controlador de presion wizard 4150k

INSTITUTO TECNOLÓGICO

DE MINATITLÁN

PRESENTA:

SANTOS LIBRADO OMAR

TUTORIAL:

CALIBRACIÓN DE UN CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD SERIE 4150K

Minatitlán, ver a 26 de Noviembre de 2009

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MINATITTLÁN

INGENIERIA ELECTRONICA

INTRODUCCIÓN

En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener

constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel,

la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto

de rocío, etcétera.

El controlador es una componente del sistema de control que detecta los

desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado o

“set point”, programado por un operador; emitiendo una señal de corrección

hacia el actuador.

CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD 4150K


INGENIERIA ELECTRONICA

INTRODUCCIÓN

Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel,

temperatura, flujo) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva

de acuerdo con la desviación.

La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores

locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o

digital procedente de un transmisor.

El presente tutorial trata sobre la calibración de un controlador de presión

WIZARD serie 4150K de la marca Fisher así como su previa información

sobre los ajustes y especificaciones del instrumento, partes constituyentes,

operación, etc.



CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD 4150K INGENIERIA ELECTRONICA

El WIZARD (Figura 1) es un

instrumento de control muy versátil

que proporcionara por muchos años

un funcionamiento confiable; es un

controlador de presión neumático

muy seguro y normalmente utilizado

en zonas de alto riesgo de trabajo.

Todos los ajustes, modificaciones de

la manera de controlar y

orientaciones o procedimientos de

mantenimiento son sencillos.

DEFINICIÓN: WIZARD

Figura 1. Controlador Wizard serie 4150K



ESTRUCTURA INTERNA DE UN CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD 4150K

FUELLE PROPORCIONAL

AJUSTE DE SET-POINT

TUBO DE BOURDON

AJUSTE DE BANDA

PROPORCIONAL

MANÓMETRO INDICADOR

DE LA PRESIÓN DE

SUMINISTRO

MANÓMETRO INDICADOR

DE LA PRESIÓN DE SALIDA

(NEUMÁTICA)

RELEVADOR

AJUSTE DE ZERO

(TOBERA)

AJUSTE DE SPAN

TORNILLOS

AJUSTE DE SPAN

PALOMETA

BLOCK Y TUBING

DE PRESIÓN

DIAL DEL SET- POINT

FUELLE DE VENTEO



Conexión de ¼ NPT de la

presión de salida neumática

que se conecta al actuador

de la válvula

Conexión de ¼

NPT de la presión

de suministro

Orificios para fijar el

controlador a la válvula de

control

VISTA POSTERIOR DEL WIZARD 4150K

Señal de entrada

de la variable de

proceso



ESPECIFICACIONES GENERALES

Señal de entrada

Tipo: Presión manométrica

Señal de salida

Proporcional y proporcional integral:

Señal neumática de 3 a 15 psig (0.2 a 1.0

bar) ó 6 a 30 psig (0.4 a 2.0 bar)

Acción: La acción de control es reversible en

campo entre:

Directa (una presión sensada en aumento

produce una señal de salida en aumento)

Inversa (una presión en aumento produce

una señal de salida en disminución)

Requerimientos de presión

Ver la tabla 1

Conexiones de suministro y de salida

¼” NPT hembra

Conversiones comunes de presión de señal

Ver la tabla 2

Ajuste de la banda proporcional

Para controladores de acción solo

proporcional y proporcional-integral:

Cambio de presión de salida total

ajustable desde 3 a 100% para 3 a 15 psig

ó 6 a 100% para 6 a 30 psig del rango del

elemento sensor

Peso aproximado

18 libras (8.2 Kg)



INSTALACIÓN

Figura 4. Controlador Wizard montado al actuador de una válvula de control



Figura 5. Conexión de presión controlada para servicio. La tubería es derivada

corriente abajo (adelante) de la válvula Control



Figura 6. Conexión de presión controlada para presión, relevada de servicio. La

tubería se deriva corriente arriba (antes) de la válvula de control.



Figura 7. Controladores de presión Wizard en campo montado en un actuador 667 de Fisher



Figura 8. Controlador de presión Wizard 4150K en campo montado en un actuador 667 de Fisher



CONEXIONES DE SUMINISTRO

Todas las conexiones de presión en los instrumentos de las series 4150K

son ¼” NPT (Nominal Pipe Thread-Nominal para Tubería) hembra.

PRESIÓN DE SUMINISTRO

La presión de suministro debe ser aire seco y limpio o gas no corrosivo que

cumpla con los requerimientos de la norma ISA S7.3-1975 (R1981). Utilice un

regulador adecuado para reducir presión de suministro a la presión de

suministro de operación normal. Conecte la presión de suministro a la

conexión SUPPLY ubicada en la parte posterior del chasis.

Si se opera el controlador desde una fuente de presión alta [hasta 200 psig

(138 bar)], utilice un sistema regulador de alta presión, tal como el Sistema

de Suministro de alta Presión.



RANGO SEÑAL DE SALIDA PRESIÓN DE

SUMINISTRO DE

OPERACIÓN

NORMAL

PRESIÓN DE

SUMINISTRO MÁXIMA

PERMISIBLE PARA

EVITAR DAÑO A PARTES

INTERNAS

Psig 3 a 15 20 40

Psig 6 a 30 35 40

Bar 0.2 a 1.0 1.4 2.8

0.4 a 2.0 2.4 2.8

Si se excede esta presión, el controlador puede ser afectado

Requerimientos de presión de suministro:

PSI (Pound Square Inches) ó lbs/pulg²



Conversiones de presión de señal

Psi kPa Bar Kg/cm² Mps

3

5

6

7

9

20(1)

35

40(1)

50

60

0.2(2)

0.3

0.4

0.5

0.6

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

11

12

14

15

18

75

80

95

100(1)

125

0.8

0.8

1.0(2)

1.0

1.2

0.8

0.8

1.0

1.0(3)

1.3

0.07

0.08

0.09

0.10

0.12

20

22

25

27

30

140

150

170

185

200(1)

1.4

1.5

1.7

1.9

2.0(3)

1.4

1.5

1.8

1.9

2.0

0.14

0.15

0.17

0.18

0.20

32

33

35

50

80

220

230

240

345

550

2.2

2.3

2.4

3.4

5.5

2.2

2.3

2.5

3.5

5.6

0.22

0.23

0.24

0.34

0.55

100

150

690

1035

6.9

10.3

7.0

10.5

0.69

1.03

1. Valores que se listan en ANSI/S7, 4.

2. Valores que se listan en la norma IEC 382.

3. Valores redondeados para que correspondan con los valores kPa.



OPERACIÓN

En el sistema de control de presión de campo, el controlador WIZARD es el

elemento central que efectúa las siguientes funciones:

1. Recibe la señal mecánica del Tubo de Bourdon.

2. Compara esta señal con el valor del punto de ajuste (set-point).

3. Determina la diferencia entre la presión de la tubería y la lectura del set-

point.

4. Envía una señal neumática correctiva de 3 a 15 ó 6 a 30 PSI a la válvula

de control para que dicha válvula cierre o abra según la diferencia.

OPERACIÓN Y AJUSTE



AJUSTES

Ajuste: Set point

Ajuste la perilla de presión girándola en sentido de las manecillas del reloj

para incrementar el set point, y sentido contrario a las manecillas del reloj

para disminuir el set point. Nota: El ajuste graduado y la presión real del

proceso pueden variara significativamente, especialmente con una banda

proporcional ancha.



Ajuste: Banda proporcional

Para ajustar la banda proporcional, gire la perilla de banda proporcional al

valor deseado.

El ajuste proporcional de banda determina el cambio requerido en presión

controlada para hacer que la válvula de control ejecute su carrera completa.

Se puede ajustar desde 3-100 por ciento del valor nominal de presión del

elemento sensor.



Ajuste de calibración



Figura 9. Conexión del tubing y colocación de la tobera para acción Directa/Inversa.

CAMBIO DE ACCIÓN DEL CONTROLADOR



Figura 10. Controlador de acción Directa.

CAMBIO DE ACCIÓN DEL CONTROLADOR

Figura 11. Controlador de acción Inversa.



Acción de control Rango de Salida Suministro de Presión Ajuste de Cero

Directa 3-15 lbs/pulg2 20 lbs/pulg2 8-10 lbs/pulg2

Directa 6-30 lbs/pulg2 35 lbs/pulg2 16-20 lbs/pulg2

Inversa 15-3 lbs/pulg2 20 lbs/pulg2 8-10 lbs/pulg2

Inversa 30-6 lbs/pulg2 35 lbs/pulg2 16-20 lbs/pulg2

Rangos de tolerancia según la acción del controlador



CAMBIO DE LA SALIDA DEL CONTROLADOR

El controlador normal tiene una salida de 3 a 15 psi y puede ser

convertida a tener un rango de salida de 6 a 30 psi cambiando o

reemplazando los fuelles de balance que son los que nos darán los

rangos de salida del controlador.

Los dos fuelles de control y los manómetros de presión deberán ser

reemplazados cuando el cambio de rango se efectúa. Los manómetros

de presión podrán ser desenroscados del chasis y atornillarse los

manómetros de reemplazo en su lugar.



FUELLES

Rango de Salida 3 a 15 psi Rango de Salida 6 a 30 psi

Negro Amarillo

Rojo Naranja

Inoxidable

Figura 12. Fuelles de balance de 3 a 15 y 6 a 30 PSI



PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN DEL


Controladores de presión WIZARD 4150K



PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN

Nota: Solo para Controladores Proporcionales (WIZARD 4150K) de acción

directa.

1. Antes de iniciar el procedimiento de calibración es necesario sacar de

operación el control de presión.

2. Arme el siguiente diagrama o lazo de control tal y como se muestra a

continuación.



Conexión para la calibración del controlador WIZARD 4150K



3. Conecte y aplique presión de suministro de 20 psi (3 a 15 psi) ó 35 psi

(6 a 30 psi) dependiendo del rango de salida.

4. Conecte la presión de salida a un manómetro de presión adecuado.



5. Ajuste la perilla de la banda proporcional a 1.5 (15%) como se muestra en

la figura.

5. Aplique una presión de entrada igual al valor inferior del rango del elemento

sensor (cero presión).



7. Gire la perilla de ajuste de presión (set-point) al valor mínimo (cero).

8. Ajuste la boquilla (Tobera) hasta que la presión de salida del controlador esté

entre 8 y 10 psi (3 a 15 psi) ó 16 y 20 psi (6 a 30 psi) dependiendo del rango

de salida y 50% de apertura en la válvula de control.



9. Gire la perilla de ajuste de presión (set-point) al valor máximo, es decir,

al 100%.

10. Aplique una presión de entrada igual al valor de rango alto del

elemento sensor y verificar que la salida esté entre 8 y 10 psi (3 a 15

psi) ó 16 y 20 psi (6 a 30 psi) dependiendo del rango de salida y el 50%

de apertura en el elemento final de control.



11.Si la salida no está entre 8 y 10 psi ó 16 y 20 psi según el rango de

salida y el 50% de apertura en el elemento final de control, ajuste el

span del controlador aflojando los tornillos de ajuste y mueva el

ajustador de calibración una pequeña distancia.

12.Repita los pasos 7 al 11 hasta que no requiera más ajuste.



Para hacer el ajuste de rango (Span) verifique la presión de salida del

controlador:

a) Si la salida del controlador es de acción directa:

Verifique si la presión de salida está por debajo de 8 a 10 PSI o de 16 a

20 PSI según sea el rango de salida mover el ajuste a la izquierda y si

está por encima de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI mover a la derecha (ver

figura a)).

b) Si la salida del controlador es de acción inversa:

Verifique si la presión de salida está por encima de 8 a 10 PSI o de 16 a

20 PSI según el rango de salida mover el ajuste a la izquierda y si está

por debajo de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI mover a la derecha (ver figura

b)).



a) Controlador de acción directa; b) Controlador de acción inversa.

Ajuste de Span



VÁLVULA INVERSA VÁLVULA DIRECTA

SALIDA DEL

CONTROL

PSI

POSICION DE

VÁLVULA

% ABIERTA

SALIDA DEL

CONTROL

PSI

POSICION DE

VÁLVULA

% ABIERTA

3 0 (CERRADA) 15 0 (CERRADA)

6 25 12 25

9 50 9 50

12 75 6 75

15 100 (ABIERTA) 3 100 (ABIERTA)

TABLA DE VERIFICACIÓN Y COMPROBACIÓN DE CALIBRACIÓN



Posición de la válvula de control para un actuador 657



Posición de la válvula de control para un actuador 667

controlador de presion wizard 4150k

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