Los sensores de presión se han convertido en un elemento imprescindible en diversos sectores para controlar la presión de líquidos y gases. Se pueden encontrar en dispositivos sanitarios, plantas de fabricación e instalaciones de tratamiento de aguas. Sin embargo, al consultar las especificaciones de un sensor de presión, a menudo se oye el término “salida de 4-20 mA”. Si eres principiante, este término puede parecerte demasiado técnico, por lo que quizá te preguntes: ¿qué significa «salida de 4-20 mA» en los sensores de presión? En realidad, se trata de una señal eléctrica estándar que utilizan los sensores de presión. Pero eso no es todo. En esta guía, explicaré qué significa una salida de 4-20 mA, cómo funcionan estos sensores y cuáles son sus ventajas. Así que, empecemos.
¿Qué significa una salida de 4-20 mA en los sensores de presión?
Una salida de 4-20 mA es una señal eléctrica estándar que utiliza un sensor de presión para transmitir las lecturas de presión a otros dispositivos. En este caso, 4 mA representa el valor de presión más bajo. Por su parte, 20 mA representa el valor de presión más alto dentro del rango de medición del sensor.
Recuerda que la presión y la corriente están estrechamente relacionadas. A medida que cambia la presión, la corriente también aumenta o disminuye en consecuencia. Así pues, este rango de salida de corriente de 4-20 mA permite al sensor enviar lecturas de presión precisas. ¿Cómo? Supongamos que hay un sensor de presión que mide presiones de 0 a 100 PSI. Cuando la presión es de 0 PSI, el sensor enviará una corriente de 4 mA.
Ahora bien, cuando la presión alcanza los 100 PSI, envía 20 mA. Si la presión se encuentra en un valor intermedio, como por ejemplo 50 PSI, la corriente también estará comprendida entre 4 mA y 20 mA. Aquí se puede observar que el valor de 4 mA se refiere a la presión más baja que puede registrar un sensor, independientemente del rango. Sin embargo, el rango de 20 mA indica la presión más alta. De este modo, la señal de corriente refleja directamente la presión que se está midiendo.
Esta simplicidad es la razón por la que este método de salida es tan fiable. Incluso en sistemas industriales en los que los sensores se encuentran lejos de los sistemas de control, siguen siendo fiables. Esto se debe a que una señal de 4-20 mA puede recorrer largas distancias con una pérdida de precisión mínima. Esto significa que un controlador recibirá señales precisas para reaccionar en caso de que la presión supere el límite.
¿Cómo funcionan los sensores de presión de 4–20 mA?
El funcionamiento del sensor de presión de 4-20 mA es muy sencillo. En primer lugar, un sensor de presión de 4–20 mA mide la presión de un líquido o un gas. En el interior de estos sensores de presión hay un elemento sensor que reacciona cada vez que cambia la presión. Cuando detecta un cambio en la presión, el sensor convierte el valor de la presión en una señal de corriente eléctrica.
Pero hay algo que hay que tener en cuenta: este sensor de presión no envía directamente una lectura de presión. En su lugar, envía una corriente que oscila entre 4 mA y 20 mA a otro dispositivo, como un controlador. De este modo, el controlador dispone del valor de presión más preciso en forma de salida de corriente. El motivo es que las señales de corriente son mucho menos propensas a verse interrumpidas por interferencias eléctricas durante su transmisión. Dado que la precisión es lo más importante, esta se mantiene gracias a estas señales de corriente.
Pero estos operadores de lectura no pueden interpretarlas. Por eso, los controladores convierten estas lecturas de corriente de nuevo en valores de presión legibles. En estos sensores, las lecturas de presión se transmiten en un rango de salida eléctrica de 4-20 mA. Si el sensor no detecta ningún cambio en la presión del líquido o del gas del sistema, enviará una señal de 4 mA. Sin embargo, si detecta un cambio de presión máximo dentro de su rango, se enviará una señal de 20 mA.
¿Por qué el rango de 4–20 mA es ideal para entornos industriales?
Los sensores de presión de 4-20 mA se han convertido en una opción muy extendida en casi todos los sectores industriales. Varias razones justifican su importancia en este ámbito. En primer lugar, estos sensores de presión transmiten la información de presión con gran precisión. De hecho, en grandes instalaciones industriales, los sensores de presión suelen instalarse lejos del controlador. Por lo tanto, existe una mayor probabilidad de que la señal de presión pierda precisión antes de llegar al controlador.
Sin embargo, los sensores de presión de 4-20 mA resultan muy útiles para transmitir datos de presión a largas distancias sin perder precisión. En segundo lugar, estos sensores de presión resisten muy bien las interferencias eléctricas. En los sistemas industriales hay grandes motores, generadores y otros dispositivos eléctricos. Todos estos dispositivos generan ruido eléctrico. Normalmente sensores de presión industriales suelen verse afectados por esta interferencia eléctrica.
Sin embargo, un sensor de presión de 4-20 mA es mucho menos sensible al ruido eléctrico, por lo que los datos de presión se transmiten de forma más fiable. Por último, el sistema de 4–20 mA también facilita la detección rápida de problemas en el cableado o en los sensores. En estos sensores, la señal suele partir de 4 mA cuando el sistema funciona correctamente. Si la corriente cae repentinamente a 0 mA, es señal de que hay un cable roto, una pérdida de alimentación o un fallo del sensor. De este modo, los operarios detectan rápidamente el problema y lo resuelven para evitar tiempos de inactividad.
Tipos de sensores de presión de 4–20 mA
Ahora ya conoces los conceptos básicos y el funcionamiento de los sensores de presión de 4-20 mA, ¿verdad? Pues bien, debes saber que estos sensores de presión no siempre son iguales. De hecho, existen en diversos tamaños y especificaciones para satisfacer las diferentes necesidades industriales. Así que vamos a profundizar en el tema y a analizar algunos de los tipos más comunes de sensores de presión de 4-20 mA.
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- Sensores de presión manométrica
- Sensores de presión absoluta
- Sensores de presión diferencial
- Sensores de presión de manómetro sellados
- Sensores de presión de vacío
- Sensores de presión compuestos
Preguntas frecuentes
¿Por qué la señal empieza en 4 mA y no en 0 mA?
La señal de 4–20 mA comienza en 4 mA en lugar de en 0 mA para mejorar la fiabilidad y la seguridad del sistema. El punto de 4 mA se denomina “cero activo”. Significa que el sistema funciona con normalidad incluso en el nivel de medición más bajo. Por lo tanto, si la señal indica 4 mA, significa que todo está bien y que el sensor está activo.
¿Son mejores las señales de 4–20 mA que las de tensión?
En la mayoría de los casos industriales, sí, la señal de 4–20 mA es mejor que las señales de tensión. La razón principal es que una señal de corriente, como la de 4–20 mA, se mantiene estable incluso a largas distancias. Además, esta señal de salida es resistente al ruido, lo que garantiza que el valor de la presión se mantenga estable.
¿Qué ocurre si la señal desciende por debajo de los 4 mA?
En un sensor de presión de funcionamiento normal, la señal debe mantenerse siempre entre 4 mA y 20 mA. Si la corriente desciende por debajo de 4 mA o llega a 0 mA, suele indicar que hay un problema en el sistema.
Conclusión
Los sensores de presión son los dispositivos más fiables en muchos sectores para medir y controlar la presión de líquidos y gases. Sin embargo, existen diferentes tipos de salida. Entre ellos, los sensores de presión de 4-20 mA gozan de gran confianza por su precisión. Estos sensores de presión envían la señal en formato eléctrico dentro de un rango de 4-20 mA. La lectura de 4 mA corresponde a la presión más baja, y la de 20 mA, a la presión más alta entre los sensores. Estos tipos de señal no se ven afectados por interferencias eléctricas y muestran lecturas exactas.