TRANSMISORES INDUSTRIALES

Objetivos: Al finalizar la sesin, el participante estar en condiciones de identificar y comprender correctamente el funcionamiento, calibracin y configuracin de los Transmisores Industriales

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Generalidades:En todo proceso es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presin, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de roco, etctera. Los instrumentos de medicin y control permiten el mantenimiento y la regulacin de estas constantes en condiciones ms idneas que las que el propio operador podra realizar. Un transmisor recibe la seal del sensor y la transmite hacia una unidad remota.3

DefinicinLos transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumento receptor, indicador, registrador, controlador o combinacin de estos.

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Transmisores IndustrialesTipos

> Transmisores Neumticos.> Transmisores Electrnicos. > Transmisores Inteligentes.

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Sistema Tobera Obturador

Consiste en un tubo neumtico alimentado a una presin constante Ps, con un reduccin en la salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lmina llamada obturador, de 7 cuya posicin depende el elemento de medida.

Transmisor de Equilibrio de Movimientos

Compara el movimiento del elemento de medicin asociado al obturador con un fuelle de realimentacin de la presin posterior a la tobera.

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Transmisor de equilibrio de momentos. El desequilibrio entre estas dos fuerzas da lugar a una variacin de posicin relativa en la barra, excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia o transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magntica y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas.9

Transmisin segura enambientes peligrosos. contaminacin electromagntica.

Insensible a la

Compresibilidad del aire. Sensibilidad a lascondiciones del aire.

Inicialmente menor costoque elctricas. neumticos.

Requiere de un compresor.

Utiliza actuadores

Magnitud fsica: Presin de aire Cero vivo: presin mnima 0.2 Kg/cm2.

Permite detectar fugas o cortes de la lnea.Mejora la velocidad de transmisin.10

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Transmisor Electrnico de Equilibrio de Fuerzas

Esta formado por 2 piezas de ferrita, una en la barra y la otra fijada rgidamente en el chass del transmisor y contiene una bobina conectada a un circuito oscilador. Cuando aumenta o disminuye el entrehierro disminuye o aumenta respectivamente la inductancia de la bobina detectora modulando la seal de salida del oscilador.12

Transmisor Electrnico de Equilibrio de Fuerzas.

El transformador se cierra magnticamente con la barra de equilibrio de fuerzas. Al variar la presin, cambia la posicin de la barra induciendo tensiones distintas en las dos bobinas, mayor en la bobina arrollada en el polo con menor entrehierro y menor en la opuesta. Las bobinas estn conectadas en oposicin y la seal de tensin diferencial producida es introducida en un amplificador transistorizado que alimenta la unidad magntica de reposicin de la barra. 13

Alta velocidad de transmisin. Bajo costo.

Sensibilidad a la contaminacin electromagntica.

Utiliza cables apantallados.

Magnitud fsica: Tensin: 1 5 V, 0 10 V, 0-24 V Cadas de tensin en los cables falsean la medida. Intensidad: 4 20 mA No se afecta por los cables.

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Basado en la variacin de capacidad producida en un condensador formado por dos placas fijas y un diafragma sensible interno y unido a las mismas, cuando se les aplica una presin o presin diferencial a travs de un fluido que rellena el interior del condensador. El desplazamiento del diafragma sensible es de solo 0,1 mm como mx.. Un circuito formado por un oscilador y demodulador transforma la variacin de capacidad en seal analgica, que es convertida a digital y pasa despus a un microprocesador que la transforma a la seal analgica 16 de transmisin de 4 20 mA c.c.

Aprovecha las propiedades elctricas de los semiconductores al ser sometido a tensiones. El modelo de semiconductor est fabricado a partir de una delgada pelcula de silicio y utiliza tcnicas de dopaje para generar una zona sensible a los esfuerzos. Se comporta como un circuito dinmico de puente de Wheatstone aplicable a la medida de presin, presin diferencial y nivel, formado por una pastilla de silicio en el que se hallan embebidas a las resistencias RA, RB, RC, RD de un puente Wheatstone. El desequilibrio del puente originado por cambios 17 de variable, da lugar a una seal de salida de 4 20 mA c.c.

Mayor precisin aproximada de 0.1%, comparada con 0.3% para transmisores analgicos (caracterizacin del sensor, correcciones por presin y temperatura, etc.). Menor costo de mantenimiento. Se pueden ajustar los rangos y la configuracin a distancia.

Autodiagnstico. Actualmente su uso es masivo. Al estar dotados de un microprocesador, suelen incorporar las funciones del protocolo HART (actualmente se estima que existen en el mundo unos 25 millones de dispositivos con protocolo HART).18

PROTOCOLO DE CONFIGURACION HART

GeneralidadesEn el medio altamente competitivo de hoy en da, todas las compaas buscan reducir los costos de operacin, entregar sus productos rpidamente, y mejorar la calidad de estos. El Protocolo HART contribuye directamente con estas metas de produccin, permitiendo ahorrar gastos en: > Comisionamiento e Instalacin. > Operaciones de planta y mejoramiento calidad. > Mantenimiento. de la

El Protocolo HART fue desarrollado por Rosemount a finales de los aos `80. HART es la sigla de Highway Addressable Remote Transducer (Transductor Remoto Direccionable de Alta velocidad. )20

DefinicinEl mtodo tradicional de transmisin de datos con 4-20 mA, solo se limita a transmitir la magnitud de la medicin. Con la evolucin en los procesos y la aparicin de la instrumentacin de campo inteligente, se hizo necesario encontrar nuevas formas de transmisin. En este marco se desarrolla el Protocolo HART, un protocolo hbrido, que mezcla la seal anloga de corriente con la transmisin de datos digitales por los mismos dos cables sin que se distorsionen ninguna de las dos seales.21

Cableado existente y las estrategias de control No debern ser totalmente reemplazados al momento de implementar.

Informacin adicional que se puede transmitir La cual puede permitir ahorrar mucho tiempo y dinero a la hora de la mantencin, y adems mejora el manejo y la utilizacin de las redes de instrumentos inteligentes

HART Puede funcionar como Maestro-Esclavo. Puede haber hasta dos maestros y hasta 15 dispositivos esclavos se pueden conectar en configuracin multipunto. Cabe destacar que HART posee una arquitectura abierta, disponible para cualquier proveedor y para 22 cualquier usuario

Seales NormalizadasSeales Analgicas (Transmisin continua de la informacin en tiempo real):

> Neumtica: 0.2 1.0 Bar 3 15 PSI> Elctrica : 4 0 20 mA 24 V cc23

Fundamento Tecnolgico de HARTEl Protocolo HART permite la trasmisin simultnea de informacin analgica y digital pues generalmente opera superpuesto sobre el lazo de corriente de 4-20 mA, y utiliza una seal FSK para la transmisin digital binaria a 1200 bps, o 2200 bps (1200 Hz para un UNO y 2200 Hz para un CERO). Como el valor promedio de una seal FSK es cero, ella no afecta los valores analgicos presentes en el lazo de corriente.

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Seal HART

El FSK (Frequency-Shift Keying) es un tipo de modulacin de frecuencia cuya seal modulante es un flujo de pulsos binarios que vara entre valores predeterminados. 25

Esquema Maestro EsclavoComo su nombre lo dice este sistema consta de dos tipos de dispositivos, uno al que llamamos Maestro, el cual esta encargado de iniciar las comunicaciones y es el que pide la informacin. Los dispositivos Esclavos, en tanto, solo envan informacin cuando se les solicita. El proceso por el cual el Maestro enva un mensaje y recibe una respuesta (en caso de haberla) se denomina Transaccin.

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Comunicacin Punto a PuntoEn el modo de Punto a Punto, la seal tradicional de 420 mA se usa para comunicar un proceso variable, mientras que las variables del proceso adicionales, los parmetros de la configuracin y otros datos del dispositivo son transferidos digitalmente usando el protocolo HART. La seal de 420 mA no es afectada por la seal del protocolo HART y puede usarse para el control de manera normal. La seal digital de la comunicacin HART da al acceso a las variables secundarias y a otros datos que pueden usarse para el funcionamiento, el comisionando, el mantenimiento, y para propsitos de diagnstico.27

Comunicacin Punto a Punto

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Comunicacin MultipuntoEl protocolo HART tambin tiene la capacidad de conectar mltiples dispositivos de campo sobre el mismo par de hilos en una configuracin de red multipunto. En la configuracin multipunto, la comunicacin est limitada a la comunicacin digital maestro/esclavo. La corriente a travs de cada dispositivo esclavo se fija al mnimo valor para alimentar el dispositivo y no tiene ningn significado relativo al proceso.29

Comunicacin Multipunto

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Aplicaciones del Protocolo HARTEl Protocolo HART se utiliza tpicamente para configuracin remota, ajuste y diagnstico de dispositivos de campo inteligentes. El Protocolo HART no es apropiado para sistemas que requieren respuestas muy rpidas; sin embargo, si no se requieren altas velocidades, el Protocolo HART se puede utilizar en configuracin Multipunto. En este caso no se emplea el lazo de corriente, es decir, se eliminan las seales analgicas en el sistema y todas las mediciones y control se efectan con los dispositivos y formatos HART. Ntese que en este caso cada transmisor produce una corriente fija de 4 mA; adems, cada uno de ellos posee un Mdem HART.31

Pasos para calibrar y configurar el Transmisor de Temperatura Foxboro RTT20 con HAND HELD

Datos tcnicos de los instrumentos a utilizar: > Comunicador de Campo (FIELD COMUNICATOR)Marca: Emerson Management Modelo: 375 Alimentacin: 24 VDC

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> Transmisor de TemperaturaMarca : Foxboro Modelo : RTT20 Rango : 0-1200C Alimentacin : 24 VDC

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> Calibrador de Procesos

Marca: Fluke Modelo: 725

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Diagrama de conexin > Conectar el HAND HELD con los conectores en paralelo a la resistencia de la carga, resistencia mnima de 250 en el lazo HART para proteccin del equipo. > La resistencia va conectada en serie con el transmisor de temperatura en la lnea negativa de la fuente > El calibrador de procesos simular al sensor de temperatura (termocupla) enviando seales de 4-20mV

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Pasos para configurar el transmisor de temperatura:

> Energizar el Hand Held y con el teclado alfanumrico seleccionar la funcin HART APLICATION con la tecla de entrada

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> Una vez dentro del parmetro aparecern 3 opciones:

Hard

Aplication

> Se selecciona la opcin ON LINE con la tecla entrar39

> Una vez elegida la opcin ON LINE (en lnea) aparecern las opciones siguientes:

> Seleccionar la opcin DEVICE DATA y aparecern dos opciones ms:

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> Elegimos SPECIALIST, mostrndonos 7 opciones:

Punto de Medicin Configuraciones del sensor Configuracin de la salida Falla manual Calibrar seal de 4-20mA Opciones Informacin del transmisor

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> Primero elegimos la opcin CONFIG. SENSOR, mostrndonos 4 opciones y las configuramos:

> Luego regresamos al SPECIALIST, eligiendo CONFIG. OUT PUT, mostrndonos 2 opciones:

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> Ingresando a MEASURING RANGE, ingresando a INPUT y le damos los valores a los rangos bajo y alto:

> Regresamos a la carpeta de SPECIALIST, ingresando a la opcin CAL 4- 20 mA y Calibramos la salida. > Nuevamente ingresamos a SPECIALIST e ingresamos a OPTIONS mostrndonos 6 opciones:

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> Ingresamos a LOCAL DISPLAY 3 opciones:

apareciendo

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> Ingresando a DISPLAY CONFIG es para elegir en que unidades de ingeniera ver en el display del transmisor de temperatura

> Regresamos a OPTIONS, eligiendo la opcin LOCAL KEY para habilitar eligiendo ENABLE:

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> Regresamos a OPTIONS, eligiendo la opcin INTERNAL TEMP. UNIT que es la opcin 3.2.6.5 para elegir la unidad de C .

> Ingresamos a LOCAL apareciendo 3 opciones

DISPLAY

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> Ingresando a DISPLAY CONFIG para elegir en que unidades de ingeniera se ver en el display del transmisor de temperatura:

> Regresamos a OPTIONS, eligiendo la opcin LOCAL KEY para habilitar eligiendo ENABLE:

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> Regresamos a OPTIONS, eligiendo la opcin INTERNAL TEMP. UNIT. Para elegir la unidad de C. > Regresamos a OPTIONS, eligiendo la opcin HART, apareciendo 3 opciones:

> Generar seal de termocupla con el calibrador de procesos en este caso tipo J a un rango de 0 a 100 C48

> Configurar en el HAND HELD los parmetros de medicin con una termocupla tipo J.

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Alguna Alguna pregunta? Pregunta?

Muchas Gracias Hasta el prximo tema