Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1: Descripción general técnica y aplicaciones

El Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 es una barrera aislada de un solo canal diseñada para la interfaz con transmisores SMART de 2 hilos y fuentes de corriente en sistemas de automatización industrial. Este módulo de acondicionamiento de señal proporciona aislamiento eléctrico entre los dispositivos de campo ubicados en áreas peligrosas y el equipo del sistema de control en áreas seguras, lo que garantiza una transmisión de señal confiable al tiempo que mantiene los estándares de seguridad intrínseca. Con su carcasa compacta de 12,5 mm de ancho y la capacidad de montaje en riel DIN, el dispositivo ofrece opciones de integración flexibles para los diseños de paneles de control.

Especificaciones técnicas y principios de funcionamiento

El KCD2-STC-Ex1 funciona con una fuente de alimentación de 24 V CC con un amplio rango de voltaje de entrada de 19-30 V CC y presenta un bajo consumo de energía de ≤1,1 W en condiciones normales. El módulo acepta señales de entrada analógicas de 4-20 mA de los dispositivos de campo y proporciona salidas aisladas de señales de corriente de 4-20 mA o de voltaje de 1-5 V, con la salida configurable a través de interruptores DIP internos. El dispositivo incorpora tecnología avanzada de procesamiento de señales que convierte las señales entrantes a formato digital para el aislamiento antes de volver a convertirlas a salidas analógicas, logrando una alta precisión con menos del 0,1% de desviación a escala completa a 20°C.

Esta barrera de aislamiento emplea múltiples mecanismos de protección, incluidos diodos Zener para la limitación de voltaje y resistencias para la restricción de corriente, lo que garantiza que la energía transferida a áreas peligrosas permanezca dentro de los límites de seguridad. El aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada/salida, entrada/alimentación y salida/alimentación cumple con las normas IEC/EN61010-1, con un voltaje de aislamiento nominal de 300Veff. El módulo admite el protocolo de comunicación HART a través de terminales dedicados, lo que permite la comunicación digital bidireccional con dispositivos de campo inteligentes sin interrumpir la señal analógica.

Certificaciones de seguridad y cumplimiento

El KCD2-STC-Ex1 cumple con los requisitos del Nivel de Integridad de Seguridad SIL 2 según la norma IEC/EN 61508, con la certificación de Capacidad Sistemática (SC) 3, lo que lo hace adecuado para sistemas instrumentados de seguridad en las industrias de procesos. Esta certificación garantiza que el dispositivo proporciona una protección confiable contra posibles explosiones en áreas peligrosas donde pueden estar presentes gases o polvo inflamables. El enfoque de seguridad intrínseca implementado en el diseño permite el mantenimiento y la calibración de los equipos de campo conectados sin requerir cortes de energía en áreas peligrosas, lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad y mejora la eficiencia operativa.

Características de instalación y configuración

La instalación del KCD2-STC-Ex1 se simplifica a través de su tecnología de conexión de terminales de resorte, que admite cableado push-in para un montaje más rápido. El módulo está diseñado para montarse en rieles DIN estándar de 35 mm según la especificación EN 60715:2001, con dimensiones compactas de 12,5 × 114 × 122 mm (0,5 × 4,5 × 4,8 pulgadas). La flexibilidad de configuración se logra a través de la configuración de los interruptores DIP que permiten a los usuarios seleccionar entre diferentes modos de funcionamiento, incluyendo fuente de corriente, sumidero de corriente y configuraciones de salida de voltaje para cada canal. La configuración predeterminada de fábrica configura ambas salidas como modo de fuente de corriente, que es el requisito de aplicación más común.

Aplicaciones industriales e integración de sistemas

Esta barrera de aislamiento es particularmente valiosa en industrias como la del petróleo y el gas, el procesamiento químico, los productos farmacéuticos y la generación de energía, donde la seguridad intrínseca es primordial. Las aplicaciones típicas incluyen la interfaz con transmisores de presión, sensores de temperatura, medidores de flujo y otros instrumentos de campo de 2 hilos ubicados en áreas peligrosas clasificadas. El módulo permite una integración perfecta entre los dispositivos de campo y los sistemas de control, incluidos los DCS (Sistemas de Control Distribuido), los PLC (Controladores Lógicos Programables) y los sistemas SCADA (Control de Supervisión y Adquisición de Datos).

La capacidad de acondicionamiento de señal del KCD2-STC-Ex1 mejora la precisión de la medición al proteger contra bucles de tierra e interferencias electromagnéticas, lo cual es particularmente importante al transmitir señales analógicas de bajo nivel a largas distancias desde el campo a la sala de control. El tiempo de respuesta rápido del dispositivo con tiempo de subida/bajada ≤10 ms y tiempo de estabilización ≤50 ms garantiza un retraso mínimo de la señal en aplicaciones críticas de control de procesos. Con un ancho de banda de 0-3 kHz (-3 dB), el módulo mantiene la integridad de la señal para las variables de proceso dinámicas mientras filtra el ruido de alta frecuencia.

Ventajas comparativas sobre soluciones alternativas

En comparación con las barreras Zener, la barrera de aislamiento KCD2-STC-Ex1 ofrece un rendimiento superior a través del aislamiento galvánico completo entre los circuitos de campo y de control. Este aislamiento elimina la necesidad de sistemas de puesta a tierra especiales requeridos por las barreras Zener y permite la conexión de instrumentos de campo conectados a tierra sin crear bucles de tierra que puedan comprometer la precisión de la señal. Las capacidades de conversión y acondicionamiento de señal proporcionan funcionalidad adicional más allá de la limitación básica de energía, lo que convierte a la barrera de aislamiento en una solución más completa a pesar de su mayor costo inicial.

Pepperl+Fuchs, con sede en Mannheim, Alemania, aporta décadas de experiencia en tecnología de sensores e interfaces industriales al diseño del KCD2-STC-Ex1. Es importante tener en cuenta que, si bien el modelo estándar KCD2-STC-Ex1 sigue estando disponible, Pepperl+Fuchs ha indicado que la variante KCD2-STC-Ex1.SP ya no se vende comercialmente, con productos sucesores disponibles para proyectos actuales. Esto refleja el enfoque de mejora continua de productos de la empresa, al tiempo que mantiene el soporte para las instalaciones existentes.