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Diagnóstico de un lazo 4-20 mA

Un transmisor alimentado por el lazo, una fuente de 24 V, y una entrada de PLC leyendo cualquier cosa. Seis fallas, un multímetro en miliamperios y en volts, y la regla que las revienta todas: en un lazo en serie la corriente es el mensaje, y el voltaje aparece a través de lo que esté abierto.

Por Francisco Padilla Interactiva Nivel técnico

Antes de empezar — resumen del trabajo

Un lazo 4-20 mA es de bajo voltaje (24 V CD) y en general se puede trabajar energizado — de eso se trata el ejercicio, porque la corriente es la lectura. Pero el lazo puede correr junto a cableado de 480 V, y el proceso que controla no es inofensivo. Sepa qué mueve la señal antes de abrir el lazo.

  • Sepa qué controla el lazo — abrirlo puede mover una válvula o tirar un proceso
  • Ponga el lazo de control en manual, o avísele al operador, antes de abrirlo
  • Para leer corriente, el multímetro va en serie (abra el lazo); para leer volts, en paralelo
  • Trate el cableado de fuerza cercano como energizado y mantenga sus puntas lejos de él

Por qué 4-20 mA, y por qué falla limpio

Un lazo 4-20 mA lleva el valor del proceso como corriente, no como voltaje, y esa decisión es toda la razón de que sea fácil de diagnosticar. La corriente es la misma en todas partes de un lazo en serie, así que no se cae a lo largo de una corrida larga de cable como se caería una señal de voltaje, y un cable roto lee un cero definitivo en lugar de un número creíble pero equivocado. El cero vivo en 4 mA es la otra mitad del truco: un transmisor sano en su lectura más baja sigue empujando 4 mA, así que 0 mA solo puede significar que el lazo está roto o sin energía — nunca un valor real del proceso.

Entonces toda falla se acomoda en dos preguntas, y un solo multímetro contesta las dos. Póngalo en miliamperios, en serie, y lea la corriente — ese es el mensaje. Póngalo en volts, entre dos puntos, y vea dónde cae el voltaje — eso encuentra la ruptura. La regla de fondo es la misma que resuelve un circuito de control: en un lazo en serie, el voltaje aparece a través de lo que esté abierto.

Primero lea la corriente

Abra el lazo en un punto de prueba y léalo en serie. El número le dice qué tipo de falla tiene antes de que le mueva a nada más:

  • 0 mA — el lazo está abierto o sin energía. Un transmisor real nunca manda cero.
  • 4 a 20 mA, estable — el lazo está sano; si la lectura sigue mal, el problema es de calibración o del proceso, no del cableado.
  • Abajo de unos 3.8 mA (pero no cero) — el transmisor está mandando bajo rango: una señal de falla-baja según NAMUR NE43, o un proceso por debajo del rango.
  • Arriba de unos 20.5 mA — sobre rango: una señal de falla-alta, un sensor muerto, o un proceso de verdad alto.

Luego use el voltímetro para ubicar la falla

Cuando la corriente es cero, el voltímetro separa las dos causas que se ven idénticas en la escala de miliamperios:

  • La fuente lee 24 V y la corriente es 0. La energía sí está; el lazo está abierto. Camine el voltímetro a lo largo del lazo — los 24 V completos se paran a través de la ruptura, así que donde la lectura brinque a 24, ahí está su abierto.
  • La fuente lee 0 V. La fuente del lazo está muerta o se le botó el fusible. Ninguna falla de cableado va a arreglar un lazo que no trae voltaje atrás.

Y a través de la resistencia de censado de 250 Ω en la entrada, la ley de Ohm amarra los volts con la corriente: unos sanos 12 mA tiran 3 V, el cero de 4 mA tira 1 V, y los 20 mA de escala completa tiran 5 V. Ese 1 a 5 V es exactamente lo que lee la tarjeta analógica.

Nota de campo — el número del PLC no es el lazo

Las fallas de lazo más canijas son en las que la pantalla miente. Una entrada en corto o una resistencia de censado en corto lee 0 en el HMI mientras unos perfectos 12 mA circulan en el campo — la corriente sí está fluyendo, nada más que la entrada no la ve. Y una fuga a tierra en una caja de conexiones mojada se lleva corriente, así que el transmisor manda 12 mA y el PLC recibe 9. La única forma de cachar cualquiera de las dos es dejar de creerle al valor de la pantalla y meter un multímetro de verdad en serie. Si la corriente en el transmisor no coincide con la corriente en el PLC, algo en medio se la está robando.

Cuando el lazo está bien y la lectura sigue mal

Una corriente estable dentro de rango con un valor equivocado en la pantalla no es falla del lazo — es calibración, rangeo, o el proceso. Confirme el cero y el span del transmisor contra una entrada conocida, revise que el escalamiento del PLC coincida con el rango del transmisor, y voltee a ver el proceso mismo. Andar persiguiendo cableado en un lazo que lee una señal de miliamperios sólida y estable le tira la tarde; el lazo ya le dijo que está sano.

Lo que normalmente falla, en orden

  1. Terminales de campo flojas o corroídas — el abierto de todos los días, que se encuentra por los 24 V a través de la ruptura
  2. Humedad en una caja de conexiones — fuga a tierra que jala la lectura hacia abajo
  3. Una fuente del lazo botada o muerta que se lleva todo un rack de señales de un jalón
  4. Un sensor muerto que deja al transmisor pegado sobre o bajo rango
  5. Una entrada en corto o una terminal puenteada en el gabinete que lee cero en un lazo vivo

La mayoría se encuentran en uno o dos minutos en cuanto trabaja en el orden correcto: primero corriente para clasificar el tipo de falla, luego voltaje para ubicarla. El lazo es honesto — falla de maneras que apuntan derecho a la causa, siempre y cuando usted lea lo que de verdad está haciendo en lugar de lo que dice la pantalla.