Manual de consulta de conjuntos de termorresistencias y termopares

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1 Manual de consulta Manual de consulta de conjuntos de termorresistencias y termopares

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3 Manual de consulta RTD y termopar Recomendaciones de montaje e instalación para conjuntos de termorresistencias y termopares AVISO Leer este manual antes de trabajar con el producto. Para seguridad personal y del sistema y para un funcionamiento óptimo del producto, asegurarse de comprender completamente el contenido de este manual antes de instalar, usar o realizar el mantenimiento del producto. Para obtener más información, contactar al representante local de Rosemount. PRECAUCIÓN Los productos que se describen en este documento NO están diseñados para aplicaciones calificadas como nucleares. La utilización de productos calificados como no nucleares en aplicaciones que requieren hardware o productos calificados como nucleares puede producir lecturas inexactas. Para obtener información sobre productos Rosemount calificados como nucleares, contactar con el representante de ventas local de Emerson Process Management.

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5 Manual de consulta Contenido RTD y termopar SECCIÓN 1 Introducción SECCIÓN 2 Medición de temperatura con termorresistencias SECCIÓN 3 Medición de temperatura con termopares SECCIÓN 4 Montaje de la carcasa Cómo utilizar este manual Mensajes de seguridad Descripción y principio de medición Estructura Métodos de conexión Campos de aplicación Descripción y principio de medición Instalación de tubos protectores Cables y conexiones Campos de aplicación Normas e instrucciones Tensión Par de fuerzas Montaje de la carcasa Instalación de la carcasa de cerámica Conexión de los transmisores APÉNDICE A Tolerancias límite de los valores básicos APÉNDICE B Tolerancias límite para termopares

6 RTD y termopar Manual de consulta Contenido-2

7 Manual de consulta Sección 1 Introducción RTD y termopar Cómo utilizar este manual página 1-1 Mensajes de seguridad página 1-1 CÓMO UTILIZAR ESTE MANUAL Este manual proporciona instrucciones de instalación, configuración, solución de problemas y otros procedimientos para utilizar la serie Rosemount También se incluyen las especificaciones y otra información importante. Sección 2: Medición de temperatura con termorresistencias Contiene información sobre la descripción y el principio de medición, la estructura, los métodos de conexión y los ámbitos de aplicación. Sección 3: Medición de temperatura con termopares Contiene información sobre la descripción y el principio de medición, la instalación de tubos protectores, los conductores y las conexiones, así como sobre los ámbitos de aplicación. Sección 4: Montaje de la carcasa Contiene información sobre las normas y reglamentos para la serie Rosemount Apéndice A: Tolerancias límite de los valores básicos Proporciona una tabla con las tolerancias límite de los valores básicos según las normas DIN IEC 751 y DIN Apéndice B: Tolerancias límite para termopares Proporciona una tabla con las tolerancias límite para termopares según DIN IEC MENSAJES DE SEGURIDAD Los procedimientos e instrucciones que se ofrecen en este manual pueden requerir precauciones especiales para garantizar la seguridad del personal que realice dichas operaciones. Consultar los mensajes de seguridad, que se indican al principio de cada sección, antes de realizar cualquier operación.

8 RTD y termopar Manual de consulta 1-2

9 Manual de consulta Sección 2 RTD y termopar Medición de temperatura con termorresistencias Descripción y principio de medición página 2-1 Estructura página 2-1 Métodos de conexión página 2-3 Campos de aplicación página 2-4 DESCRIPCIÓN Y PRINCIPIO DE MEDICIÓN La medición de temperatura con termorresistencias se basa en la propiedad que tienen todos los conductores y semiconductores, que consiste en que su resistencia varía de acuerdo con la temperatura. Esta propiedad se observa más en unos materiales que en otros. El cambio relativo en la resistencia dependiendo de la temperatura (dr/dt) se conoce como el coeficiente de temperatura, cuyo valor generalmente no es constante en el rango de temperatura de interés, sino que depende de la temperatura. El resultado es que la relación matemática entre la resistencia y la temperatura toma la forma de un polinomio de orden alto. La Figura 2-1 muestra el cambio en la resistencia como una función de la temperatura de una termorresistencia Pt 100. Figura 2-1 Curva característica de Pt 100 R t ESTRUCTURA La termorresistencia está formada por una espiral de platino sobre un soporte adecuado. La espiral de alambre se funde en vidrio o se incorpora en cerámica. Para hacer frente hoy en día a los requisitos de dimensiones más compactas y mayores valores de resistencia, se aplican capas de platino extremadamente delgadas a un sustrato de cerámica en lugar de cables (consultar la Figura 2-2).

10 RTD y termopar Manual de consulta Figura 2-2 Termorresistencias de espiral de alambre en vidrio, espiral de alambre en cerámica y de película delgada Cables de conexión Portavidrio Bobina de medición Recubrimiento de vidrio Cables de conexión Vidrio Bobina de medición Tubo de cerámica Polvo de óxido de aluminio Vidrio Cables de conexión Protector contra tirones Bobina de medición Sustrato de cerámica Para proteger estos elementos contra daños mecánicos (presión del líquido que fluye), generalmente se les instala en tubos protectores adecuados. Esto también asegura una fácil sustitución sin necesidad de reemplazar el accesorio completo. Debido a que las termorresistencias son sensores de temperatura de contacto (es decir, el sensor tiene que llegar a la temperatura del medio en el que se realizará la medición), la carcasa debe adaptarse a la aplicación (consultar la Figura 2-3). Figura 2-3 Módulos de termorresistencia Resistencia de medición Inserción Carcasa 2-2

11 Manual de consulta RTD y termopar MÉTODOS DE CONEXIÓN Al usar termorresistencias para medir la temperatura, se debe tener en cuenta que la resistencia del cable seleccionado afecta el resultado de la medición. Generalmente se utilizan tres tipos de circuitos: Circuitos de 2 hilos, 3 hilos y 4 hilos. Las mediciones más precisas se obtienen con el circuito de 4 hilos, porque en este caso la medición no se ve afectada por la resistencia del cable conductor ni por la temperatura ambiental de los cables conductores (consultar la Figura 2-4). El circuito de 3 hilos normalmente se utiliza para eliminar la resistencia del cable conductor (puente de Wheatstone). En el caso del circuito de 2 hilos, la resistencia del cable conductor es medida totalmente por el puente de medición. Con el uso de equipo de control moderno, el efecto de la resistencia en el circuito de 2 hilos puede ser compensado con una resistencia de compensación de línea, que es independiente de la temperatura. Figura 2-4 Métodos de conexión Al equipo de medición Al equipo de medición Al equipo de medición 2-3

12 RTD y termopar Manual de consulta CAMPOS DE APLICACIÓN Las termorresistencias se pueden usar sobre un rango de temperatura de 220 C a +600 C. Sus ventajas son las siguientes: Rangos de alta temperatura Resistencia a la vibración Alta inmunidad a interferencias eléctricas Estabilidad a largo plazo Diseño robusto Alta precisión Las termorresistencias se utilizan en las siguientes industrias: Industrias químicas Industrias petroquímicas Industrias farmacéuticas Generación de energía Ingeniería mecánica Alimentos y bebidas Minería 2-4

13 Manual de consulta Sección 3 RTD y termopar Medición de temperatura con termopares Descripción y principio de medición página 3-1 Instalación de tubos protectores página 3-3 Cables y conexiones página 3-3 Campos de aplicación página 3-3 DESCRIPCIÓN Y PRINCIPIO DE MEDICIÓN Un termopar consta de dos conductores eléctricos de diferentes materiales conectados entre sí en un extremo (unión de medida). Los dos extremos libres constituyen un punto de compensación o unión de referencia. El termopar se puede ampliar mediante el uso de un cable de extensión o de compensación. Los cables de extensión o de compensación se conectan a un instrumento de medición, por ejemplo, un galvanómetro o un equipo de medición electrónica (consultar la Figura 3-1). Figura 3-1 Unión de referencia Cable de extensión/compensación Punto de conexión Unión de medida La tensión termoeléctrica que aparece en la unión de referencia depende del material del alambre del termopar y de la diferencia de temperatura entre la unión de medida y la unión de referencia. Para la medida de temperatura, la temperatura de la unión de referencia deberá mantenerse constante (ej. 0 C) o debe ser conocida, para realizar una corrección adecuada en mv (consultar la Figura 3-2).

14 RTD y termopar Manual de consulta Figura 3-2 Alambre de cobre Unión de referencia Cable de extensión/compensación Punto de conexión Unión de medida Los cables de extensión se fabrican del mismo material que el termopar correspondiente, v.g. Cu-CuNi, Fe-CuNi. Los cables de compensación son fabricados con materiales especiales. Los cables de compensación de hasta 200 C suministran la misma tensión termoeléctrica que los termopares a los que están conectados. Las tensiones termoeléctricas de los termopares se establecen en series de valores básicos. por ejemplo, PtRh30%-PtRh6% Tipo B Fe-CuNi Tipo J NiCr-NiAl Tipo J PtRh87/13%-Pt Tipo R PtRh90/10%-Pt Tipo S y otros en DIN IEC y Fe-CuNi Tipo L Cu0CuNi Tipo U Estos termopares ya no están disponibles para su uso en las nuevas plantas (tensión termoeléctrica según DIN 43710). Se tienen disponibles tablas de valores básicos, si se solicitan, sólo con el fabricante. El cable de compensación de un termopar debe ser de un material adecuado para cada tipo de termopar en particular, por lo que los conductores de compensación están codificados con colores. Para los cables de compensación normalizados, se aplican las regulaciones de la norma DIN EN Se deben tener en cuenta las temperaturas máximas indicadas por el fabricante. La mayoría de los termopares se suministra listo para su funcionamiento, es decir, en un montaje de protección para evitar daños al termopar debido a fuerzas mecánicas o productos químicos. 3-2

15 Manual de consulta RTD y termopar INSTALACIÓN DE TUBOS PROTECTORES CABLES Y CONEXIONES CAMPOS DE APLICACIÓN Los tubos de protección de los termopares deben adaptarse a las condiciones de funcionamiento particulares. Los termopares de metales preciosos están siempre protegidos con un tubo de cerámica, incluso si el equipo cuenta con un montaje de protección metálico. A altas temperaturas, los tubos protectores se deben instalar verticalmente, cuando sea posible; es decir, suspendidos, para evitar daños por flexión en el tubo protector y en el termopar. Si las condiciones específicas en el sitio no permiten realizar una instalación horizontal, los tubos protectores deberán estar apoyados adecuadamente. Al colocar y conectar los cables de compensación, se debe tener cuidado de conectar el polo positivo del termopar al terminal positivo del instrumento indicador. Si se utilizan cables de extensión o cables de compensación, se debe tener cuidado en no intercambiar los conductores positivos y negativos. Para evitar errores, los cables positivo y negativo tienen una marca correspondiente. Todas las conexiones deben estar absolutamente limpias y bien apretadas. Los terminales positivos y negativos correspondientes deben tener el mismo potencial de temperatura. Los cables de compensación entre el termopar y el instrumento indicador deben cumplir con los requisitos para los cables aislados en sistemas de potencia (VDE 0250). En casos excepcionales, se pueden aplicar las normas para los cables aislados en los sistemas de telecomunicaciones (VDE 0810). En el rango de temperatura negativa, los termopares se pueden utilizar hasta 200 C. Para temperaturas superiores a 1000 C, se utilizan termopares de platino y de aleaciones de platino/rodio. Las ventajas de los termopares son las siguientes: Rangos de temperatura muy alta Respuesta rápida Diseño compacto Muy alta resistencia a las vibraciones Estabilidad a largo plazo Diseño robusto Los termopares se utilizan en las siguientes industrias, entre otras: Industrias químicas Industrias farmacéuticas Generación de energía Ingeniería mecánica Alimentos y bebidas Minería Hierro y acero Cerámica y vidrio 3-3

16 RTD y termopar Manual de consulta 3-4

17 Manual de consulta Sección 4 Montaje de la carcasa RTD y termopar Normas e instrucciones página 4-1 Tensión página 4-1 Par de fuerzas página 4-1 Montaje de la carcasa página 4-1 Instalación de la carcasa de cerámica página 4-2 Conexión de los transmisores página 4-2 NORMAS E INSTRUCCIONES Tensión Par de fuerzas Montaje de la carcasa Para el montaje de la carcasa, se deben seguir las instrucciones que se indican a continuación. VDE/VDI 3511 Instrucciones/especificaciones técnicas de medición de temperatura VDE/VDI 3512 Puesta en marcha para mediciones de temperatura AD folletos de instrucciones (1) Recipientes para presión de grupo de trabajo TRB instrucciones técnicas para la construcción de depósitos (1) Vd Regulaciones TDV (1) Las tensiones indicadas en el dibujo corresponden a la carcasa suministrada. Los datos de carga, incluidos en las normas para cada tipo, son válidos para la carcasa según las normas DIN y DIN Pares de fuerzas iniciales para roscas atornillables Corresponde a las roscas atornillables de acuerdo con DIN y DIN 43772, así como a una carcasa comparable de acuerdo a las especificaciones del cliente. G 3 /8, G 1 /2 50 Nm G 3 /4 100 Nm Los pares de fuerzas iniciales anteriores también se utilizarán para los anillos de acoplamiento con roscas similares. Montaje de la carcasa con brida El sello debe ser seleccionado de acuerdo con los requisitos. Durante la inserción del sello, se necesita un buen soporte. Los tornillos de fijación deben ser apretados de manera uniforme y siguiendo un patrón en cruz. (1) Aspectos a considerarse en el caso de tubos soldados. Material, soldadura y prueba de presión de acuerdo a las condiciones operativas

18 RTD y termopar Manual de consulta Instalación de la carcasa de cerámica Conexión de los transmisores Instalación de la carcasa de cerámica en las plantas a la temperatura operativa Temperatura de la planta: 1600 C, velocidad de inserción: 1 2 cm/min C, velocidad de inserción: cm/min. Al conectar el transmisor, se deben tener en cuenta las instrucciones de instalación, conexión y pruebas. 4-2

19 Manual de consulta Apéndice A Tolerancias límite de los valores básicos RTD y termopar Tabla A-1. Tolerancias límite de los valores básicos según las normas DIN IEC 751 y DIN Valores básicos Tolerancias límite Elementos RTD de platino según DIN IEC 751 Elementos RTD de níquel según DIN Elementos RTD de platino según DIN IEC 751 Clase A Clase B Elementos RTD de níquel según DIN C Ohmios Ohmios/K Ohmios Ohmios/K Ohmios Corresp. C Ohmios Corresp. C Ohmios Corresp. C ,49 0,44 ±0,24 ±0,55 ±0,56 ±1, ,25 0,41 ±0,14 ±0,35 ±0,32 ±0, ,5 0,47 ±1,0 ±2, ,0 0,39 100,0 0,55 ±0,06 ±0,15 ±0,12 ±0,3 ±0,2 ±0, ,5 0,38 161,8 0,69 ±0,13 ±0,35 ±0,30 ±0,8 ±0,8 ±1, ,84 0,37 240,7 0,90 ±0,20 ±0,55 ±0,48 ±1,3 ±1,6 ±1, ,2 1,04 ±2,3 ±2, ,02 0,35 ±0,27 ±0,75 ±0,64 ±1, ,04 0,34 ±0,33 ±0,95 ±0,79 ±2, ,90 0,33 ±0,38 ±1,15 ±0,93 ±2, ,59 0,33 ±0,43 ±1,35 ±1,06 ±3, ,13 0,31 ±1,17 ±3, ,71 0,30 ±1,28 ±4, ,26 0,29 ±1,34 ±4,6 A-1

20 RTD y termopar Manual de consulta A-2

21 Manual de consulta Apéndice B Tolerancias límite para termopares RTD y termopar Tabla B-1. Tolerancias límite para termopares según DIN IEC Clase (1) Tolerancias límite (2) 0,5 C ó 0,004 x t 1 C ó 0,0075 x t 1 C ó 0,015 x t (a) Las tolerancias límite se aplican a los siguientes rangos de temperatura Tipo T 40 C hasta 350 C 40 C hasta 350 C 200 C hasta 40 C Tolerancias límite (2) 1,5 C ó 0,004 x t 2,5 C ó 0,0075 x t 2,5 C ó 0,015 x t (±) Las tolerancias límite se aplican a los siguientes rangos de temperatura Tipo E 40 C hasta 800 C 40 C hasta 900 C 200 C hasta 40 C Tipo J 40 C hasta 750 C 40 C hasta 750 C Tipo K 40 C hasta 1000 C 40 C hasta 1200 C 200 C hasta 40 C Tolerancias límite (2) 1 C o [1+9t 1100) x 003] C 1,5 C ó 0,0025 x t 4 C ó 0,005 x t (±) Las tolerancias límite se aplican a los siguientes rangos de temperatura Tipo R y S 0 C hasta 1600 C 0 C hasta 1600 C Tipo B 600 C hasta 1700 C 600 C hasta 1700 C (1) Los termopares y los cables de los termopares se suministran habitualmente con tolerancias limitadas de acuerdo a la tabla anterior válida para el rango de temperatura por encima de 40 C. La tolerancia límite del termopar del mismo material a temperaturas inferiores a 40 C puede ser superada como se establece para la tolerancia clase 3 según DIN IEC Los termopares solicitados por el comprador con tolerancias límite de acuerdo a las clases 1, 2 ó 3 pueden obtenerse mediante la selección de material especial. (2) Las tolerancias límite para termopares se indican en grados centígrados o como porcentaje de la temperatura medida en grados centígrados. Se aplica el valor mayor. t = temperatura en grados centígrados B-1

22 RTD y termopar Manual de consulta B-2

23 Manual de consulta Índice RTD y termopar A AD folletos de instrucciones Aleaciones de platino/rodio Anillos de acoplamiento Ataque de productos químicos C Cable de compensación , 3-2 Cable negativo Cable positivo Cables de extensión Cerámica Circuito de 2 hilos Circuito de 3 hilos Circuitos de 4 hilos Codificados con colores Coeficiente de temperatura Conductor negativo Conductores , 3-1 Conductores de compensación Consideraciones Ambientales Consideraciones ambientales D Daño mecánico Datos de carga Dimensiones compactas DIN DIN DIN EN DIN IEC B-1 Diseño , 3-3 E Elementos de medición Equipo de medición electrónica Especificaciones HART y FOUNDATION Fieldbus A-1 Espiral de platino Estabilidad , 3-3 G Galvanómetro I Independiente respecto a la temperatura Inmunidad Instalación horizontal Instalado verticalmente Interferencia eléctrica M Material del alambre Mayores valores de resistencia Medición de temperatura , 3-1 Módulos de termómetro de resistencia Montaje de la carcasa Montaje de protección Montaje de protección metálico mv N Normas P Platino Polo positivo Potencial de temperatura Precisión Principio de medición Puente de medición R Rango de temperatura Reemplazo Resistencia , 2-4 Respuesta Resultado de la medición Roscas atornillables S Sello Semiconductores Sensores de temperatura de contacto Soporte Sustrato de cerámica T Temperatura máxima Tensión Tensión termoeléctrica Terminal positivo Termopar , 3-2 Termopares de metales preciosos Termopares de platino Termorresistencia , 2-2 Termorresistencia Pt Tolerancias límite A-1, B-1 Tornillos de fijación TRB instrucciones técnicas para la construcción de depósitos Tubo de cerámica Tubos protectores , 3-3 U Unión de medición Unión de referencia V Valores básicos a-1 Vd Regulaciones TDV VDE/VDI VDE/VDI Vibración Vidrio F Fuerzas mecánicas Función de la temperatura

24 RTD y termopar Manual de consulta Índice-2

25

26 Manual de consulta Los términos y condiciones estándar de venta se pueden encontrar en El logotipo de Emerson es una marca comercial y de servicio de Emerson Electric Co. Rosemount, el logotipo de Rosemount y Hot Backup son marcas comerciales registradas de Rosemount Inc. HART es una marca comercial registrada de HART Communication Foundation. FOUNDATION es una marca comercial de Fieldbus Foundation. PlantWeb es una marca comercial registrada de una de las compañías de Emerson Process Management. Teflon es una marca comercial registrada de E.I. du Pont de Nemours & Co. Todas las demás marcas son propiedad de sus respectivos dueños. Emerson Process Management Rosemount Inc Market Boulevard Chanhassen, MN EE.UU. Tel. (en EE.UU.) Tel. (Internacional) (952) Fax (952) Rosemount Temperature GmbH Frankenstrasse Karlstein Alemania Tel. 49 (6188) Fax 49 (6188) Emerson Process Management, SL C/ Francisco Gervás, Alcobendas MADRID España Tel Fax Emerson Process Management Asia Pacific Private Limited 1 Pandan Crescent Singapur Tel. (65) Fax (65) /09

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