo de la configuración eléctrica que quieras hacer, pues va a variar el diagrama eléctrico de la misma.

Pero no te preocupes puedes obtener el diagrama que necesites en este link

http://wiring.rotork.com/wiringdiagram/survey/form/applicationID/1

El numero de diagrama eléctrico básico viene identificado como 3000-000-08

Si solo quieres que la valvula funcione como una on-off, pues los únicos puntos de conexión que debe interesar son los puntos 33,35 y 36. Como puedes ver en el diagrama:

• El punto 36 es el común, tanto para recibir (el comando, la orden) el voltaje, para que la válvula abra o cierre

• El punto 35 es el punto para recibir el positivo del voltaje para que la válvula cierre. Cabe ser mención que el rango del voltaje que recibe este punto esta indicado en el diagrama, en donde he trabajado siempre se ha manejado 24 volts de corriente directa.

• El punto 33 es el punto para recibir el positivo del voltaje para que la válvula abra.

El voltaje de 24 volts puede ser recibida de una fuente externa. Pero también el circuito interno del actuador tiene por lo general para proporcionarte esos 24 volts, que puedes usar en la apertura o cierre de la válvula.

Esos 24 volts internos en el actuador los puedes obtener en los puntos 4(-)  y  5(+).

Cuando abras la tapa de conexiones eléctricas en el actuador, que por cierto se abre con una llave Allen de 6mm, encontraras el siguiente block de conexiones.

Como puedes ver es una rueda plástica redonda con cuatro tornillos en medio donde se conecta el cableado de fuerza y alrededor de ella existe dos niveles más de conexiones para el cableado de control, el nivel mas alto esta enumerado con números pares, los cuales se pueden ver grabados sobre el plástico blanco en la foto y el nivel mas al fondo son los impares los cuales no se ven números.

RETROAVISOS DE VALVULA ABIERTA O VALVULA CERRADA

Cuando en un proceso queremos tener un mayor control, a parte de poder manipular una válvula a distancia, también queremos saber el estado en el que se encuentra o si la válvula logra realmente cerrar o abrir y poder saberlo aunque no estemos cerca de ella, entonces se implementa utilizar switches para que también cierren y abran un circuito eléctrico. Conectado desde la posición de la válvula hasta algún cuarto de control.

Para ello la válvula rotork tiene en su circuito básico 4 switches que se pueden utilizar para ese propósito. Lo extraordinario del actuador de esta válvula es que esos  switches se pueden ajustar a través de un programa, manipulado por el control remoto que al inicio de toda esta información les mencione, atraves de control ustedes pueden configurar como si fuera el control de su televisión, como quieran que opere esos switches.

Las terminales de esos switches en las terminales de conexión del actuador son:

                                         Terminal                      Configurado desde fábrica

Switch 1                             6  y  7                          Cierra con válvula cerrada

Switch 2                             8  y  9                          Abre con válvula abierta

Switch 3                            10 y  11                        Cierra con válvula cerrada
Switch 4                            12 y  13                        Abre con válvula abierta

Estos switches no solo se pueden configurar para actuar cuando la válvula cierra o abre, también para cuando     .........

En otra entrada de este blog les hablaré la forma de usar el control remoto o más bien configurador remoto válgase la redundancia para configurar estos switches, 

El link de esa entrada es

http://instrumentacionpuestaenmarcha.blogspot.mx/2016/11/configuracion-con-el-control-remoto.html

y obviamente para configurar otros parámetros del actuador de la válvula. Pero eso lo haremos en otra entrada de este blog para no amontonar mucha información en un solo lugar. Próximamente te escribiré el link de esta otra entrada.

Para ser más exacto en esta otra entrada te hablaré de las funciones primarias:

El sentido de giro de la valvula

Ajuste de medición limite de cuando la valvula esta cerrada.        ........

Ajuste de medición limite de cuando la valvula esta abierta.

Ajuste del valor de torsión de seguridad y de acción de apertura.

Ajuste del valor de torsión de seguridad y de acción de cierre.

Asignación si para por valor de torsión o por el limite de apertura marcado.

Asignación si para por valor de torsión o por el limite de cierre marcado.

COMENTARIOS EXTRAS.

Al actuador se le pueden agregar otras funciones según se requiera, la valvula motorizada puede ser una on-off, como ya lo comente anteriormente.

Pero también se puede convertir en una valvula de control agregándole una tarjeta electrónica, para funcionar con señal de 4 a 20 mA.

Te agradecería tus comentarios, para enriquecer lo que pretendo, que es compartir lo que he aprendido en la puesta en marcha de la instrumentación.

Si lo que he escrito lo consideras bueno reproduce el siguiente video

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Un amigo me dijo que se podía limpiar de sarro con limón y miren lo que paso.

https://www.youtube.com/watch?v=tLpvelKn7gA