Resolución de problemas en lazos de procesos Nota de aplicación Localizar problemas en un lazo de proceso puede resultar todo un reto. Sin embargo, si aplica las herramientas correctas, podrá resolver la mayoría de los problemas de una forma eficiente. En esta nota de aplicación, se demostrarán algunas de las aplicaciones prácticas de los multímetros de procesos, los calibradores de lazo y los multímetros digitales (DMM) para solucionar los problemas de los lazos de procesos. Calibradores de lazo Los calibradores de lazo, como el Fluke 705, 715, 707 y el intrínsecamente seguro 707Ex, pueden reemplazar temporalmente la alimentación eléctrica en un lazo de corriente. Si el calibrador controla la corriente, puede establecer con precisión la corriente entre 4 y 20. Esto le permite controlar el lazo y los dispositivos conectados a él, lo que significa que puede controlar y calibrar los actuadores y los indicadores en ese lazo. Por ejemplo, se puede suministrar una señal de 20 a un posicionador de válvulas y observar la respuesta de la válvula. Se colocará en posición totalmente abierta o totalmente cerrada (dependiendo de la configuración). O bien, puede suministrar una señal de 12 a un indicador de nivel instalado en el panel y comprobar si indica el 50% de la escala. Sin embargo, puede realizar muchas cosas aparte de comprobaciones de un solo punto. Por ejemplo, supongamos que desea calibrar una válvula de control y un posicionador. Normalmente, primero calibraría el posicionador para que la salida fuera correcta en cada paso y luego utilizaría el posicionador para hacer funcionar y calibrar la válvula. Puede utilizar el calibrador para proporcionar corriente de entrada al posicionador correspondiente a las posiciones normales del 0%, 25%, 50%, 75% y 100 % de calibración de la válvula de control. Para cada una de estas entradas escalonadas, puede comprobar la posición de la válvula y realizar los ajustes que sean necesarios. También puede determinar si la válvula se abre correctamente en lugar de saltar de su sitio. demás, puede determinar si está bien colocada desde el principio. Supongamos que desea simular la salida de un acondicionador de señal que tiene una tensión de entrada (de, por ejemplo, un termopar). Puede utilizar un calibrador para simular esa entrada y calibrar el acondicionador de señal. También puede simular el propio acondicionador de señal, con independencia de si funciona con tensión o con corriente. Si funciona con tensión, puede utilizar una resistencia de precisión con el calibrador para generar tensiones precisas. Puede hacer muchas más cosas, pero profundicemos un poco más en la técnica de la resistencia de precisión. l colocar una resistencia de precisión en los cables de salida de un calibrador de lazo, se crea una tensión en la resistencia. Para controlar esta tensión, cambie la salida del calibrador. Por ejemplo, si coloca una resistencia de 250 Ω en las clavijas de salida de generación y la hace funcionar con una corriente de 4 a 20, se producirán entre 1 y 5 en la resistencia. Coloque esta tensión en la entrada de un acondicionador de señal y cree un sistema de prueba para establecer la linealidad, así como los puntos de escala y cero. Con un multímetro digital o ProcessMeter (por ejemplo, el Fluke 789), puede medir la salida del acondicionador de señal y asegurarse de que se ajusta correctamente a la tensión de entrada correspondiente. ProcessMeter El Fluke 789 es, al mismo tiempo, un calibrador de lazo y un multímetro digital de verdadero valor eficaz. unque no es tan preciso como otros calibradores de lazo de Fluke, el 789 funciona bien como generador de corriente en la mayoría de los procesos de resolución de problemas. Puede controlar los dispositivos de un lazo de corriente para comprobar si funcionan y establecerlos en varios niveles para ayudarle a localizar problemas.
100% MIN MX RNGE HOLD SpanCheck %STEP CORSE FINE 0% REL Hz OUTPUT 0-24 SOURCE SIMULTE OUTPUT 250 HRT LOOP POWER 100% SpanCheck 0% MIN MX %STEP CORSE FINE REL Hz OUTPUT 0-24 SOURCE SIMULTE RNGE HOLD OUTPUT 250 HRT LOOP POWER OFF 789 PROCESSMETER m COM Indicador de procesos Indicador de TEST DC PWR ++ Termopar 1-5 CC 250 W Transmisor de temperatura Figura 1. Medidor aplicado a una resistencia de caída de tensión OFF 789 PROCESSMETER m COM TEST DC PWR ++ C Termopar B limentación de lazo de 24 CC Transmisor de temperatura Figura 2. Multímetro en serie con lazo Indicador de limentación de lazo de 24 CC Las capacidades de medición del multímetro digital 789 lo convierten en una valiosa herramienta para solucionar los problemas de los lazos de procesos. Puede utilizar las funciones de medición básicas del multímetro digital como, por ejemplo, la tensión C y CC, la corriente C y CC, la resistencia y la frecuencia en diferentes etapas de la resolución de problemas. Otra de las funciones del 789 que resulta muy útil es la función mínimo/máximo, que se puede utilizar para determinar el rango de valores que experimenta un lazo de corriente durante un periodo de tiempo. Si en el lazo de corriente hay una resistencia para convertir la señal en tensión en la cual podemos medir dicha tensión, coloque el 789 en tensión CC y conecte los cables en dicha resistencia (figura 1). De esta manera, se obtiene una lectura de tensión que varía en proporción a la corriente de lazo. Si no se dispone de una resistencia para convertir la señal en tensión, puede abrir el lazo de corriente y utilizar las clavijas de corriente del multímetro de procesos para cerrar el lazo (figura 2). Con el Fluke 789 en la función adecuada y conectado al circuito, presione el botón mín/máx para activar el modo. El Fluke 789 observará cada medida y comprobará si es superior a la lectura más alta medida hasta el momento o inferior a la medida más baja. Si detecta una nueva lectura más alta o más baja, el medidor almacena ese valor. El proceso continúa hasta que el medidor se apaga o se selecciona otra función. Mientras se encuentra en el modo mín/máx, al seleccionar el botón mín/máx, la pantalla recorre las lecturas alta, baja y media almacenadas en el multímetro de procesos. El Fluke 789 posee una alimentación eléctrica de lazo integrada en la placa. Esto permite que un dispositivo se alimente independientemente de la alimentación eléctrica interna. De esa forma, puede descartarlo durante la resolución de problemas, o alimentarlo y probar el dispositivo cuando no está disponible una alimentación de lazo. En la figura 2, al mover el cable de prueba de B a C, y activar la alimentación de 24 del transmisor, el 789 mide la salida en del transmisor. 2 Fluke Corporation Resolución de problemas en lazos de procesos
Multímetros digitales El Fluke 289, además de ser un multímetro digital extremadamente preciso, posee la capacidad de almacenar medidas con indicaciones de tiempo que se toman periódicamente o en una serie. Luego, estas lecturas se pueden utilizar para análisis futuros, como referencia y para la documentación de procesos. l igual que el modo mín/máx del Fluke 789, esto puede resultar útil para buscar valores en un lazo que son inesperados y se producen de manera intermitente. Sin embargo, este multímetro digital lleva a un nuevo nivel el método del registro de los valores mínimos y máximos. Registro El Fluke 289 se puede configurar para que registre una serie de intervalos en lugar de un solo intervalo de lecturas altas y bajas. demás, estos intervalos llevan indicaciones de tiempo para poder saber exactamente cuándo se produjo un periodo mínimo/ máximo. Sin embargo, para ver todos los datos de estas medidas registradas, debe tener acceso a un PC y utilizar un software para transferir y ver los datos. La función de registro del Fluke 289 recopila y registra las lecturas altas y bajas durante un periodo de tiempo que se denominará simplemente periodo. El principio y el final de este periodo se pueden desencadenar de dos formas diferentes: mediante un periodo de tiempo fijo (registro de intervalos) o mediante uno de dos eventos (registro de eventos). Registro de intervalos Con la función de configuración del Fluke 289, puede establecer el intervalo de tiempo o el periodo durante el que se van a recopilar datos de valores altos-bajos, desde un segundo a 99 minutos y 59 segundos. Si, por ejemplo, establece el intervalo de registro en cinco minutos, desde el instante en que comience el proceso de registro, se registrarán las lecturas más altas y más bajas durante los siguientes cinco minutos. Se calcula la media de todas las lecturas tomadas durante ese periodo de cinco minutos y también se registra. l final de ese periodo, comienza la grabación de otro periodo de cinco minutos. Esto continúa hasta que el multímetro digital se queda sin memoria para almacenar los datos o termina el proceso de registro. Después de la sesión de registro, los datos se descargan a un PC para almacenarlos y analizarlos. Registro de eventos Como ya se ha mencionado, hay dos eventos que controlan el periodo de medición del registro de eventos. Uno es una medición estable y el otro es una medición inestable. Un periodo estable continúa siendo estable si la señal de entrada no varía en más de un ±4% a partir de la amplitud de la señal de entrada al principio de un periodo estable. Si, durante este tiempo, la señal de entrada salta o se desvía del margen del ±4% y el medidor detecta que está fuera de este margen, el medidor termina ese periodo estable y registra los valores altos, bajos y medios de la señal de entrada para ese periodo de tiempo estable. Luego, el medidor intenta iniciar otro periodo estable. Si descubre que la señal de entrada no puede permanecer en el margen del ±4% después de intentar iniciar un nuevo periodo estable, define un periodo de tiempo como inestable. Registro de un lazo de proceso También puede colocar el Fluke 289 en una resistencia de caída de tensión situada en el lazo de corriente, o romper el circuito y colocar las clavijas de corriente del multímetro digital en serie con el lazo de corriente, asegurándose de seleccionar la función de tensión o corriente que sea apropiada. Si deseamos realizar un registro de intervalos, utilizamos el intervalo de registro a través de la función de configuración del multímetro digital para establecer el intervalo de tiempo deseado. Si lo único que nos interesa es el registro de eventos, simplemente desactivamos el registro de intervalos estableciendo el intervalo en 00:00, y activamos la sesión de registro iniciando la función de registro. En este punto, podemos dejar el multímetro digital en funcionamiento y volver posteriormente para recuperar los datos registrados. Con el registro de intervalos, el multímetro digital puede almacenar hasta 288 periodos. Evidentemente, la longitud depende del intervalo. Por ejemplo, un intervalo de cinco minutos supone 24 horas de registro, mientras que los intervalos de 15 minutos suponen 72 horas. Figura 3. Sesión de registro de cinco minutos en un lazo de corriente Resolución de problemas en lazos de procesos Fluke Corporation 3
La capacidad del registro de eventos está determinada por el número de periodos estables e inestables detectados. Flukeiew Forms Con Flukeiew Forms cargado en un PC, puede transferir datos de registros y medidas del multímetro digital al PC y ver esos datos en formato gráfico y tabular. Este software es ideal para documentar las medidas que toman los multímetros digitales de la serie Fluke 280. En la figura 3 se muestra la presentación tabular de una sesión de registro de cinco minutos en un lazo de corriente. Para esta sesión, se ha utilizado el registro de intervalos y el periodo del intervalo se ha establecido en 10 segundos. erá que cada periodo registrado posee una hora de inicio, una duración, un valor alto, un valor medio, un valor bajo, una descripción y una hora de finalización. Las horas que se registran son tiempo real u horas del día, y no tiempo transcurrido. Flukeiew Forms también crea un gráfico de los datos registrados. El gráfico es una serie de rectángulos unidos entre sí, cada uno de los cuales representa un periodo. La parte superior de cada rectángulo representa el valor máximo, mientras que la parte inferior es el valor mínimo. La barra que cruza el interior del rectángulo es el valor medio. Esto proporciona una aproximación visual de los datos que recopila el multímetro digital y hace que sea más fácil localizar cualquier anomalía en la medida del lazo de corriente. El gráfico de la figura 4 está configurado para mostrar sólo los periodos de intervalos. erá que ese valor cambia muy poco, a excepción del periodo de tiempo alrededor de la marca de 02:35:58. Ese periodo tuvo una variación muy grande que no suele ser habitual en un lazo de medida de temperatura. Si se añaden los periodos de registro de eventos, vemos que la duración de la anomalía es muy corta. El evento en formato tabular (figura 5) muestra que la transición se produjo en un periodo de 3,1 segundos. Figura 4. Representación gráfica del registro Figura 5. Representación tabular del registro 4 Fluke Corporation Resolución de problemas en lazos de procesos
Lecturas de C y CC El Fluke 289 tiene la capacidad de mostrar los componentes C y CC de una señal de manera simultánea. simismo, este multímetro digital combina los dos componentes y muestra el resultado como un verdadero valor eficaz. Esto nos da la capacidad de medir exactamente lo que detecta un dispositivo en un lazo de proceso. Puede resultar útil cuando buscamos ruido o interferencias en el lazo de corriente. También se puede medir en una resistencia de caída de tensión o insertar el medidor en el lazo de corriente. Después, se enciende el multímetro digital en tensión de CC o amperios de CC, según lo apropiado. hora, el multímetro digital muestra el flujo de corriente en el lazo (si se mide en la resistencia de caída de tensión, la tensión representa la corriente en el lazo). continuación se presiona el botón de función azul para activar la función en C + CC. hora, en la pantalla del multímetro digital aparecen dos lecturas diferentes. La pantalla grande o principal indica la medida de CC, mientras que la pantalla pequeña o secundaria es la lectura de la medida de C de verdadero valor eficaz superpuesta en la señal de CC. l volver a presionar el botón de función azul, se intercambian las dos pantallas digitales. Si se presiona por tercera vez, las dos tensiones se combinan en el verdadero valor eficaz de la señal total. La función C + CC del Fluke 289 puede ayudarnos a localizar el ruido o las señales EMI en el lazo de corriente. Mientras la señal de C sea relativamente pequeña en comparación con la señal de CC, todo va bien. Si la señal de C comienza a aproximarse a los 0,5, puede que haya ruido o un problema de interferencias que hay que resolver. Resumen Tal y como se ha demostrado en esta nota de aplicación, se pueden utilizar diversas herramientas para solucionar los problemas de los lazos de procesos. Los calibradores son útiles para calibrar lazos de procesos y le pueden ayudar a solucionar problemas normales. Un multímetro digital avanzado lleva a un nuevo nivel su capacidad para solucionar problemas. El multímetro de procesos es un calibrador y un multímetro digital en un solo instrumento. Fluke. Manteniendo su mundo en marcha. Fluke Corporation PO Box 9090, Everett, W EE.UU. 98206 Fluke Europe B.. PO Box 1186, 5602 BD Eindhoven, Países Bajos Teléfonos de información: En EE.UU. (800) 443-5853 o Fax (425) 446-5116 En Europa/Oriente Medio/África (31 40) 2 675 200 o Fax (31 40) 2 675 222 En Canadá (800) 36-FLUKE o Fax (905) 890-6866 En otros países +1 (425) 446-5500 o Fax +1 (425) 446-5116 Dirección Web: http://www.fluke.com 2004 Fluke Corporation. Todos los derechos reservados. Impreso en los Estados Unidos. 7/2004 1989137 -ES-N Rev C ID de publicación: 11614-es 5 Fluke Corporation Resolución de problemas en lazos de procesos