Principios de Medida - Transmisores. James Robles Departamento de Instrumentación Huertas Junior College

Transcripción

1 James Robles Departamento de Instrumentación Huertas Junior College

2 En esta presentación: Definición de Rango de Proceso Definición de Variable de Proceso Definición de Transmisor de Variable de Proceso Definición de Rango de Instrumentación Definición de Señal de Instrumentación Principio de Operación de Transmisores de Variables de Proceso Lazos de Transmisores Electrónicos Interpolación de Señales de Instrumentación Configuración de Transmisores Especificaciones de Transmisores Prácticas de Instalación y Conexión Comunicación de Transmisores HART Transmisores de Señal de Transmisión Digital (Fieldbus, Modbus, Profibus, DeviceNet, etc.)

3 Rango de Proceso y de Variables de Proceso: Rango de Proceso es el valor mínimo a máximo de un instrumento de medición de una variable física (presión, nivel, flujo, temperatura, etc.) para ser transmitido o controlado. Ejemplo: Se va a medir un proceso que fluctúa entre 0 psi y 100 psi. El Rango de Proceso es: psi Una Variable de Proceso es el valor actual de una variable física (presión, nivel, flujo, temperatura, etc.) Ejemplo: En el proceso de psi, la variable de proceso se encuentra en psi

4 Transmisores de Variables de Proceso: Un Transmisor de Variable de Proceso es un dispositivo utilizado para convertir la variable física en una señal electrónica o neumática a ser utilizado para su medición, transmisión o control. Este transmisor se conecta físicamente al proceso y mediante el uso de sensores internos, convierte el valor de la variable física en una señal transmitible Transmisor PT-1 - Proceso Señal Transmitida Por cablería 24 Vdc - - Receptor Remoto

5 Rango de Instrumentación: El Rango de Instrumentación es una señal electrónica o neumática utilizada con el propósito de ser transmitida remotamente El Rango de Instrumentación de un transmisor electrónico es una corriente de 4 a 20 miliamperes DC. El 0% de la variable de proceso equivale a 4 ma, mientras que el 100% de la variable de proceso equivale a 20 ma El Rango de Instrumentación de un transmisor neumático es de una presión de 3 a 15 psi. El 0% de la variable de proceso equivale a 3 psi, mientras que el 100% de la variable de proceso equivale a 15 psi

6 Señal de Instrumentación: Una Señal de Instrumentación es el valor actual del nivel electrónico o neumático utilizado para representar la variable de proceso de una forma estándar. Ejemplo: Rango de Proceso del Transmisor = psi Rango de Instrumentación del Transmisor = 4 20 ma Transmisor Señal Transmitida Por cablería PT ma 24 Vdc ma Receptor Remoto Rango de Proceso = psi

7 Señal de Instrumentación: La razón por la cual la señal de Instrumentación no comienza en cero es para poder distinguir entre un cero real y una avería en la cablería o tubería utilizada Si se avería la cablería, la corriente o la presión bajará a cero ma o a cero psi y el técnico podrá diagnosticar el fallo Transmisor Cable Averiado PT-1-24 Vdc ma 0.00 ma Receptor Remoto Proceso

8 Principio de Operación de Transmisores: Un Transmisor contiene las siguientes características: Está conectado al proceso Tiene sensores internos que convierten la variable física en un movimiento, un voltaje, una resistencia u otro parámetro electrónico Estos sensores convierten los parámetros en una señal de instrumentación estándar para ser transmitida Diagrama en Bloque de un Transmisor: Conexión a Proceso Sensor Interno Conversión a Parámetro Electrónico Señal de Output en ma

9 Principio de Operación de Transmisores: Transmisor de Presión Conexión a Proceso Sensor Interno Conversión a Parámetro Electrónico Señal de Output en ma

10 Lazos de Transmisores Electrónicos: Para extraer una señal a un transmisor, se necesita conectarlo en serie con un Power Supply de 24 Vdc y a su vez en serie con el receptor o equipo preparado para aceptar una señal de 4 20 ma Este voltaje produce una señal de instrumentación proporcional a la variable de proceso en relación con el rango de proceso Transmisor de Presión en Serie con Power Supply de 24 Vdc y Miliamperímetro: 24 Vdc Power Supply - ON OFF

11 Interpolación de Señales de Instrumentación: Rango de Instrumentación Rango de Proceso = Rango de Instrumentación Señal de Instrumentación Rango de Proceso Variable de Proceso R. I. R. P. = R. I. S. I. R. P. V. P.

12 Interpolación de Señales de Instrumentación: El lazo de transmisor produce una señal de instrumentación proporcional a la variable de proceso en relación con el rango de proceso Para calcular la señal de instrumentación (output) del transmisor, se debe conocer el rango de proceso y la variable de proceso Se utiliza la siguiente ecuación para reslover: Rango de Instrumentación Rango de Proceso = Rango de Instrumentación Señal de Instrumentación Rango de Proceso Variable de Proceso Este proceso se conoce como Interpolación

13 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo: El Rango de Proceso es de psi y la variable de proceso (input) está en 50 psi. Cuál es la señal de instrumentación (output) en este caso? (Recordar que el rango de instrumentación es de 4 20 ma) = 20 x = 20 x = 20 x x = 8 x = = 20 x x = 12 ma

14 Interpolación de Señales de Instrumentación: El procedimiento de interpolación se puede visualizar como una relación de proporciones entre el rango de proceso y el rango de instrumentación Ejemplo 1: Si el rango de proceso es una presión de psi Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100psi 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

15 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 2: Si el rango de Proceso es un nivel de un tanque de 0 40 ft Rango de Proceso (Input) 0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

16 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 3: Si el rango de Proceso es un flujo de gal/min. Rango de Proceso (Input) 0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

17 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 4: Si el rango de Proceso es una temperatura de 50 F F Rango de Proceso (Input) 50 F 100 F 150 F 200 F 250 F 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

18 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 5: Si el rango de Proceso es un ph de 2 12 Rango de Proceso (Input) 2 ph 4.5 ph 7 ph 9.5 ph 12 ph 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

19 Interpolación de Señales de Instrumentación: En los ejemplos vistos, es fácil convertir la variable de proceso a su equivalente en señal de instrumentación Sin embargo, todos los puntos intermedios tienen su valor de señal de instrumentación equivalente Hay que utilizar la interpolación para lograr conocer la señal exacta. Ejemplo 6: Cuál es la señal de instrumentación para una variable de proceso de psi con un rango de proceso de psi? Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi psi 75 psi 100 psi 4 ma 8 ma 12 ma? ma 16 ma 20 ma Rango de Instrumentación (Output)

20 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 6: Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi psi 75 psi 100 psi 4 ma 8 ma 12 ma ma 16 ma 20 ma = 20 x = 20 x = 20 x Rango de Instrumentación (Output) 6.17 = 20 x 20 x = 6.17 x = x = ma

21 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 6: Transmisor de Presión (0 100 psi) Señal de Instrumentación PT ma 24 Vdc ma Receptor Remoto Variable de Proceso (Presión) = psi

22 Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Presión: Rosemount Endress Hauser Foxboro Honeywell

23 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 7: Rango de Proceso (Input) 0 ft 6.28 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft 4 ma 6.51 ma 8 ma 12 ma 16 ma 20 ma = 20 x = 20 x = 20 x Rango de Instrumentación (Output) = 20 x 20 x = x = x = 6.51 ma

24 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 7: Variable de Proceso = 6.28 ft 40 ft Transmisor (0 40 ft) Señal de Instrumentación LT ma 24 Vdc ma Receptor Remoto

25 Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Nivel: Rosemount Endress Hauser Magnetrol Siemens

26 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 8: Rango de Proceso (Input) 0 gpm 225 gpm 347 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm 4 ma 8 ma ma 12 ma 16 ma 20 ma = 20 x = 20 x = 20 x Rango de Instrumentación (Output) 9.83 = 20 x 20 x = 9.83 x = x = ma

27 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 8: Transmisor de Flujo (0 900 gpm) Señal de Instrumentación FT ma 24 Vdc ma Receptor Remoto Variable de Proceso (Flujo) = 347 gpm

28 Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Flujo: Rosemount Endress Hauser Sierra ABB

29 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 9: Rango de Proceso (Input) 50 F 100 F 150 F F 200 F 250 F 4 ma 8 ma 12 ma ma 16 ma 20 ma = 20 x = 20 x = 20 x Rango de Instrumentación (Output) 5.23= 20 x 20 x = 5.23 x = x = ma

30 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 9: Transmisor de Temperatura ( F) Señal de Instrumentación TT ma 24 Vdc ma Receptor Remoto Variable de Proceso (Temperatura) = F

31 Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Temperatura: Rosemount Engress Hauser ABB Yokogawa

32 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 10: Rango de Proceso (Input) 2 ph 4.5 ph 7pH 9.5 ph 10.3 ph 12 ph 4 ma 8 ma 12 ma 16 ma ma 20 ma = 20 x = 20 x = 20 x Rango de Instrumentación (Output) 2.72= 20 x 20 x = 2.72 x = x = ma

33 Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 10: Transmisor de ph (2 12 ph) Señal de Instrumentación pht ma 24 Vdc ma Receptor Remoto Variable de Proceso (ph) = 10.3 ph

34 Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores Analíticos: Rosemount Yokogawa EndressHauser ABB

35 Configuración de Transmisores: Performance Specificactions: Accuracy Repeatability Stability Ambient Temperature Effect Mounting Position Effect Vibration Effect Dynamic Performance Power Supply Effect Electromagnetic Compatibility Overpressure Limits Temperature Limits

36 Configuración de Transmisores: Functional or Physical Specificactions: Rango de Proceso (Ejemplo: psi) Estilo y tamaño de Conexión (Ejemplo: ½ FNPT) Power Supply (Ejemplo: 24 Vdc) Output (Ejemplo: 4 20 ma) Communications (Ejemplo: HART Protocol) Electrical Classification (Ejemplo: NEMA 7X) Electrical Connections (Ejemplo ½ FNPT) Process Wetted Parts Materials (Ejemplo: S.S. 316) Non-Wetted Parts Materials (Ejemplo: Aluminum)

37 Especificaciones de Transmisores Forma ISA 20P 1001 Rev 0 Se usa para especificar uniformemente los instrumentos de medición o transmisión de Presión Permite comparar varios instrumentos utilizando parámetros genéricos para prevenir competencia desleal entre suplidores de instrumentos Este formulario existe para instrumentos de flujo, temperatura, nivel y todo tipo de variable

38 Preguntas, dudas, comentarios?