Las unidades y plantas de producción suelen tener cientos de instrumentos de medición que operan en una variedad de roles.

Estos instrumentos son los ojos y los oídos de los operadores de planta y proporcionan variables críticas que se utilizan para monitorear y controlar las operaciones.

También pueden enviar información de diagnóstico para alertar sobre una variedad de problemas en desarrollo internos del instrumento, dentro del proceso real o de la infraestructura de automatización más grande.

La última generación de instrumentos avanzados exhibe ahora un alto grado de sofisticación en esta área.

La información de diagnóstico se puede transmitir como un valor HART superpuesto al bucle de corriente analógico cableado normal de 4 a 20 miliamperios (mA), o a través de un protocolo digital como FOUNDATION Fieldbus o WirelessHART.

Cuando se introdujeron, estos diagnósticos representaron un gran avance para los departamentos de mantenimiento, permitiéndoles abordar problemas en desarrollo antes de que causaran una lectura inexacta o una falla total.

Todo, incluida la variable de proceso principal y cualquier función de diagnóstico, depende de una infraestructura de comunicación confiable.

El transmisor más sofisticado no puede enviar datos sin una conexión confiable al control distribuido (DCS), la gestión de activos u otro sistema host.

En la mayoría de los entornos, la mayoría de los transmisores están cableados mediante un bucle de corriente de 4 a 20 mA, posiblemente con HART.

Normalmente estos son muy confiables pero pueden desarrollar problemas capaces de causar lecturas inexactas.

Diagnóstico de integridad de bucle.

En un entorno de planta típico, el lazo de corriente analógica de un transmisor de presión puede involucrar un cable largo, potencialmente de varios cientos de pies o más, entre el transmisor y la conexión de E/S del sistema host.

Un buble de corriente es muy robusto, por lo que esto no representa necesariamente un desafío si todos los elementos están intactos.

Sin embargo, un cable largo podría tener fácilmente una docena de puntos de terminación de un extremo al otro a medida que pasa por las bandejas y  gabinetes de clasificación. 

Los terminales de tornillo que se han aflojado o se han corroído pueden hacer que la señal se pierda por completo.

Un cortocircuito también puede cortar los datos. 

La función de cero en vivo del bucle generalmente llamará la atención sobre una pérdida total de la señal.

Los problemas más sutiles, en los que la lectura se corrompe pero no lo suficiente como para ser reconocible de inmediato, pueden hacer que los operadores tomen medidas incorrectas.

Aquí hay dos ejemplos de cómo esto puede suceder.

Corriente de fuga

Algunas situaciones pueden crear un cortocircuito parcial donde se forma una nueva ruta de circuito.

 La corriente eléctrica se “fuga” de un lado al otro, a menudo debido a la humedad o la corrosión, lo que puede cambiar el nivel de la señal.

Por ejemplo, si la señal real del transmisor es de 12 mA y la fuga permite otros 3 mA, el sistema principal creerá que la lectura es de 15 mA y mostrará el valor correspondiente a los operadores.

Si el transmisor envía una señal mayor a 18 mA, el sistema mostrará incorrectamente una falla porque el valor excederá los 20 mA.

Esta falla a escala puede hacer que los operadores tomen medidas incorrectas o puede causar que un lazo de control gobernado por ese transmisor responda incorrectamente.

Carga eléctrica aumentada

El funcionamiento correcto de un lazo depende de tener una resistencia conocida para el cableado y una fuente de alimentación confiable y constante.

Si los cables o terminales están corroídos o sueltos, aún puede haber contacto, pero esos puntos agregarán una carga adicional como si se hubiera agregado una resistencia al circuito.

De manera similar, una fuente de alimentación defectuosa o sobrecargada puede crear una condición de caída de tensión con una salida caída. 

Estos pueden reducir el voltaje disponible para el transmisor, lo que puede impedir que alcance una señal completa de 20 mA.

En esas condiciones, es posible que el transmisor solo pueda comunicar un máximo de 15 mA aunque el proceso requiera algo más alto.

Esta condición es particularmente difícil de reconocer ya que el transmisor puede comportarse correctamente en gran parte de su rango, dejando a los operadores inconscientes de esta condición crítica de falla.

Ambas condiciones se pueden detectar a través de controles de bucle manuales por parte de un técnico calificado, pero pocas instalaciones tienen los recursos para realizarlas con suficiente regularidad.

Algunos nuevos transmisores avanzados están disponibles con diagnóstico de integridad de bucle para realizar estas pruebas automáticamente, monitoreando el voltaje disponible de forma continua.

Si el voltaje se desvía de las condiciones de referencia, los operadores y los técnicos de mantenimiento pueden ser notificados de inmediato, lo que les permite detectar y corregir el problema, evitando posibles alteraciones del proceso o incluso incidentes de seguridad.

Los umbrales se pueden programar en las configuraciones para que correspondan a la criticidad de un lazo dado .

Infraestructura de cableado defectuosa

Algunas plantas más antiguas que aún ejecutan una infraestructura de automatización antigua a menudo se enfrentan a los problemas de integridad del bucle que acabamos de mencionar, combinados con fallas absolutas del cableado heredado, pero el costo de reemplazarlo no es práctico o es demasiado costoso para todos los instrumentos.

Las plantas pueden probar soluciones alternativas, pero eventualmente, las fallas son simplemente demasiado importantes y los operadores comienzan a perder información crítica.

La solución más fácil y económica es abandonar el cableado por completo y reemplazarlo con WirelessHart para todas las aplicaciones de monitoreo y algunas aplicaciones de control en tiempo real.

Cualquier transmisor compatible con HART existente de 2, 3 o 4 hilos puede equiparse con un adaptador WirelessHART, capaz de enviar múltiples variables de proceso y datos de diagnóstico a través de la red.

Esto permite que los transmisores heredados en funcionamiento permanezcan en un lugar donde sea posible, aunque algunos aún pueden necesitar alimentación externa.

Esto elimina la necesidad de reemplazar largos tramos de cableado, probablemente mejora la calidad y confiabilidad de la señal existente y puede entregar más datos al sistema host.

Puede ser conveniente reemplazar algunos de los transmisores más antiguos con unidades más nuevas que utilicen diseños WirelessHART nativos.

La variedad de estas unidades autoalimentadas está creciendo, eliminando la necesidad de cableado de señal o alimentación.

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