Guía de cableado de Fieldbus El propósito de esta guía de cableado de Fieldbus es proporcionar la información sobre la red de Fieldbus a fin de que estos sistemas se puedan diseñar e instalar con un bajo costo y una operación confiable. Hay muchas aplicaciones para el Fieldbus y muchas maneras que puede ser configurado. No es posible aplicar normas simples que cubran todos los casos. Por esta razón esta guía primero tratara de explicar como trabaja una red de Fieldbus a fin poder diseñar un sistema inteligentemente que tenga el mejor diseño y una operación confiable con un costo bajo. Fieldbus esta definido en el estándar 61 158-2 del IEC: 3000. Los requisitos detallados de la puesta en práctica más allá del estándar están disponibles de la fundación de Fieldbus, un consorcio de la industria que promueve la tecnología de Fieldbus. Estas especificaciones más detalladas son necesarias de a fin de que los dispositivos hechos por diversos fabricantes sean ínteroperables en un sistema de control. Existe más que conocer en el Fieldbus que solo el cableado. Para aquellos que desean información sobre cómo el Fieldbus trabaja para controlar un proceso, refiérase a: Fieldbus para el control de proceso; Jonas Burge, ISBN 1-55617-760-7: Fundación Fieldbus una Guía Del Bolsillo; lan Verhappen y Augusto Pereira; ISBN 1-5561 7-775-5. Fieldbus Foundation 9005 Mountain Ridge Drive, Bowie, Habitación 190 Austin, TX 78759-5316, los E.E.U.U. Tel: 51 2-794-8890 Relcom Inc.. Teléfono 2221 Yew Street Forest Grove, OR 97116 E.E.U.U. Tel: 503-357-5607 800-82-3765: Fax: 503-357-0491 doc. No.: 501-123 Rev.: D

Copyright y derechos de Propiedad Intelectual Ralcom Inc. cree que la información da precisión y confianza. Sin embargo, la especificación y la información divulgadas en este documento se entregan "AL IGUAL QUE" y todas las presentaciones o garantías, expresadas e implicadas, incluyendo garantías o condiciones para un propósito particular, mercantibilidad, exactitud y no-infringir a particulares. Relcom Inc. no asume ninguna responsabilidad del uso de esta información, ni ninguna infracción de patentes o derechos de terceros, que pueden resultar de su uso. Ninguna licencia es concedida implícitamente o de otra manera bajo cualquier patente, copyright, u otra derecha de característica intelectual de Relcom Inc. a menos que según lo descrito específicamente adjunto. Relcom Inc. Se reserva el derecho de cambiar especificaciones en cualquier momento sin notificar Relcom Inc. tiene derechos de propiedad intelectual ("Relcom Inc. IPR") referente a las puestas en práctica de la tecnología descrita en esta publicación ("la tecnología"). En detalle, y sin Limitación, Relcom Inc. IPR puede incluir unas o más patentes o usos de patente en los ESTADOS UNIDOS u otros países. Su derecho es limitado para el uso de esta publicación no le concede la ningún derecho o licencia para implementar la tecnología de Relcom Inc. puede, con discreción única de hacer disponible una licencia limitada por de Relcom Inc. IPR para la tecnología según los términos de un acuerdo separado de licencia. Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este manual no se puede reproducir, fotocopiado, almacenado en un sistema de recuperación, o transmitidas sin el consentimiento previo expreso del copyright O de Relcom Inc. Relcom 2004 Inc. Relcom inc. y la insignia de Relcom Inc., Son las marcas registradas o las marcas registradas de Relcom Inc. en los Estados Unidos y otros países. El resto de marcas registradas y de las insignias son la característica de sus dueños respectivos. La foto de la cubierta es cortesía de Texas Wildlife Dept. O 2004.

Doc No. : 501 -123 Rev. D

Tabla de Contenidos Capitulo 1: Conceptos de red de Fieldbus DCS convencional Fieldbus Convención de diagramas de alambrado Capitulo 2: Configuración de Fieldbus Configuración del Fieldbus común Inicio de la configuración Capitulo 3: Configuración de Fieldbus Señales de Fieldbus Código de Señales Manchester Preámbulo Inicio y Delimitadores finales Marco de Fieldbus Marcos múltiples de Fieldbus Capitulo 4:Cable de Fieldbus Características del cable de Fieldbus Capitulo 5 Ejemplos de terminales Capituló 6 conexiones de cables Conexión de terminales desnudas Bloques de conexión Bloques de conexión con limitadores de corriente Capitulo 7 Potencia del Fieldbus Acondicionadores de la fuente de alimentación Voltaje Corriente Aislamiento galvanico

Capitulo 8 Distribución de potencia Atenuación Señales transmitidas y recibidas Capitulo 9 Sistema de Control DCS Sistema de Fieldbus Spurt cortos Protección de corto circuito de cortos con limitadores de corriente activa Fallas de cable principal Fallas de la fuente de alimentación Acondicionadores de alarma redundantes de potencia Acondicionadores de alarma redundantes de potencia de Fieldbus Descargas repentinas Capitulo 10 Aislamiento Galvanico Voltaje diferencial y voltaje de modo común Bypass limitador de corriente Errores de alambrado múltiples Aislador común y acondicionadores de potencia dobles Aislamiento individual Capitulo 11 Selección e instalación de cable Fieldbus para plantas de proceso Tipos de cables Soporte de cables Cable de Fieldbus Consideraciones de la instalación Resumen Referencias

Capitulo 12 Potencia y repetidores de áreas peligrosas Repetidores con fuente de alimentación FISCO Capitulo 13 Limitadores de corriente para protección no incendiaria Capitulo 14 Guía de líneas de conexión a tierra Requerimientos de Foundation Fieldbus Consideraciones para áreas peligrosas Arreglos prácticos – Aterrizamiento de un solo punto Arreglos prácticos – Aterrizamiento Capacitivo Arreglos prácticos – Aterrizamiento equipotencial Capitulo 15 Glosario Información Adicional MTL Notas de aplicación MTL Contactos

Capitulo 1: Conceptos de red de Fieldbus Resumen: Fieldbus es una red de área local para el control de proceso que utiliza el cableado compartido para los energizar los dispositivos y las señales entre los dispositivos. En un sistema de control distribuido convencional (DCS), dos alambres son usados para conectar con un dispositivo. Los dispositivos pueden ser también instrumentos para medición de temperatura o presión. Los dispositivos pueden también ser actuadores tales como válvulas. Los alambres llevan corriente eléctrica a un dispositivo. Las señales del dispositivo son valores medibles para el controlador del DCS's por variación de la corriente el cual utiliza entre 4 y 20 mA. El regulador recopila los datos de un número de dispositivos, hace los cálculos necesarios y envía comandos variando la corriente hacia el actuador. Por ejemplo, 4 mA. pueden significar que la válvula se cerró totalmente y 20 mA. pueden significar que la válvula está completamente abierta.

Cuadro 1.1: DCS convencional Fieldbus también utiliza dos alambres para llevar alimentación eléctrica a los dispositivos. Un número de dispositivos comparten los mismos alambres de Fieldbus. Los dispositivos Fieldbus varían el voltaje en los dos alambres para enviar señales digitales. Vea las "señales" en la página 5. Debido a que los dispositivos comparten los alambres, los dispositivos pueden enviar datos el uno al otro sin el controlador del DCS. Las transmisiones de datos de Fieldbus tienen más información que solo una sola variable sobre temperatura, presión, o la posición de una válvula. De los datos que se comparten entre los dispositivos, los dispositivos pueden determinar cómo controlar el proceso. El dispositivo host supervisa solamente la operación. Fieldbus es una red de área local (LAN) para el control de proceso.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: D

Concepto de Red Fieldbus

Figura 1.2: Fieldbus Los dos alambres son un par trenzado similar al usual alambre de 4 – 20 mA. Utilizado para dispositivos convencionales Para la liberación de la simplicidad de diagramas de alambrado. Los alambres son mostrados como una sola línea.

Figura 1.3 Convención de diagramas de alambrado

Capítulo 2 Configuración del Fieldbus Resumen: El cableado compartido de la red de Fieldbus transporta energía y señales entre los dispositivos. Se requieren dos adaptadores terminales. Una fuente de alimentación y un acondicionador de energía para proporcionar la energía de Fieldbus. Fieldbus es una red del área local para controlar procesos se utiliza para interconectar sensores, actuadores, y dispositivos del control en campo. Un tipo de configuración común de Fieldbus es la que se muestra a continuación.

Configuración común del Fieldbus Un par de cables principales trenzados conectan el equipo de cuarto de control con un numero de dispositivos en campo, por ejemplo, sensores tales como transductores de presión o temperatura y actuadores tales como el posicionador de una válvula. Los dispositivos del campo se pueden conectar con cables de spurt o drop a un bloque terminal llamado el chickentfood, en una caja de paso. Los dispositivos pueden también estar conectado a lo largo del cable principal con spurt´s. Un conector terminal (T) se requiere en cada extremo del cable de Fieldbus para evitar distorsionar las señales y para permitir que el cable conductor doble trenzado transporte señales digitales. La energía a los dispositivos es proporcionada por una fuente de alimentación a través de un acondicionador de potencia (PC). El acondicionador de energía es necesario para separar una fuente de potencia convencional del alambrado del Fieldbus a fin de que las señales no sean absorbidas por la fuente de fuente de alimentación.

Un dispositivo host (servidor) es usualmente localizado en cuarto de control. Su función es supervisar la operación del sistema de control compuesto de los dispositivos conectados a la red de Fieldbus. Para los sistemas de control que son limitados en tamaño, todos los componentes del cableado, el acondicionador de energía y adaptadores puede estar en un solo bloque del cableado para formar una configuración de la estrella.

Cuadro 2.2: Configuración de la estrella Los diagramas de arriba muestran solamente dos de las muchas posibles configuraciones del Fieldbus. La fuente de potencia y el acondicionador de alimentación pueden estar en campo o en un panel. Los dispositivos de control pueden estar en campo con solamente un dispositivo de pantalla en el cuarto de control. Todas estas configuraciones son posibles siempre y cuando se proporcionen las capacidades básicas de la distribución de la transmisión y de energía de la señal: un cable de conductor doble trenzado, dos conectores terminales, y una fuente de potencia acondicionada. Generalmente, hay menos de 16 dispositivos en un solo segmento de Fieldbus, de una red simple. En una planta de proceso grande puede haber varios cientos de segmentos. Desde un punto de vista de la energía y de la señal, cada uno de los segmentos es una red separada. Los segmentos son ligados juntos en un sistema de control total por otros medios que estén más allá del alcance de esta guía.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Capítulo 3 Señales Resumen: La señal de los dispositivos es enviada de uno a otro por medio de la variación de la corriente enviada a través de la red. La señal es codificada en Manchester. El LAS dirige que dispositivo puede utilizar la red para enviar señales. El par de cables trenzados, los conectores terminales, y la fuente de potencia acondicionada, junto con el sistema de alambrado que puede transportar señales entre los dispositivos del Fieldbus. Cuando un dispositivo es habilitado para enviar señales (véase “LAS” en la página 8), este varía la cantidad de corriente a través de la red. Cuando no se esta trasmitiendo, un dispositivo, toma la energía desde el cableado para su operación interna. Este también toma una corriente adicional de 10 mA para su gasto. Cuando un dispositivo transmite una señal alta, este regresa los 10 mA. extra. Esto incrementa el voltaje en el cableado. Cuando el dispositivo transmite una señal baja, este consume un extra de 10 mA del cableado, resultando un decremento del voltaje. La forma de onda de la señal es mostrada abajo. Note que la señal es arriba y abajo 24 volts no transmitiendo sobre la red.

Cuadro 3.1: Señal de Fieldbus Los datos digitales son enviados a través del Fieldbus a una razón de 31.25 kbits por segundo. Así, cada bit tiene 32 microsegundos de longitud. Los datos digitales, unos y ceros, son representado como código de Manchester. Un cero es una transición de señal positiva en el medio del bit; un uno es una transición negativa en el medio del bit.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Señales Una secuencia del código Manchester de unos y ceros parecerían de esta manera:

Cuadro 3.2: Señal del código de Manchester Cuando un dispositivo comienza a transmitir, envía un preámbulo, una secuencia de 8 bit con alternancia de unos y ceros

3.3: Preámbulo Este patrón es utilizado por los dispositivos para la recepción para sincronizarse ellos mismos a las celdas limitantes. Además de unos y de ceros, hay también dos símbolos de no-datos. Estos símbolos del no datos son N+, de alto nivel durante el bit completo, y un N-, un nivel bajo durante el bit completo. Estos símbolos son usados para hacer un delimitador de arranque que muestre donde inicia realmente y un delimitador final que muestre donde se para la transmisión de datos.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Cuadro 3.4 Delimitadores de inicio y paro Cuando un dispositivo transmite, las diferentes partes son combinadas para formar el marco de un dato.

Figura 3.5 Marco del Fieldbus

La porción de datos del marco contiene información tal como la dirección del dispositivo para el cual este marco es proyectado, identificación del tipo de marco valores de la medición, etc. La porción de los datos de un marco puede ser hasta 266 bytes de longitud. Los delimitadores son muy diferentes de cualquier patrón de señal que pudiera estar en la porción de los datos del marco. Esta diferencia permite que la porción de los datos del marco sea identificada inequívocamente y permite los datos corrompidos por ruido sean detectados usando una secuencia de verificación de marco (FCS). El FCS es la última parte de la porción de los datos del marco. Esta característica hace Fieldbus mucho más robusto que muchas otras redes del control. Debido a que todos los dispositivos comparten el cable, sólo un dispositivo debe transmitir en cualquier tiempo determinado. De otra manera existiria un caos sobre el cable con todas las señales transmitidas interfiriendo el uno con el otro. Un dispositivo especial, llamado Link Active Scheduler (programador activo de enlace) (LAS), selecciona que dispositivo puede transmitir. El LAS permite que cada dispositivo transmita enviando un marco especial a cada dispositivo alternadamente. Un marco puede ser: El LAS pide a un dispositivo transmitir datos, Un dispositivo transmite datos a otros dispositivos, un dispositivo reportando una condición de error, etc. Si un osciloscopio fuera utilizado para observar las señales en el Fieldbus, la exhibición demostraría marcos con boquetes del silencio entre ellos, como se muestra abajo: Cuadro 3.6: Marcos múltiples de Fieldbus Cómo Fieldbus se utiliza para transportar tipos específicos de información de proceso está más allá del alcance de esta guía.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Capítulo 4 Cable de Fieldbus Resumen: Fieldbus es un par de conductores trenzados y blindados. El blindaje es puesto a tierra en un extremo solamente. Fieldbus utiliza un par de alambres trenzados. Un conductor doble trenzado es usado, mejor que un par de alambres paralelos, para reducir el ruido externo que pudiese incidir sobre los alambres. Una malla adicional sobre el par trenzado reduce el ruido. El par de alambres trenzados, la cubierta y su forro es llamado cable.

Cuadro 4.1: Cable de Fieldbus (pluma demostrada para comparación del tamaño) Para las nuevas instalaciones o conseguir el máximo funcionamiento del Fieldbus, el cable debe tener las siguientes características Tabla 1: Características del cable de Fieldbus Diámetro del cable 18 AWG Malla 90 % de cobertura Atenuación 3 db / Km en 39 KHz. Característica de impedancia 100 Ohms +/- 20% en 31.25 KHz. La señalización del Fieldbus es muy importante así que el cable de instrumentación ordinario puede ser utilizado tal como uno solo o un multiconductor de pares utilizado para dispositivos de 4-20 mA. Si posible para evitar alguna confusión evitar la confusión, los colores del aislamiento del alambre deben ser iguales a la convención de colores del cableado existente en la planta. Si es nuevo el cable instalado, la convención sugerida es anaranjado para el alambre (+) y azul para (-). El protector es continuo a través de la red. El protector es conectado a la tierra en solamente un lugar, generalmente en la fuente de alimentación.

El No. de doc.: 501-123 Rev.: D 9

Cable de Fieldbus conectado con la tierra en los dispositivos o cualquier otro lugar. Puede haber requisitos reguladores para el cable jacketing, por ejemplo el blindaje, dependiendo donde se utiliza el cable.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Capítulo 5 Conector Terminal Resumen: se requiere un conector terminal en cada extremo de segmentos de la red de Fieldbus. Dos conectores terminales se requieren para cada segmento de la red de Fieldbus. Generalmente un conector terminal esta en los extremos del cable en cuarto de control y el otro conector terminal esta en la caja de unión en campo. Los conectores terminales pueden ser una parte separada o pueden ser partes de una fuente de potencia del Fieldbus. El conector terminal puede ser claramente marcado a si pueda ser identificado en un sistema instalado.

Cuadro 5.1: Ejemplos del adaptador Una red de Fieldbus sin dos conectores terminales puede no tener las señales correctas. Una red sin una de los terminales puede aparentar funcionar apropiadamente, pero tendrá señales distorsionadas con incrementos de la amplitud y la mayor susceptibilidad al ruido de la reflexión de señales. (Una señal que viaja a trabes del cable y que alcanza el extremo del cable sin un conector terminal se refleja y viaja detrás en la dirección opuesta). Una red con tres o más conectores terminales decrementara la amplitud de la señal hasta el punto donde los dispositivos pueden perder la habilidad para comunicarse unos con otros.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Capítulo 6 Conexión de cables Resumen: Los bloques del cableado de Fieldbus hacen el cableado más fácil, más confiable, y proporcionan características adicionales. Las secciones de cable de Fieldbus, el cable principal, y los cables de desviación, necesitan ser conectados en conjunto. Esto se podría hacer usando tiras terminales. Por ejemplo, conectar un dispositivo mediante un spur al cable principal.

Cuadro 6.1: Cableado de una tira terminal Mientras que esto se encuentre en operación, existen problemas potenciales. Dos alambres tienen que ser puestos debajo del mismo tornillo. También, es fácil conseguir los alambres de puentes mezcladores. Un método más fácil y más confiable de la conexión es utilizar bloques del cableado hechos para Fieldbus. Los bloques tienen conexiones internas entre las correspondientes terminales de alambres.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Cuadro 6.2: Boque de Conexión Hay varias maneras de conectar el cable al bloque de conexiones: terminales de tornillo terminales de tornillo de plug, y clamps abrazaderas de resorte. A la fecha, el método más popular es el terminal pluggable de tornillo.

La figura 6.3a demuestra una fotografía de dos bloques de conexiones y su terminador en una caja de conexiones los conectores negros son los conectores para los cables principales Figura 6.3a: Ejemplo de un bloque de conexiones

No del doc.: 501-123 Rev.: D

La figura 6.3 muestra un arreglo esquemático. El cable principal es conectado en la parte superior izquierda sobre el boque de alambrado de 8 drops. La otra terminal de las 8 vías del bloque de alambrado es conectada al bloque de 4 vías con puentes de cable. La ultima conexión del bloque de 4 vías es conectada al conector terminal T.

Figura 6.3b: Ejemplo de un bloque de conexiones Este ejemplo demuestra cómo 12 dispositivos de Fieldbus se interconectan en una caja de conexiones. Si los dos bloques estuvieran en dos cajas de uniones separadas el cable puente sería simplemente un cable más largo entre cajas de ensambladura. Usando los terminales de tornillo pluggable, el cable puede ser conectado al plug sin alcanzar en los espacios a menudo apretados de una caja de conexiones. El enchufe es entonces insertado en el bloque de conexiones y se sujeta de modo que no vibre hacia fuera ni se desconecte si se mueven los cables. Los bloques de conexiones tienen características adicionales, tales como un clip del montaje DIN-rail y una luz indicadora que demuestre si hay energía en el bloque de conexiones. La ventaja más grande de los bloques del cableado es que pueden tener limitadores de corriente construidos en ellos, lo cual previene un cortocircuito en la conexión desde la desviación del segmento completo de la red.

No del doc.: 501-123 Rev.: D

Cuadro 6.4 bloques de conexiones con limitadores de corriente Si un dispositivo o el cable de un drop es cortocircuitado, la corriente es limitada. El dispositivo particular sobre la red no trabajara, pero los dispositivos en el resto de la red de Fieldbus continúan trabajando. Para los problemas de cortocircuito el bloque de conexiones tiene un indicador que muestra cuando el spurt se encuentra en cortocircuito. Para mayor información referirse a las "consideraciones de la confiabilidad" en la página 23.

capítulo 7 Alimentación del Fieldbus Resumen: Un acondicionador de energía es necesario entre una fuente de alimentación y los alambres de Fieldbus para alimentar un Fieldbus. Una fuente de alimentación ordinaria del voltaje constante no se puede utilizar directamente para accionar un Fieldbus. Un acondicionador de energía (PC) necesita ser utilizado para proporcionar un filtro entre la red y la fuente de energía de modo que las señales en la red no consigan ser absorbidas por la fuente de energía.

Figura 7.1 acondicionador de potencia Una fuente de alimentación de Fieldbus con su acondicionador de energía tiene un número de requisitos, según lo enumerado abajo. Voltaje El voltaje necesita estar entre 9 y 32 voltios. Generalmente, las fuentes de alimentación de Fieldbus proporcionan cerca de 24 voltios. Ver "Limitaciones del Fieldbus" en la página 19. Corriente Un dispositivo típico de Fieldbus consume cerca de 20 mA de corriente. Generalmente el numero de dispositivos de una red de Fieldbus es menor que 16. Una fuente de alimentación con 16 x 20 = 320 mA de rango de corriente es suficiente para la mayoría de las aplicaciones.

Doc.. No.: 501-123 rev: D

Voltaje 17

Aislamiento Galvanico La fuente de alimentación y su acondicionador de potencia necesitan ser eléctricamente aislados de la tierra. Esto significa que el conjunto de las fuentes de alimentación de 24 volts de CD con acondicionadores que tienen una salida aterrizada no puede ser utilizada. Si ellos mismos no proporcionan aislamiento eléctrico. El aislamiento galvánico es importante en el ingreso y la reducción al mínimo de ruido y el abastecimiento de confiabilidad de la red. Existe un número de otros requisitos de la fuente de alimentación tales como ruido, recuperación del cortocircuito, interferencia del segmento, etc. Estos requisitos serán definidos en la especificación de prueba próxima de la fuente de alimentación de Fieldbus de la fundación FF-641. La operación de la red de Fieldbus es totalmente dependiente de la fuente de alimentación. Si la fuente de alimentación o el acondicionador de energía falla, la energía al segmento entero de la red y al proceso que controla se pierde. Para los sistemas de control que requieren alta disponibilidad, se utilizan las fuentes de alimentación redundantes de Fieldbus. Para más información, refiera "a la falta de la fuente de alimentación" en la página 25. Si Fieldbus es usado en áreas peligrosas, se colocan requisitos adicionales en las fuentes de alimentación.

18 Aislamiento galvánico

Doc.. No.: 501 -1 23 Rev.: D

capítulo 8 Limitaciones del Fieldbus Resumen: La distribución de potencia, atenuación, y distorsión de señales limitan el tamaño de una red de Fieldbus y el numero de dispositivos que pueden ser interconectadas. Distribución de Potencia El numero de dispositivos que pueden estar en un segmento de Fieldbus es limitado por la fuente de potencia, la resistencia del cable, y el consumo de la corriente por los dispositivos. El siguiente ejemplo muestra como calcular el numero máximo de dispositivos que pueden ser alimentados en un chikenfoot.

• La salida de la fuente de alimentación es de 20 volts a la red. • El calibre del cable usado es 18 AWG y su resistencia es de 22 ohms/km

por cada conductor. El cable principal es de un km de largo. La resistencia de ambos cables combinados es de 44 Ohms.

• Cada dispositivo en el chikenfoot es de 20 mA. Debido a que el voltaje mínimo necesario por un dispositivo es de 9 volts Tenemos que son 20- 1= 11 volts que están disponibles para se utilizados por la resistencia del cable. El total de la corriente que puede ser suministrada al chikenfoot es: Voltaje /resistencia = corriente disponible 11 volts / 44 Ohms = 240 mA Debido a que cada dispositivo consume 20 mA. El máximo numero de dispositivo s en el chikenfoot es: Corriente disponible / consumo de corriente = numero de dispositivos 250 mA / 20 mA = 12 dispositivos Cuando los dispositivos se unen al cable en diversos lugares, el cálculo de la distribución de energía llega a estar más implicada. Generalmente, la longitud de cable es mucho más corta de 1 kilómetro y el voltaje de la fuente de alimentación de Fieldbus es más alto de modo que la distribución de energía no sea una gran regla.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: Distribución De Energía 19

Atenuación Como las señales viajan sobre le cable de Fieldbus, estas son atenuadas, es decir, existe una reducción en la amplitud. Cuanto más largo es el cable, mayor es la atenuación. El estándar de Fieldbus requiere que un dispositivo de Fieldbus transmita una señal por lo menos 0.75 volts de pico a pico y que un receptor debe poder detectar una señal de tan poco como 0.1 5 voltios de pico a pico. (Hablando en términos eléctricos, es decir 14 dB de atenuación). Si el cable estándar de Fieldbus es usado (la atenuación es de 3 dB por km) entonces la longitud del cable será. 14 dB / 3 dB / Km = 4.6 Km longitud Sin embargo, existen atenuaciones adicionales que deben ser consideradas. Las señales son también atenuadas por los cables spur que ramifican del cable principal. Esta atenuación es causada en gran parte por la capacitancía del cable. La capacitancía del cable estándar de Fieldbus es aproximadamente de 0.1 5 nF/meter y la atenuación causada por la capacitancía es aproximadamente de 0.035 dB/nF. Como ejemplo, si la longitud de todos los spur es 500 mts, entonces la atenuación será. 500 metros X 0.15 nF/metro X 0.035 dB/nF = 2.6 dB Como ejemplo, asuma que el cable del tronco tiene 800 metros de largo. La atenuación del tronco es 3 dB / Km X 0.8 Km = 2.4 dB El total de la atenuación es 2.6 dB + 2.4 dB = 5 dB Esto esta está en conformidad con los 14 dB disponibles. Distorsión de señal El cable de Fieldbus es limitada para ser menor que la longitud teórica posible. Las señales también son distorsionadas por varias características del cable, reflexiones de los spur, etc. Como se muestra abajo a la izquierda una señal transmitida y a la derecha una señal recibida en el extremo de un cable de 900 metros de largo con 16 spur de 120 mts de largo en el chickenfoot.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: D

Cuadro 8.1: Señales transmitidas y recibidas Aunque no es posible aquí proporcionar un análisis definitivo de la distorsión del cable, existen dos recomendaciones para reducir al mínimo la distorsión: Si el cable principal tiene más de 250 metros de largo, ponga un conector terminal en cada extremo. Mantener la longitud de cada spur por debajo de 120 mts. Estas recomendaciones son un resultado de pruebas de fidelidad de la señal de Fieldbus en un cable principal de 1 kilómetro de largo con 16 spur de 120 metros de en el chickenfoot.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: 21

Capitulo 9 Consideraciones de Confiabilidad Resumen: Puesto que Fieldbus utiliza el cableado compartido, las precauciones de confiabilidad necesitan ser tomadas en cuenta para las redes usadas en usos críticos. El alcance de la confiabilidad incluye protectores de cortocircuito en los cables de spur, protectores en el cable principal, fuentes de alimentación redundantes y señalización de accionamiento de protecciones. Antes de la llegada del Fieldbus, los sistemas de control distribuidos, DCS, tenían instrumentos y actuadores individuales cada uno conectado por un par independiente de cables a una unidad de control en cuarto ubicada en cuarto de control. El método estándar de comunicación utilizado era una corriente de 4 a 20 mA para representar un valor tal como una medición de presión. Los alambres también llevaban alimentación a los instrumentos y actuadores.

Cuadro 9.1: El sistema de control de DCS En un control tradicional, si uno de los instrumentos o su cable fallan, el sistema de control se puede perder debido a un instrumento. La vulnerabilidad era el controlador. Si el controlador fallaba, el control era perdido. Fieldbus es diferente. El host en el cuarto de control puede no estar operando el proceso sino solamente supervisándolo. La tarea de operación del proceso puede ser asignada a una válvula y posiblemente otro dispositivo de campo como un respaldo en caso de que el controlador primario falle.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: D

Cuadro 9.2 Sistema de Fieldbus A primera vista, aparenta que el Fieldbus es más robusto. El control es distribuido y trabaja en el campo sin un DSC. Existen sin embargo nuevos vulneverabilidades a considerar. En los sistemas basados en Fieldbus, el alambrado y la fuente de potencia compartida son los recursos críticos debido a que todos los dispositivos comparten el mismo cable y fuente de potencia. Si este falla entonces la red entera es inoperable. Existen cuatro reglas de confiabilidad de Fieldbus:

• Cortos circuitos en los spurt • Fallas de cable principal • Fallas de la fuente de alimentación • Cortocircuitos

Cortos en Spurt Debido a que el alambrado del Fieldbus es compartido, un corto circuito en uno de los dispositivos o en el cable del spur deshabilita el segmento y el proceso completo que depende de este. Esto puede pasar cuando un nuevo instrumento es instalado y el dispositivo esta saturado de agua. Este problema potencial puede ser superado usando un limitador de corriente entre el cable principal y el cable spur. Estos son construidos en un bloque de conexiones dentro de las cajas de conexiones en una chickenfoot. Este limitador de corriente permite únicamente una cantidad de corriente para ser usado para cada dispositivo. Si un spur es cortocircuitado, la corriente será limitada unos pocos microsegundos. únicamente el dispositivo cortocircuitado es afectado y el resto de los dispositivos continua siendo operando

Doc.. No.: 501-123 Rev. D

cuadro 9.3 Protección de cortocircuito de los spur con limite de corriente activa Fallas en el cable principal Otra vulnerabilidad del sistema es el cable principal. Si este es cortado, entonces la potencia al campo se pierde. Mientras que esto es verdad, la vulnerabilidad del cable principal es también un problema tradicional en sistemas de DCS. En el cuadro 9.1, "el sistema de control de DCS" en la página 23, los alambres son como se muestra esquemáticamente estarán entre los instrumentos individuales y el controlador. En realidad un simple cable porta múltiples pares de alambres de instrumentos. Si el cable se corta esto no afecta solamente un simple instrumento que se pierde si no pueden ser varios o todos. En el extremo, si la confiabilidad del sistema es una preocupación, el cable principal necesita ser protegido en un conducto o una bandeja de cable robusta. Falla en la fuente de alimentación Si la potencia de un segmento de Fieldbus falla, entonces el segmento de Fieldbus queda fuera de operación y se pierde el control. Las fuentes de alimentación redundantes hacen este problema pequeño. Las partes que componen una fuente de alimentación redundante son como se muestra abajo La fuente de alimentación suministran energía desde dos bancos de baterías de respaldo que suministran 24 V de potencia a varias piezas de equipo en el cuarto eléctrico. La entrada de 24 V de potencia alimenta dos aisladores y acondicionadores independientes. Las salidas de los dos aisladores y acondicionadores se combinan para alimentar el segmento de Fieldbus.

Doc.. No.: 501-123 Rev.:

Fallas 25 Del Cable De cable principal

Figura 9.4 Alarmado de los acondicionadores de potencia redundantes La redundancia no es suficiente. Esta debera ser alarmada. Sin alarmas si una de las entradas de potencia o una fuente de potencia de Fieldbus falla, el sistema continuara operando hasta que exista una segunda falla. Las alarmas muestran arriba monitoreo de la entrada de potencia, cada uno de los aisladores y acondicionadores de potencia asociados. La alarma en si misma puede ser un simple relevador de contactos normalmente cerrados. Este relevador es conectado al servidor y notifica al operador que existe un problema. Las luces indicadoras en la fuente de alimentación redundante muestran al personal de mantenimiento cual fuente de alimentación esta fallando. Los módulos aisladores y acondicionadores de potencia pueden tener disipadores de calor sin la interrupción de la operación de la red de Fieldbus. La tabla de abajo muestra Mean Time to Failure (MTTF) de los componentes de una fuente de alimentación redundante. Tabla 1: Mean Time to Failure de Fuentes de potencia redundantes de potencia Componente Mean Time to Failure (MTTF) Modulo Aislador y acondicionador 54 años Placa madre de la fuente de alimentación y circuitos alarmantes para falla de un segmento del Fieldbus

88000 años

Una forma mas útil para el control de los ingenieros es, la disponibilidad de un sistema Para calcular disponibilidad, también necesitamos saber Mean Time to Repair.

(MTTR). El MTTR para una falta la cual produce una alarma es típicamente tomada como 8 horas para cubrir el tiempo tomado para reconocer la alarma, obtener las autorizaciones para trabajar el sistema, obtener las autorizaciones necesarias para trabajar en el sistema, recoger una parte de repuesto desde un almacén y completar el reemplazo. La disponibilidad es MTT MTTF + MTRH Para calcular la disponibilidad del segmento de Fieldbus debido a la fuente de alimentación, necesitamos considerar.

• El MTTF de un aislador y los módulos acondicionadores de potencia

• El MTTF de los componentes comunes en la tarjeta madre la cual daría lugar a la falta del segmento de Fieldbus.

- Con dos módulos de fuente de poder operando, la indisponibilidad, (1 - disponibilidad), del suministro de energía redundante es la probabilidad de ambos módulos siendo indisponibles en el mismo tiempo. Esto se calcula como el producto de la indisponibilidad individual del modulo de potencia. La indisponibilidad del segmento esta basada en

• Falla de los módulos acondicionadores de potencia y el aislamiento en el mismo tiempo

• Falla de los componentes de la placa madre la cual afecta la disponibilidad

del segmento De aquí tenemos que la disponibilidad para el segmento de Fieldbus con sistema acondicionador de potencia y aislamiento redundante es 99.9999989%. Esto significa que un sistema de Fieldbus podría estar fuera debido a las fallas redundantes de la fuente de alimentación en promedio 0.3 segundos por año.

Doc.. No.: 501-123 Rev.:

Descargas de Rayos No existe una protección en una descarga de un rayo, La energía implicada es demasiado grande, el dispositivo afectado simplemente se desintegra. Las descargas de rayos también afectan en grandes distancias desde el punto de impacto. El voltaje entre los puntos de tierra que son normalmente considerados en el mismo potencial llega a ser grande. Si un cable conecta dispositivos que están a una cierta distancia uno de otro, la diferencia potencial de tierra puede viajar sobre el cable y romperle aislamiento eléctrico de los dispositivos de Fieldbus. Ya que muchos dispositivos de Fieldbus comparten el mismo cable, una descarga de un rayo puede afectar adversamente a todos ellos. La regla general es que si una distancia entre dispositivos es más grande de 100 mts o una separación vertical más grande de 10 mts. La protección de pararrayos debera ser usada. Dado que los dispositivos de Fieldbus son montados desigualmente con unos pocos metros uno de otro el voltaje desarrollado entre dos dispositivos puede ser lo suficientemente grande para romper el aislamiento eléctrico y producir daño.

Doc.. No.: 501-123 Rev.: D

Capitulo 10 Aislamiento e independencia de Segmentos Resumen Un segmento de Fieldbus debe ser eléctricamente aislado (galvánicamente) de la tierra y se debe ser aisladas eléctricamente de otros segmentos para hacer la red más confiable. Una buena fuente de alimentación de Fieldbus satisface estos requisitos. Existen diversas maneras de energizar un segmento de Fieldbus. Algunas maneras trabajan mejor que otras. Considere la información siguiente. Aislamiento Galvanico El estándar de Fieldbus requiere que la energía proporcionada a un segmento sea galvánicamente aislada de la tierra. El aislamiento galvánico proporciona la máxima inmunidad de ruido. Si usted habla la ingeniería eléctrica, aquí está la razón de este requisito: Cuando un segmento es galvánicamente aislado, los voltajes (+) y (-) en los alambres de Fieldbus son relativos el uno al otro y no son referenciados a tierra. Por ejemplo, el voltaje entre los alambres puede ser 24 volts con respecto uno a otro. Esto es llamado voltaje diferencial. Las señales del Fieldbus en los alambres son diferenciales. Con respecto a la tierra, el voltaje en cada alambre puede ser +124 voltios para el (+) 100 voltios para el (-). Los 100 volts en este ejemplo es el voltaje en modo común

Figura10.1: El voltaje diferenciado y el voltaje de modo común Los dispositivos unidos a los alambres de Fieldbus "consideran solamente" el voltaje diferenciado. La razón por la que se utilizan los alambres de par trenzado para Fieldbus es que el ruido adquirido en un alambre, se consigue igualmente en el otro alambre. Así, el ruido es un ruido común en el voltaje de modo común

Doc. Común. No.: 501-123 Rev.: Aislamiento galvánico 29

Con el Aislamiento galvanico no existe una referencia de tierra para los dos alambres de señal de Fieldbus al blindaje aterrizado así que conversión del ruido del modo del común al ruido diferenciado se reduce al mínimo. Si uno de los alambres de Fieldbus fuera referido fuera referenciado a tierra el ruido de modo del común en los alambres no sería igual y el ruido diferenciado sería creado (la función del blindaje de cable es reducir lo más posible el ruido del modo del común de los dos alambres). Bypass de los limitadores de corriente El aislamiento galvanico de la tierra también proporciona otro beneficio. Los limitadores de corriente son usados entre el cable principal de la red y los cables de derivación a los dispositivos de campo para prevenir cortocircuito en uno de los spurt. que inhabilita el segmento entero de la red. Si un segmento no tiene aislamiento galvánico, la protección de los limitadores de corriente se puede romper. Por ejemplo, suponga que el alambre negativo del alambre es referenciado a tierra en la fuente de alimentación del Fieldbus y el cable del blindaje es también aterrizado (como este debería ser). Normalmente, la corriente usada por un dispositivo sobre el spur fluye desde el (+) pasa a través del dispositivo de campo y retorna por la terminal (-) a través del limitador de corriente. Si un cable (+) del spur es accidentalmente cortocircuitado al blindaje, la corriente no fluye sobre el (-) del alambre a través del limitador de corriente pero sobre el blindaje directamente a la tierra esto es el limitador de corriente es puenteado y no ofrece protección de cortocircuito

Cuadro 10.2: Bypasseando del limitador de corriente Un blindaje en corto a una de los alambres de la red es una ocurrencia relativamente común. Cuando esto sucede en una red alimentada por una fuente de poder aislada galvánicamente. Sin aislamiento galvanico existe una posibilidad de que los limitadores de corriente no trabajen

Bypass del limitador de corriente Doc No.: 501-123 revolución: D

Interferencia Los segmentos de la red de Fieldbus deberán ser independientes unos de otros. Un acondicionador de potencia debera tener igual impedancia en ambos alambres del segmento o el segmento debera ser galvánicamente aislado de los demás segmentos. Sin esto, existe interferencia los dos segmentos. Interferencia significa que las señales en uno de los segmentos aparecen parcialmente en otro segmento. La interferencia es causada por acoplamiento Capacitivo entre los alambres del segmento y el blindaje. Esto es una forma de interferencia y hace la operación de la red inconfiable. Múltiples errores del alambrado Los segmentos deberán ser independientes tal que un error en la conexión o el deterioro en uno del alambrado en uno de los segmentos no afecte otro segmento considere que el caso donde una fuente de potencia aislada galvánicamente de 24 volts proporciona potencia a dos acondicionadores de potencia del Fieldbus

Figura 10.3 Aislador común y dos acondicionadores de potencia El segmento supuesto como A tiene su terminal (+) cortocircuitada al blindaje. Esto no es catastrófico. El segmento A puede continuara trabajando con reducción a la inmunidad de ruido. Excepto para errores más grandes en el segmento A, esta condición puede no ser notada. Ahora suponiendo que el la terminal (-) del segmento B es cortocircuitada al blindaje. Ahora existe un corto entre el (+) del segmento A y el (-) del segmento B. Esto se convierte en un cortocircuito en ambos segmentos y deshabilita ambos segmentos. Si el aislamiento galvanico es utilizado en cada segmento Estos son completamente independientes. No existe interferencia y los errores del conexionado y deterioro del alambrado no afecta a los demás.

En un corto, el aislamiento galvanico en cada acondicionador de potencia proporciona el aislamiento requerido desde la tierra y proporciona independencia a los segmentos completos. El resultado de esto es un control que es más confiable y robusto.

Capitulo 11 Selección e instalación de cable de Fieldbus para plantas de proceso Por Lan Verhappen Los alambres dentro de un cable de Fieldbus son iguales sin importar tipo conector del cable: dos alambres trenzados con una cubierta total de blindaje. El tipo de conector del cable seleccionado y cómo el cable es instalado depende de varios factores. Un número de consideraciones relativos a la selección e instalación de cables son resumidos abajo. Nota Siempre refiérase a los códigos eléctricos y regulaciones previas antes de instalar cualquier cable. Este documento se piensa para proporcionar un número de artículos que deban ser considerados al seleccionar el cable para las instalaciones de Fieldbus pero de ninguna manera substituye el requisito para tener un ingeniero eléctrico o el diseñador termina la documentación final usada para la construcción. Tipos de Cable Como indicado arriba, los conductores actuales en el cable deben permanecer apegado a los requerimientos de la IEC61158 parte 2, en la cual las características de la capa física de los varios tipos de cable de Fieldbus se definen. Todos los cables deben tener una torcedura mínima y cada capa sucesiva serán invertidos en la dirección según lo especificado en que el código eléctrico país. Esta torcedura reduce al mínimo la cantidad de "interferencia" o de interferencia internamente generada entre la señal en un solo par y en el caso de múltiples conductores, entre las señales de los pares de cables. Los cables individuales blindados también ayudan a reducir los efectos de ruido externo de ambientes externos así como las señales de otros pares del alambre en la misma chaqueta. Todos los cables deberán tener una traza a aplicada en espiral continua con un máximo de separación de capas de 2 pulgadas (5 centímetros) así que pueden ser identificados fácilmente en cualquier extremo. Además, todos los conductores serán, y están normalmente, etiquetado con el mismo número del alambre en ambos extremos. En muchos casos, el número se imprime realmente en el aislamiento individual del alambre. Hay básicamente dos tipos de cables de Fieldbus y la clasificación es determinada en gran parte por el tipo de protección total de la chaqueta o del exterior en el cable. Estos dos tipos de cable son:

Doc.. No.: 501-123 revolución: Tipos 33 Del Cable De D

• Chaqueta ordinaria. Este cable es envuelto normalmente con un retardador de PVC cortante de fuego

• Con Blindaje. (UL 1569 y la UL 2225 para uso en división 1 y zona 1) Los cables de la Marina son especialmente un subconjunto especial de estos dos tipos de cables con criterios adicionales para el uso en naves y barcos. En los Estados Unidos, los cables marinos son probados bajo el estándar UL 1309 el cual debe mantener los requerimientos del estándar de IEEE estándar 45. El cable de sin blindaje UL 1246 tiene el aislamiento y chaqueta. La chaqueta es solamente requerida para proteger el cable de contaminantes y aceite a 140 °F (60 ° C) y memores; Esta ayuda a prevenir la deterioración del aislamiento y del cable. El cable de metal recubierto se prueba bajo el estándar de UL 1569. Hay varios diversos tipos de cables definidos para el uso en industria. Éstos son como se menciona: Mineral aislado (MI) el cable tiene una envoltura de cobre continua apretada del líquido y gas sobre sus conductores y aislamiento de cobre de óxido del magnesio. El cable del MI no puede ser utilizado donde se expone a las condiciones corrosivas destructivas a menos que sea protegido por los materiales tales como chaquetas de PVC conveniente para las condiciones en las cuales el cable debe ser instalado. El Cable MI es el tipo más rígido de cable disponible. Revestido de metal (MC) el cable es utilizado a menudo para el servicio de ramificaciones y alimentación. El cable tiene una envoltura metálica que pueda interconectar con una cinta de metal o un tubo liso o acanalado del metal. Una chaqueta no metálica es a menudo sacada sobre la envoltura de aluminio o de acero como medida de protección a la corrosión. Para los cables MC a ser instalado en áreas división 1 deben tener una chaqueta plástica instalada junto con una cubierta de aluminio acanalada continua prensada por gas/vapor y también contener conductores de Aterrizamiento de equipo. Además del requisito antedicho para las áreas clasificadas los accesorios de terminación deben ser utilizadas donde los cables entran en el equipo. Cables de charola (TC) es un cable multiconductor con una envoltura no metálica retardadora de flama usada comúnmente para los circuitos de energía, iluminación, control y señal. Éste es el cable lo más comúnmente posible usado y según el código eléctrico nacional de Estados Unidos (NEC) puede ser utilizada para las longitudes abiertas del cableado de menos de 50 pies (1 5 m) entre la bandeja y el dispositivo del extremo. El cable se debe apoyar en las distancias que no exceden 6 pies (1.8 m) sobre esta distancia máxima máximo 50-foot (15 m). Cable de instrumentación para charola(ITC) Es un tipo de cable que tiene su chaqueta no metálica con una protección metálica o no metálica de lamina delgada con un cable de dren que cubre los cables del conductor múltiple. El cable del ITC debe cumplir con los requisitos de prensado e impacto del tipo de cable MC y debe ser claramente identificado para su uso. El numero 22 AWG (normas americanas de cableado) a los conductores del AWG del número 12 se hacen para arriba este cable son normalmente clasificado para 300 V. El estándar relevante del laboratorio de los suscriptores para el cable del ITC es LIL 2250. La UL 2250 requiere el cable del ITC tiene una envoltura continua apretada de gas/vapor.

Doc. Del Cable. No.: 501-123 revolución: D

Cables de potencia limitada para charola es otro cable multiconductor pero en esta ocasión con una cubierta metálica retardadora de flama. Al igual que el cable ITC esta tiene un blindaje protector para los cables del 12 al 22 AWG a 300volts. Soporte de Cable Todos estos cables requieren alguna forma de soporte mecánico y protección de manera que los cables puedan ser instalados desde un punto a otro punto con facilidad. Existen básicamente cuatro formas de soporte de cables:

a) Atado a miembros estructurales de la planta b) Conduit flexible c) Conduit rígido d) Charola de cables

La siguiente tabla siguiente resume el tipo de medioambiente por tipo de cubierta del cable contra el tipo de soporte mecánico recomendado para su instalación.

Atado a Estructuras

Conduit Flexible

Conduit Rígido

Charola de Cables

Cubierta Ordinaria X X

Armado X X

Armado Marino X X

Los cables en la guía presentadas arriba permite a estos ser instalados en todas las clasificaciones de áreas eléctricas. Cable de Fieldbus Los cables de Fieldbus son referidos como cables principales y spurt o drops, los cables más cortos que conectan los dispositivos del extremo con el cable principal. Los pares individuales del conductor del cable principal son conectados normalmente a los conectores terminales en tanto que el otro extremo es cononectado a las tarjetas de I/O del sistema de control. El conector terminal del extremo de campo se une normalmente al cable principal más bien que al dispositivo más lejano para no poderlo quitar accidentalmente cuando un dispositivo se toma de servicio. La mayoría de las instalaciones de Fieldbus utilizan un chikenfoot o configuración en árbol, el cual es situado en el cable principal, al igual que el arreglo de spur ya que un cable multiconductor es utilizado para el cable principal a la caja de

conexiones desde la cual los pares de cables individuales (spurt) son conectados a los dispositivos. A pesar del hecho de que el arreglo de la parte superior representa la mejor la de las instalaciones, especialmente como es el más cercano a las prácticas normales de instalación, Existen algunos casos donde tiene más sentido de utilizar una topología del bus de datos con spurt periódicos a lo largo del cable principal. En esta situación que un cable multiconductor largo no tiene sentido puesto que la integridad de la cubierta está quebrado en cada conexión a un spurt y por lo tanto un solo par del alambre (2 conductores con blindaje) o el cable de dos pares (4 conductores con blindaje) debería ser utilizado. Adicional a las consideraciones pertenecientes a la instalación de los cables son presentados abajo como comentario general al igual que las recomendaciones de instalación de tubería conduit y charola para cables. Consideraciones de la instalación. Estar consiente de que cada cambio en la clasificación de áreas y los requerimientos de códigos eléctricos asociados para glándulas y sellos dentro de las distancias prescritas. Las reglas pueden no ser las mismas en todos los casos ya que existen diferentes condiciones en áreas clasificadas por zonas contra aquellas clasificadas por la clase/ división y sistemas. Un ejemplo de esto es el código Eléctrico Canadiense el cual requiere de sellos con 450 mm (18”) del cambio de la clasificación de la división mientras que el nuevo código reconoce que si el cable instalado a través de un cambio en la clasificación de zonas es mas de 10 metros de longitud y las concentraciones de gas es menor de 1.48% este se considera equivalente a un sello. En efecto la composición apretada del líquido y del gas del cable proporciona el sello. Un sello IP67 funciona la misma manera que el cable solo descrito proporcionando un sello de gas apretado alrededor de cable para para prevenir que vapores o gases entren tanto al cable o dispositivos de sello Intrínsecamente seguro (IS) el alambrado debera ser claramente identificado y marcado con etiquetas fijas permanentemente. La mayoría de las instalaciones cumplen parte de esto teniendo el forro de un color diferente de otros cables. El color elegido normalmente para cables IS es un azul claro. Al diseñar un sistema de cable, se debe también considerar las condiciones del ambiente. Los gruesos potenciales del hielo que se utilizarán para el diseño en el NEC son '/2 pulgadas para el cargamento pesado, ¼”de la pulgada para el cargamento medio, y ningún hielo para el cargamento ligero. La densidad del hielo se asume para ser 57 pounds/ft.3 (91 3kg/m3). La carga del hielo en un conducto redondo será inversamente menos que el de un cable de la bandeja. Densidad de la nieve asumido para ser 5 poundslft3 (80 kg/m3). La mayoría de los problemas que ocurren implicando los circuitos de la instrumentación son debido a las prácticas que ponen a tierra incorrectas. Esto se puede prevenir por buenas prácticas siguientes de la instalación, incluyendo asegurar no hay rutas posibles para Aterrizamiento de los lazos y algún punto en el cable y algún otro

Doc. De la Instalación. No.: 501-123 revolución: D

Muchos métodos para sellar penetraciones de cortafuego están disponibles incluyendo el bolso, almohadón, calafateado, espuma de cemento, masilla y los sistemas mecánicos de barrera. La opción de la cual usar depende del sitio. Conduit Un alambre de tierra separado debera ser instalado a traves de cada trayectoria de conduit. Los bancos de tubos requieren espacios signigicativos, razon por la que la mayoria de las instalaciones modernas estan ahora utilizando sistemas de charola de cables en lugar de otros. Los bancos de tubos tambien requieren mas frecuentemente soportes de mayor resistencia que los de las charolas. Los conduit de metal rigido debera ser en al menos 3” (7.5) cm de diámetro para ser soportado en rangos de 20 Foot normalmente usados en rack de tuberías. El llenado normal para el conduit es 40% mientras que para la charola hasta es cercano al 100%.Esta espacio del cuarto es requerido para permitir que el cable sea jalado en los conectores y dobleces de la tubería. Las rutas del conduit deberan ser mantenidas lejos de equipos de riesgo de fuego alto y areas de alta temperatura. Si esto no es posible los cables deberan ser cubiertos por una lamina de acero Inoxidable para ser utilizados. El conduit flexible es para ser usado donde los movimientos y flexiones son esperados tales como “terminales de movimiento” El ultimo metro en la trayectoria del conduit es normalmente completada con flexible. Basado sobre las practicas en las plantas esta distancia puede ser alterada mas o menos una pequeña distancia. Charola El 80 de la charola de escalera vendida tiene 9” de espaciamiento de peldaños. Las bandejas de cable que contienen los conductores eléctricos no pueden contener ningún otro servicio que no sea eléctrico. No se requiere ningún espaciamiento entre los cables del ITC y de PLTC en una bandeja. Puesto que los cables de la bandeja son circulares la bandeja de cable tendrá una superficie irregular. Por lo tanto la carga resultante en una bandeja de cable puede ser 1.5 a 2 veces mayor que la carga de una superficie plana. Aunque no sea requerido, muchos usuarios de charola de cable separan los cables de la instrumentación de los cables de control y potencia instalándolos en charola de cable separadas o instalando como barreras en la charola. Éste es para evitar que los armónicos y las señales de la CA en los cables de potencia y control induzcan voltaje y corriente (ruido) en los cables de instrumentación Las longitudes de la bandeja de cable mayor de 40 pies verticales deben ser evitadas para prevenir la tensión indebida en la curva superior. Los cables verticales se deben apoyar por el uso de cinchos aprobadas y de otros dispositivos. Los cintillos de plastico abajo no son considerados cintillas aprobadas, Los cintillos de cable pueden ser utilizados para asegurar el cable en charolas horizontal.

doc.. No.: 501-123 rev: Consideraciones De la Instalación

Los estatutos NEC: “ En calificación en instalciones industriales”, Un conduit terminado en una charola de cable puede ser soportado en la misma charola. En una instalación comercial o industrial no calificada, el conduit que termina en una charola debera ser seguramente sujeto a un soporte que este a 3 pies (0.9 m) de la bandeja de cable o sujetado con seguridad a un soporte que este a 5 pies de la bandeja de cable donde los miembros estructurales no permiten fácilmente una cerradura segura a 3 pies. El conduit de las instalaciones no calificadas nesecita ser enlazado a las charolas . Un conector puede ser usado esta vinculación aunque no contara como un soporte mecanico. Sobre el 99% de los conduit soportados en las charolas de cables son el resultado de la terminación de de la charola de cable. Por mas de 35 años ha sido práctica común contener los cables existentes en charolas de cables, en conduits, o en canales de cables donde la distancia de los sitemas de cables para las terminaciones de cables requeridos para ser sopotadas. La revisión de 1999 de NEC ahora permite registros, cables y cajas de salida y conduits soportados de la charola. En resumen un numero reducido de productos conocidos como baskets son disponibles para proteger y soportar los cables entre la charola y terminal de equipos y dispositivos. Cable Marino Las siguientes porciones del codigo de Regulaciones Federal de los Estados Unidos (CFR) es relavante para instalaciones en ambientes marinos como piuede ser encontrado en naves y barcos. (parte 183.340 de 46 CFR) Materiales y metodos de alambrado

Los alambres individuales con mas de 50 voltios se deben instalar en conduit El uso de cinturones de fijación se debe limitar a lfijacion o retencion de instalaciones con

múltiples cables y no utilizarse como medios de soporte. Los conductores para los sistemas de la corriente directa deben ser clasificados de modo

que la caída de voltaje en los terminales de la carga no exceda 10 por ciento. La cubierta metálica del cable armado se debe ser eléctricamente continua y poner a tierra

en cada extremo de la trayectoria.

Si un cable no puede pasarla las pruebas de la inflamabilidad de 11 1.60-2 este debe ser instalado físicamente separado de los otros cables y tener barreras cortafuegos instalados a intervalos regulares, en la entrada a equipos y en cada limite de areas clasificadas, y en una trayectoria de cable con un grado del fuego A-60.

El cable revestido del metal se debe instalar de acuerdo con el artículo 334 de NEC. 38

Resumen La selección y el lnstallation del cable de Fieldbus para las plantas del proceso sumarias además de las regulaciones especificadas en el código eléctrico local y de las regulaciones, algunas instalaciones pueden tener prácticas sobre y más allá de los requisitos legislados mínimos. Ésta es simplemente otra razón de trabajar con un familiar profesional eléctrico registrado o licenciada con las necesidades locales. los ' profesionales rhese deben como una revisión mínima que cualquier trabajo antes de ella i s publicó y que construyó en el campo.