2. Principios de Medida - Transmisores
James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
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
Especificaciones de Transmisores
3. Principios de Medida - Transmisores
James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
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: 0 – 100 psi
Una Variable de Proceso es el valor actual de una variable física (presión, nivel, flujo, temperatura, etc.) Ejemplo: En el proceso de 0 – 100 psi, la variable de proceso se encuentra en 23.45 psi
4. Principios de Medida - Transmisores
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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
24 Vdc
-
+
Proceso
PT-1
Señal Transmitida
Por cablería
Transmisor
Receptor Remoto
+
-
+
-
5. Principios de Medida - Transmisores
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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. Principios de Medida - Transmisores
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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 = 0 – 100 psi Rango de Instrumentación del Transmisor = 4 – 20 mA
Señal de Instrumentación:
24 Vdc
-
+
Rango de Proceso = 0 – 100 psi
PT-1
Señal Transmitida Por cablería
Transmisor
Receptor Remoto
4 – 20 mA
+
-
+
-
7. Principios de Medida - Transmisores
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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
24 Vdc
-
+
0 mA
Proceso
PT-1
Cable Averiado
Transmisor
Receptor Remoto
+
-
+
-
8. Principios de Medida - Transmisores
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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. Principios de Medida - Transmisores
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Principio de Operación de Transmisores:
Transmisor de Presión
Conexión a Proceso
Sensor Interno
Conversión a Parámetro Electrónico
Señal de Output en mA
10. Principios de Medida - Transmisores
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Lazos de Transmisores Electrónicos:
Transmisor de Presión en Serie con Power Supply de 24 Vdc y Miliamperímetro:
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
OFF
ON
24 Vdc Power Supply
-
+
11. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 = 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 −푆푒ñ푎푙 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 −푉푎푟푖푎푏푙푒 푑푒 푃푟표푐푒푠표
푅.퐼. 푅.푃. = 푅.퐼.−푆.퐼. 푅.푃.−푉.푃.
12. Principios de Medida - Transmisores
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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: 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 = 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 −푆푒ñ푎푙 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 −푉푎푟푖푎푏푙푒 푑푒 푃푟표푐푒푠표
Este proceso se conoce como Interpolación
13. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
20 −4100 −0= 20 −푥 100 −50
Ejemplo: El Rango de Proceso es de 0 –100 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)
16100= 20 −푥 50
1610050=20 −푥
8=20 −푥
20 −푥=8
푥=20 − 8
푥=12 푚퐴
14. Principios de Medida - Transmisores
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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 0 – 100 psi
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
15. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 2: Si el rango de Proceso es un nivel de un tanque de 0 – 40 ft
0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
16. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 3: Si el rango de Proceso es un flujo de 0 – 900 gal/min.
0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
17. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 4: Si el rango de Proceso es una temperatura de 50° F - 250 ° F
50° F 100° F 150° F 200° F 250° F
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
18. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 5: Si el rango de Proceso es un pH de 2 – 12
2 pH 4.5 pH 7 pH 9.5 pH 12 pH
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
19. Principios de Medida - Transmisores
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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 61.43 psi con un rango de proceso de 0 – 100 psi?
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100 psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
61.43 psi
? mA
20. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100 psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
61.43 psi
? mA
20 −4100 −0= 20 −푥 100 −ퟔퟏ.ퟒퟑ
16100= 20 −푥 38.57
1610038.57=20 −푥
6.17=20 −푥
20 −푥=6.17
푥=20 − 6.17
푥=13.83 푚퐴
13.83 mA
Ejemplo 6:
21. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 6:
+
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (Presión) = 61.43 psi
PT-1
Señal de Instrumentación
Transmisor de Presión (0 – 100 psi)
Receptor
Remoto
13.83 mA
+
-
-
22. Principios de Medida - Transmisores
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Presión:
Rosemount
Endress + Hauser
Foxboro
Honeywell
23. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 −440 −0= 20 −푥 40 −ퟔ.ퟐퟖ
1640= 20 −푥 33.72
164033.72=20 −푥
13.49=20 −푥
20 −푥=13.49
푥=20 − 13.49
푥=6.51 푚퐴
Ejemplo 7:
6.28 ft
24. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 7:
24 Vdc
-
+
LT-1
Señal de Instrumentación
Transmisor (0 – 40 ft)
Receptor Remoto
6.51 mA
Variable de Proceso = 6.28 ft
40 ft
+
-
+
-
25. Principios de Medida - Transmisores
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Nivel:
Rosemount
Endress + Hauser
Magnetrol
Siemens
26. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 −4900 −0= 20 −푥 900 −ퟑퟒퟕ
16900= 20 −푥 553
16900553=20 −푥
9.83=20 −푥
20 −푥=9.83
푥=20 − 9.83
푥=10.17 푚퐴
Ejemplo 8:
347 gpm
27. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 8:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (Flujo) = 347 gpm
FT-1
Señal de Instrumentación
Transmisor de Flujo (0 – 900 gpm)
Receptor
Remoto
10.17 mA
+
-
+
-
28. Principios de Medida - Transmisores
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Flujo:
Rosemount
Endress + Hauser
Sierra
ABB
29. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
50 °F 100 °F 150 °F 200 °F 250 °F
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 −4250 −50= 20 −푥 250 −ퟏퟖퟒ.ퟔ
16200= 20 −푥 65.4
1620065.4=20 −푥
5.23=20 −푥
20 −푥=5.23
푥=20 − 5.23
푥=14.77 푚퐴
Ejemplo 9:
184.6 °F
30. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 9:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (Temperatura) = 184.6 °F
TT-1
Señal de Instrumentación
Transmisor de Temperatura (50 – 250 °F)
Receptor Remoto
14.77 mA
+
-
+
-
31. Principios de Medida - Transmisores
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Temperatura:
Rosemount
Endress + Hauser
ABB
Yokogawa
32. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
2 pH 4.5 pH 7pH 9.5 pH 12 pH
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 −412 −2= 20 −푥 12 −ퟏퟎ.ퟑ
1610= 20 −푥 1.7
16101.7=20 −푥
2.72=20 −푥
20 −푥=2.72
푥=20 − 2.72
푥=17.28 푚퐴
Ejemplo 10:
10.3 pH
33. Principios de Medida - Transmisores
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 10:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (pH) = 10.3 pH
pHT-1
Señal de Instrumentación
Transmisor de pH (2 – 12 pH)
Receptor
Remoto
17.28 mA
+
-
+
-
34. Principios de Medida - Transmisores
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores Analíticos:
Rosemount
Yokogawa
Endress+Hauser
ABB
35. Principios de Medida - Transmisores
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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. Principios de Medida - Transmisores
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Configuración de Transmisores:
Functional or Physical Specificactions:
Rango de Proceso (Ejemplo: 0 – 100 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. Principios de Medida - Transmisores
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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
Especificaciones de Transmisores
Forma ISA 20P 1001 Rev 0
38. Principios de Medida - Transmisores
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http://instrumentacionhuertas.wordpress.com
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