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Selección de Instrumentos Industriales

Criterios de selección Instrumentos de medición Para seleccionar correctamente un instrumento, se debe conocer los datos de los procesos o aplicación donde se desea instalar el equipo. Generalmente los usuarios no toman estos datos en cuenta, al final les cuesta más y pierden tiempo por una alta rotación de sus instrumentos. La configuración para elegir el instrumento siempre estará basada en las características del proceso donde se utilizará.

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¿Cuál es el instrumento más fácil de seleccionar? Es muy probable que se venga a la mente un Manómetro. De ser así, revisa los datos más abajo sobre los manómetros y fíjate en los motivos de fallas más comunes, las normas y precisión.

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A TENER EN CUENTA PARA SELECCIONAR Según la aplicación y condiciones de trabajo podemos definir cual es el adecuado. FLUIDO, PRECISIÓN, TEMPERATURA, ESCALA Y ROSCA. En condiciones de vibración recomendamos con baño de glicerina, en caso extremo con Mecanismo de absorción Mecánica o mixto. Para temperatura superior a 60ºc recomendamos secos (Sin glicerina).

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A TENER EN CUENTA PARA SELECCIONAR La rosca la define la instalación y en caso de no depender de ello podemos seleccionar varias medidas. Diámetro 1/8" - 1/4" Diámetro 1/2" Para definir en función del fluido es necesario consultar, básicamente todos ellos aceptan AIRE, AGUA, ACEITE (no excesivamente denso).

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A TENER EN CUENTA PARA SELECCIONAR

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Motivos de fallo y cómo prevenir las averías en el proceso 1. Vibraciones mecánicas: Movimientos y oscilaciones periódicos que producen deformaciones. 2. Pulsación: Aumento y disminución rítmica de presión o caudal. 3. Temperatura: Grado de calor o frío medido en una escala determinada. 4. Sobrepresión: Por presión superior al límite causando daños en el elemento sensible. Se debe distinguir entre picos de sobrepresión puntuales y una sobrepresión continua. 5. Corrosión: Destrucción gradual del material causada por ataques químicos. 6. Obturación: Limitar o impedir la medición debido a sustancias ajenas que se adhieren a los conductos del fluido. 7. Uso inadecuado: Mal manejo o instalación en aplicaciones inadecuadas

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Podemos utilizar los siguientes elementos para prevenir avería en un manómetro: - Obturadores, - Torres de refrigeración, - Limitadores de presión, Separadores de membrana, entre otros.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Los usuarios del sector de la hidráulica móvil deben superar una serie de obstáculos que amenazan sus operaciones: el aumento de los costos de materiales, intemperie, la situación legal cambiante, y las paradas no planificadas. La selección de los sensores de presión adecuados para las aplicaciones en cuestión es la única manera de prevenir paradas por averías y para monitorizar el rendimiento del sistema.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Los sectores construcción y minería presentan las condiciones más difíciles para los equipos y para la instrumentación. En la selección del sensor de presión se debe considerar sobre todo los siguientes criterios: Estabilidad a largo plazo El rendimiento de un sensor de presión o transmisor en el primer día de su operación es obviamente importante, pero igual de importante es su rendimiento en dos y tres años. Por eso conviene buscar un sensor de presión que se ha probado en todas las condiciones para garantizar la fiabilidad.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Choque y vibración En la construcción y la minería los choques y las vibraciones están siempre presentes, incluso si la marcha del motor está en el punto muerto. Además hay muchas tensiones internas tales como el cambio de cargas y la cavitación. Por lo tanto el sensor de presión debe ser capaz de absorber la totalidad de estos impactos y mantener su fiabilidad.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Los picos de presión La aplicación puede tener enormes picos de presión al abrir y cerrar una válvula. Además, un equipo de grandes dimensiones puede experimentar la propagación de ondas de presión que se reflejan y golpean los sensores. Un sistema de amortiguación de la cavitación (CDS) se utiliza en el transmisor de presión para evitar la degradación de los picos de presión.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Interferencias electromagnéticas Las interferencias electromagnéticas o EMI / RFI por sus siglas en inglés (ElectroMagnetic Interference, RadioFrequency Interference) en una mina o construcción pueden causar inestabilidad de la señal y la falta de precisión en los componentes electrónicos de todo tipo. Se debe comprobar la compatibilidad electromagnética (EMC) del sensor de presión para evitar estas perturbaciones causadas por interferencias.

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Criterios para la selección de un transmisor de presión para aplicaciones hidráulicas Temperatura del agua de entrada Los equipos que utilizan sistemas hidráulicos móviles están expuestos a entornos que van desde los paisajes helados de Siberia hasta los desiertos del Sahara. Estos cambios bruscos de temperatura afectan a los sensores de presión como lo hacen los componentes electrónicos. El usuario debe consultar las hojas técnicas en detalle y considerar las temperaturas indicadas.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura La temperatura es la magnitud física más medida en la industria y los profesionales pueden elegir entre una innumerable variedad de instrumentación para cualquier rango y condición de uso. Cada vez más se están imponiendo las sondas de temperatura con un transmisor incorporado que constituye el interfaz entre el proceso (sensor) y el puesto de control y por lo tanto, debe satisfacer los requisitos específicos de ambos lados.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura Los transmisores de aplicación en áreas clasificadas deben cumplir la normativa 94/9/CE con el fin de eliminar el riesgo de explosión en zonas de atmósfera inflamable. Las instalaciones utilizan a menudo instrumentos de seguridad intrínseca, es decir, que la potencia para alimentar el transmisor se reduce mediante un alimentador/barrera zener.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura El usuario debe verificar los valores de seguridad y comprobar si se pueden conectar varios componentes. La construcción modular del transmisor de temperatura permite la contemplación de las interrelaciones Ex desde dos perspectivas: desde el transmisor hacia el sensor o desde el transmisor en dirección del puesto de mando. En el cálculo se debe considerar el calentamiento propio en el sensor o la punta del sensor, el tipo del sensor (TC/RTD), su diámetro, la construcción de la vaina y la potencia del transmisor en caso de una avería. En caso de avería, los termopares presentan un calentamiento muy inferior que una termorresistencia.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura Safety Integrity Level y Sistemas Instrumentados de Seguridad Otro criterio de selección del transmisor “idóneo” es el cumplimiento de la normativa IEC 61508/61511 para aplicaciones críticas de seguridad. Una aplicación crítica de seguridad implica que un fallo del instrumento o del circuito de seguridad en su totalidad provocaría un daño a instalaciones y/o personas.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura El cálculo del riesgo cuantifica el riesgo y reduce el mismo mediante la selección de los componentes adecuados. En consecuencia, estos requisitos definidos por SIL limitan la selección de posibles transmisores de temperatura. En la industria de proceso se certifican según SIS únicamente transmisores HART/4…20MA. El SIS se limita en este caso sólamente a la salida de señal 4…20 pero no la emisión de los valores vía protocolo Hart. Los transmisores con sólo salida digital no pueden certificarse para SIL. Tras comprobación del riesgo en las instalaciones y realizar una homologación según SIS, el usuario debe escoger el transmisor, normalmente nivel SIS2, aplicando los siguientes criterios: ¿el transmisor es adecuado para aplicaciones SIS?; ¿para qué nivel máximo?; ¿el transmisor permite sistemas redundantes?; ¿qué valores PFD/SFF ofrece el transmisor y con

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura Tras comprobación del riesgo en las instalaciones y realizar una homologación según SIS, el usuario debe escoger el transmisor, normalmente nivel SIS2, aplicando los siguientes criterios: ¿el transmisor es adecuado para aplicaciones SIS?; ¿para qué nivel máximo?; ¿el transmisor permite sistemas redundantes?; ¿qué valores PFD/SFF ofrece el transmisor y con qué sensor y conexión? (SFF: Safe Failure Fraction, describe la cuota de errores sin peligro. Este valor debe ser muy alto; PFD: Probality of Failures on Demand, describe la probabilidad de un error al aparecer una funcionalidad de seguridad. Este valor debe ser muy bajo); ¿qué valores de intervalo TProof están indicados? (intervalo TProof: Comprobación de función periódica).

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura El concepto SIS significa que se debe considerar el circuito de seguridad en su totalidad como sistema integrado, incluyendo los sensor/transmisor, unidad lógica y actuador. Los cálculos SIS se basan en una ponderación de 35% para el sensor/transmisor, 15% para la unidad lógica y 50% para el actuador. Además se suman los valores PFD y SFF de todos los componentes del sistema. Para todo ello, el profesional necesita la FMEDA (Failure Modes, Effects and Diagnosis Analysis) y el certificado SIL del fabricante del transmisor de temperatura. El resultado del cálculo debe compararse con el nivel SIL previamente elegido y los valores de la norma IEC61511. Si no se alcanzan los valores necesarios para el nivel SIL, el profesional debe realizar modificaciones en las instalaciones para reducir el riesgo.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura Señales de salida y protocolos de comunicación Otro factor importante para la selección del transmisor de temperatura adecuado es la señal de salida o el protocolo digital, considerando las posibles limitaciones condicionadas por SIS. En la industria de proceso se han establecido las señales 4…20 mA, Hart, Foundation Fieldbus y Profibus P.A. Para las señales habituales existen numerosas variantes de transmisores de temperatura.

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Cómo seleccionar un transmisor de temperatura El transmisor debe satisfacer los requisitos específicos del proceso (sensor) y el puesto de control Un factor importante de decisión para el profesional son los dispositivos de incorporación en el sistema desde dos puntos de vista. Por un lado, la incorporación en el sistema de control de proceso: los protocolos Profibus PA requieren la implementación previa de los archivos GSD y los protocolos los archivos cff. La señal de 4…20 mA de un transmisor Hart no necesita un fichero específico. Y por otro, para la integración de los protocolos digitales Hart, Profibus PA y Foundation Fieldbus existen las dos tecnologías EDD (Electrical Device Description) y FDT (Field Device Type). Desafortunadamente algunos sistemas están limitados a una tecnología y no son compatibles con la otra. Actualmente hay iniciativas para converger las dos tecnologías pero hoy por hoy no se aprecia una solución a corto plazo. El profesional de instrumentación debe elegir un transmisor que soporte todas las condiciones del sistema. Una gran ventaja ofrecen aquellos transmisores de temperatura si soportan tanto la tecnología EDD como FDT. Fuente: https://www.wika.com.tr/upload/TA_nov10_PQ_es_es_28302.pdf

Cómo seleccionar un transmisor de temperatura Fácil manejo Otro criterio de selección es el fácil manejo para montar y desmontar. Por supuesto, las dimensiones tienen que ser acordes con las normativas de la DIN 73735 y DIN EN 50446 para montar en cabezal, unidad extraíble, etcétera, y deben facilitar la conexión de los cables. Un problema, a menudo comentado entre los profesionales, es la conexión de las herramientas de diagnosis a los cables de conexión en caso de mantenimiento o calibración. Habitualmente se utilizan pinzas de cocodrilo difíciles de acceder y que se sueltan fácilmente. Con un nuevo contacto magnético, los transmisores de temperatura y otros instrumentos de proceso pueden conectarse rápidamente y con gran facilidad. Con este sistema se evita la búsqueda de las pinzas o interrupciones de corriente.

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Protección contra ruido industrial e interferencias electromagnéticas Las fuentes de ruido en las señales de instrumentación analógica Ruido Muchos sistemas de instrumentación implican la medición de las señales analógicas en las que el ruido puede ser un componente prominente. Las señales analógicas de instrumentación se utilizan comúnmente para fines de control en la mayoría de las instalaciones de instrumentación. Estas señales analógicas son muy susceptibles a diversas formas de ruido, que si no se controlan podrían distorsionar las señales que se transmiten a efectos de control. El resultado obvio serían sistemas de control deficientes y peligrosos con una integridad de señal muy baja que podrían ser un riesgo.

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¿Qué es el ruido? El ruido o interferencia se puede definir como señales eléctricas indeseables que distorsionan o interfieren con una señal analógica original (o deseada) . El ruido puede provenir de fuentes tales como las corrientes y voltajes en los cables de alimentación adyacentes a los cables de señales de instrumentos, de rayos y otras sobretensiones eléctricas o transitorios, diafonía de otros cables cercanos y la interferencia de radio frecuencia. Estas formas de ruido se conocen como ruido externo. También hay ruido interno. Vienen principalmente de ruido térmico y las imperfecciones en el diseño eléctrico. Sin embargo, el ruido más problemático para los sistemas de instrumentación es el ruido externo.

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Las fuentes de ruido Las fuentes comunes de ruido en la mayoría de señales de instrumentación analógica son: • • • •

Acoplamiento capacitivo El acoplamiento inductivo Ruido de lazos de tierra Impedancia de acoplamiento conductancia)

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Maneras de reducir el acoplamiento capacitivo en señales de instrumentación Si los conjuntos de conductores eléctricos se encuentran demasiado cerca uno del otro, las señales eléctricas entre los cables tienden a acoplarse o interferir entre sí, por lo tanto introducen ruido en los circuitos de señal analógica corrompiendo así las señales en el proceso. Esto puede ser especialmente perjudicial cuando el acoplamiento o la interferencia se producen entre los conductores de alimentación de corriente alterna y el cableado de señal de bajo nivel del instrumento tales como termopares o cables de sensor de pH.

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Maneras de reducir el acoplamiento capacitivo en señales de instrumentación La capacitancia es una propiedad intrínseca de cualquier par de conductores separados por un dieléctrico (una sustancia aislante), en el que la energía se almacena en el campo eléctrico formado por el voltaje entre los alambres. La capacitancia natural existente entre los alambres aislados entre sí forma una trayectoria conductora para que las señales de corriente alterna crucen entre esos cables, con la consiguiente introducción de ruido en los cables de señal y circuitos. La fuerza de este camino conductor es inversamente proporcional a la reactancia capacitiva (XC = 1/2πfC). El ruido introducido en los circuitos de señal analógica será proporcional tanto a la tensión como la frecuencia de alimentación de corriente alterna

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Maneras de reducir el acoplamiento capacitivo en señales de instrumentación Hay cuatro formas de reducir el ruido inducido por acoplamiento capacitivo. Estas son: • El blindaje de los cables de señal de instrumentos con material de baja resistencia • Alejamiento de la fuente del ruido. Esto se hace generalmente asegurándose que los cables de alimentación y los cables de señal del instrumento no pasen por el mismo conducto o bandeja de cables. • La reducción de la amplitud de la tensión de ruido (y posiblemente la frecuencia) • Torsión de los cables de señal del instrumento

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Maneras de reducir el acoplamiento capacitivo en señales de instrumentación Considere el caso cuando se instala un blindaje o malla alrededor de los cables de señal del instrumento. Las corrientes generadas por el ruido del voltaje prefieren circular por el camino de menor impedancia del blindaje en lugar de los cables de señal del instrumento. Si uno de los cables de señal del instrumento y la malla están conectado la tierra en un punto, entonces no hay flujo de corriente de señal entre los cables de señal de instrumentos y la pantalla como se muestra a continuación:

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Maneras de reducir el acoplamiento capacitivo en señales de instrumentación Tenga en cuenta que en el diagrama de abajo, la tensión de ruido aparece como flechas rojas que pasan a través del blindaje de baja impedancia del cable de instrumento a tierra

En la práctica, la mayoría de los cables de señal de instrumentos en los sistemas de instrumentación están generalmente protegidos (con un material de baja resistencia) y retorcidos. Fuente: http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/instrumentacion_industrial9.php

Acoplamiento inductivo analógica y cómo reducirla

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Cuando un cable transporta una corriente eléctrica éste produce un campo magnético, y si este cable se encuentra en la proximidad de otro cable que también transporta una corriente eléctrica o una señal, el campo magnético que producen interactúan el uno con el otro, resultando en tensión de ruido que se induce en los cables. Este es el principio por el cual el acoplamiento inductivo tiene lugar en el cableado de la señal de cable de instrumentación.

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Acoplamiento inductivo analógica y cómo reducirla

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Como ya sabemos, la inductancia es una propiedad intrínseca de cualquier conductor, dando lugar a que la energía se almacene en el campo magnético formado por una corriente a través del alambre. La inductancia mutua entre alambres paralelos forma un "puente" mediante el cual una corriente alterna que circula a través de un cable es capaz de inducir una tensión alterna a lo largo de la longitud del otro cable. Este hecho se vuelve aún más pronunciado si tenemos cables de alimentación y cables de señales de instrumentos que pasen por el mismo conducto.

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Acoplamiento inductivo analógica y cómo reducirla

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Una forma sencilla de reducir el acoplamiento de señal inductiva es simplemente mediante conductores separados que lleven señales incompatibles. Por ello, los conductores de energía eléctrica y los cables de señal del instrumento casi nunca se encuentran juntos en el mismo conducto de trabajo .

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Acoplamiento inductivo analógica y cómo reducirla

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El método más práctico para reducir el acoplamiento inductivo y asegurar una inmunidad a los campos magnéticos de los cables de señal del instrumento es torcer un par de cables en lugar de permitir que se encuentren a lo largo de líneas rectas paralelas. Esto reduce en gran medida los efectos de la inducción electromagnética. La inducción electromagnética se reduce porque cuando los cables están trenzados se crean una serie de lazos en lugar de un lazo grande, entonces los efectos de inducción del campo magnético externo tienden a anularse, lo que reduce la tensión inducida por el ruido en los cables de instrumentos de la señal debido al campo magnético externo.

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Los lazos de tierra y la impedancia de acoplamiento: Causas y Reducción Los lazos de tierra Un lazo de tierra es un camino indeseable de corriente en un circuito eléctrico. Los lazos de tierra se producen cuando el conductor de tierra de un sistema eléctrico está conectado al potencial de tierra en múltiples puntos. No solo los lazos de tierra pueden inducir ruido en los cables de señal del instrumento, sino que en casos graves puede incluso sobrecalentar el cable de señal del instrumento y por lo tanto presentan un peligro de incendio El fenómeno de los lazos de tierra se ilustra en el diagrama esquemático siguiente:

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Los lazos de tierra y la impedancia de acoplamiento: Causas y Reducción Causas de los lazos de tierra Hay varias causas que producen los lazos de tierra en cualquier instalación de instrumentación. Algunos de ellos se detallan a continuación: • Diferencias de potencial entre los puntos del plano de tierra a los cuales los terminales de tierra han sido conectados. • Acoplamiento inductivo • Acoplamiento capacitivo • Uso de instrumentos internamente puestos a tierra dentro de un lazo ya puesto a tierra • Pantallas de cables conectados a tierra en ambos extremos • Termopares con conexión a tierra con transductores no aislados • Transmisores de cuatro hilos utilizados como entrada para un instrumento receptor conectado a tierra a una conexión de tierra diferente

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Los lazos de tierra y la impedancia de acoplamiento: Causas y Reducción Hay varios métodos para impedir los lazos de tierra que introducen voltaje de ruido indeseable en los cables de señal del instrumento. Sin embargo, dos de los métodos más eficaces de reducir estos bucles de tierra son: • Conexión a tierra de punto único • El uso de las entradas diferenciales La conexión a tierra en un solo punto consiste en la instalación de una conexión a tierra de instrumentación en un solo punto. Este enfoque reduce significativamente la tensión de ruido generada debido a los lazos de tierra de múltiples puntos de tierra. Las entradas diferenciales se utilizan para anular la tensión de ruido que puede aparecer en el circuito de instrumentación. Una forma muy efectiva de aislar completamente un sistema de instrumentación de los lazos de tierra es el uso de instrumentos con alimentación de batería. Sin embargo, debido a la limitada vida de una batería, rara vez se los utiliza Fuente: http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/instrumentacion_industrial9.php