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Señal de nivel al PLC y DCS: escalado y configuración
El transmisor de nivel mide correctamente en campo, pero la HMI sigue mostrando un número incorrecto. En casi todos los casos, el fallo no está en el instrumento, sino en una discrepancia de escalado entre lo que envía el transmisor y lo que el sistema de control está configurado para recibir. El escalado traduce el lazo de 4–20 mA a las unidades de ingeniería de la pantalla, y una sola suposición incorrecta desplaza todas las lecturas posteriores.
Los dos extremos de la misma escala
Un lazo de 4–20 mA transporta un solo número: la corriente. Su significado se configura en dos lugares que deben coincidir: el transmisor y el controlador.
El transmisor se configura con un rango, por ejemplo de 0 a 5 metros, donde 4 mA = 0 m y 20 mA = 5 m. El controlador se configura con un rango de entrada coincidente: los mismos 0 a 5 m, en las mismas unidades y con los mismos puntos de 4 y 20 mA.
Para una correspondencia lineal, EU = LRV + (I − 4 mA)/16 mA × (URV − LRV). Con un transmisor asignado a 0–5 m, 12 mA representa 2.5 m. Un controlador escalado incorrectamente a 0–10 m muestra 5 m. Una discrepancia de alcance genera un error de proporción, mientras que una discrepancia de cero añade además un desplazamiento.
Los cuatro errores clásicos de escalado
Cero o alcance incorrectos en un extremo. Los extremos distintos producen error de ganancia, desplazamiento o ambos. Haga coincidir variable asignada, unidades y puntos de 4/20 mA en lugar de suponer que toda discrepancia es una proporción constante.
Unidades incorrectas. El transmisor está en metros y el canal en pies, o en un porcentaje que supone otra altura de recipiente. El error es un factor de conversión constante.
Interpretación incorrecta de señal. Tratar un canal de 4–20 mA como 0–20 mA desplaza cada lectura por la ausencia del cero vivo, de modo que el cero se lee como 20 %.
Raíz cuadrada activada donde no corresponde. La medición de caudal por presión diferencial necesita extracción de raíz cuadrada; una señal de nivel no. Aplicarla a un lazo de nivel distorsiona más la lectura cerca del extremo inferior del rango.
| Discrepancia | Síntoma | Comprobación |
|---|---|---|
| Cero o alcance diferentes | Desplazamiento, error de proporción o ambos | Conciliar variable, extremos y cota de referencia |
| Unidades diferentes | Conversión numérica incorrecta | Registrar las unidades de ingeniería en ambos extremos |
| 4–20 mA tratado como 0–20 mA | 4 mA aparece como el 20% de la escala de entrada | Seleccionar el rango correcto del canal |
| Raíz cuadrada no deseada | Distorsión no lineal | Confirmar si la señal es nivel, caudal u otra variable asignada |
| Linealización aplicada dos veces | Volumen incorrecto pese a nivel correcto | Aplicar la conversión validada en un único lugar definido |
Linealización para recipientes no lineales
Una señal de nivel es lineal con el nivel, pero el volumen de muchos recipientes no lo es. Un tanque cilíndrico horizontal o esférico tiene una relación no lineal entre nivel y volumen: el mismo cambio de nivel corresponde a otro cambio de volumen según la zona del tanque. Para mostrar volumen en vez de nivel, el sistema de control o el transmisor aplica una tabla de aforo o una curva de linealización que relaciona nivel y volumen punto por punto.
Si el transmisor asigna la salida analógica al volumen y aplica allí la tabla, el lazo de corriente transporta volumen y el DCS debe escalar volumen. Si el transmisor entrega nivel y el DCS aplica la tabla, el lazo transporta nivel. Algunos equipos conservan varias variables digitales; verifique la asignación analógica real. Aplique la conversión una vez y documente el origen de la tabla del tanque.
Verificar toda la cadena
La forma fiable de confirmar un lazo escalado es comprobarlo de extremo a extremo:
Lea el rango configurado del transmisor en su propio menú o mediante HART.
Lea el rango configurado del canal en la vista de ingeniería del DCS.
Confirme que ambos coincidan en valores y unidades.
Con el procedimiento aprobado de prueba y anulación temporal, inyecte u ordene corrientes conocidas, como 4, 12 y 20 mA, y verifique los valores correspondientes de pantalla, alarma e histórico. Una prueba de inyección de corriente comprueba la cadena receptora, no la exactitud física de nivel del sensor. Cuando se requiera, verifique por separado las corrientes de fallo configuradas y el tratamiento de mala calidad de la señal.
Una comprobación en dos puntos, 4 mA y 20 mA, detecta errores de cero/alcance; una comprobación intermedia a 12 mA detecta errores de raíz cuadrada o linealización que los extremos ocultarían.
Preguntas de ingeniería
P1. ¿Dónde debo configurar el rango: en el transmisor o en el DCS?
Identifique primero la variable de salida analógica: distancia, nivel, volumen u otra magnitud. Haga coincidir la escala del DCS con esa asignación y sus extremos. Distinga el ajuste físico del sensor de cualquier conversión posterior a volumen del tanque y evite aplicarla dos veces.
P2. ¿Por qué mi nivel marca 20 % con el tanque vacío?
Una señal de 4–20 mA interpretada en una escala de 0–20 mA es una causa posible. Compruebe corriente medida, variable asignada, cero físico, rango del canal y cualquier valor forzado o retenido antes de cambiar la configuración.
P3. ¿Necesito raíz cuadrada para una señal de nivel?
No. La extracción de raíz cuadrada corresponde al caudal por presión diferencial. Un lazo de nivel es lineal; mantenga desactivada la raíz cuadrada.
P4. ¿Cómo linealizo un tanque horizontal?
Utilice una tabla de aforo con puntos de nivel y volumen generada a partir de la geometría real del tanque, aplicada en el transmisor o en el DCS. Una curva genérica será incorrecta para su recipiente.
