Señales de Instrumentación y Transmisores
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Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores James Robles Departamento de Instrumentación Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores En esta presentación: Interpolación de señales de instrumentación Exactitud (Accuracy) de señales de instrumentación Precisión (Precision) de señales de instrumentación Histéresis de señales de instrumentación Valor Mínimo - LRV (Lower Range Value) Valor Máximo - URV (Upper Range Value) Ajuste de span (alcance) y ajuste de zero (cero) Acondicionamiento de señales (Signal Conditioning) Especificaciones de Transmisores James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Interpolación es un proceso matemático que nos ayuda a calcular la señal de instrumentación, dados el rango de proceso y la variable de proceso Este proceso consiste en calcular la señal de instrumentación que corresponde proporcionalmente a la variable de proceso James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 = 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 −𝑆𝑒ñ𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 −𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑅. 𝐼. 𝑅. 𝐼. −𝑆. 𝐼. = 𝑅. 𝑃. 𝑅. 𝑃. −𝑉. 𝑃. James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores 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 resolver: 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 = 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 −𝑆𝑒ñ𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 −𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 Este proceso se conoce como Interpolación James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: 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) 20 − 4 20 − 𝑥 = 100 − 0 100 − 50 16 20 − 𝑥 = 100 50 16 100 50 = 20 − 𝑥 8 = 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 8 𝑥 = 20 − 8 𝑥 = 12 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores 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 Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 100psi 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 2: Si el rango de Proceso es un nivel de un tanque de 0 – 40 ft Rango de Proceso (Input) 0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft 4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 3: Si el rango de Proceso es un flujo de 0 – 900 gal/min. Rango de Proceso (Input) 0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 900 gpm 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 4: Si el rango de Proceso es una temperatura de 50° F - 250 ° F Rango de Proceso (Input) 50° F 4 mA 100° F 150° F 8 mA 12 mA 200° F 16 mA 250° F 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 5: Si el rango de Proceso es un pH de 2 – 12 Rango de Proceso (Input) 2 pH 4.5 pH 7 pH 4 mA 8 mA 12 mA 9.5 pH 16 mA 12 pH 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores 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? Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi 61.43 psi 75 psi 4 mA 8 mA 12 mA ? mA 16 mA 100 psi 20 mA Rango de Instrumentación (Output) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 6: Rango de Proceso (Input) 0 psi 25 psi 50 psi 61.43 psi 75 psi 100 psi 4 mA 8 mA 12 mA 13.83 mA 16 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) 20 − 4 20 − 𝑥 = 100 − 0 100 − 𝟔𝟏. 𝟒𝟑 16 20 − 𝑥 = 100 38.57 16 100 38.57 = 20 − 𝑥 6.17 = 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 6.17 𝑥 = 20 − 6.17 𝑥 = 13.83 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 6: Señal de Instrumentación Transmisor de Presión (0 – 100 psi) + + PT-1 13.83 mA - 24 Vdc + - 13.83 mA Receptor Remoto Variable de Proceso (Presión) = 61.43 psi James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Presión: Rosemount Endress + Hauser Foxboro Honeywell James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 7: 0 ft Rango de Proceso (Input) 6.28 ft 10 ft 4 mA 6.51 mA 8 mA 20 ft 30 ft 40 ft 12 mA 16 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) 20 − 4 20 − 𝑥 = 40 − 0 40 − 𝟔. 𝟐𝟖 16 20 − 𝑥 = 40 33.72 16 40 33.72 = 20 − 𝑥 13.49 = 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 13.49 𝑥 = 20 − 13.49 𝑥 = 6.51 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 7: Variable de Proceso = 6.28 ft 40 ft Transmisor (0 – 40 ft) Señal de Instrumentación + + LT-1 - 6.51 mA 24 Vdc + - 6.51 mA Receptor Remoto James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Nivel: Rosemount Endress + Hauser Magnetrol Siemens James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 8: 0 gpm 4 mA Rango de Proceso (Input) 225 gpm 347 gpm 450 gpm 8 mA 10.05 mA12 mA 675 gpm 900 gpm 16 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) 20 − 4 20 − 𝑥 = 900 − 0 900 − 𝟑𝟒𝟕 16 20 − 𝑥 = 900 553 16 900 553 = 20 − 𝑥 9.95 = 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 9.95 𝑥 = 20 − 9.95 𝑥 = 10.05 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 8: Señal de Instrumentación Transmisor de Flujo (0 – 900 gpm) + + FT-1 10.05 mA - 24 Vdc + - 10.05 mA Receptor Remoto Variable de Proceso (Flujo) = 347 gpm James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Flujo: Rosemount Endress + Hauser Sierra ABB James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 9: 50 °F 4 mA Rango de Proceso (Input) 100 °F 150 °F 184.6 °F 200 °F 250 °F 8 mA 12 mA 14.77 mA16 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) 20 − 4 20 − 𝑥 = 250 − 50 250 − 𝟏𝟖𝟒. 𝟔 16 20 − 𝑥 = 200 65.4 16 200 65.4 = 20 − 𝑥 5.23= 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 5.23 𝑥 = 20 − 5.23 𝑥 = 14.77 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 9: Señal de Instrumentación Transmisor de Temperatura (50 – 250 °F) + + TT-1 14.77 mA 24 Vdc - + - 14.77 mA Receptor Remoto Variable de Proceso (Temperatura) = 184.6 °F James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores de Temperatura: Rosemount Endress + Hauser ABB Yokogawa James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 10: Rango de Proceso (Input) 2 pH 4.5 pH 4 mA 8 mA 7pH 9.5 pH 10.3 pH 12 pH 12 mA 16 mA 17.28 mA 20 mA Rango de Instrumentación (Output) 20 − 4 20 − 𝑥 = 12 − 2 12 − 𝟏𝟎. 𝟑 16 20 − 𝑥 = 10 1.7 16 10 1.7 = 20 − 𝑥 2.72= 20 − 𝑥 20 − 𝑥 = 2.72 𝑥 = 20 − 2.72 𝑥 = 17.28 𝑚𝐴 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 10: Señal de Instrumentación Transmisor de pH (2 – 12 pH) + + pHT-1 17.28 mA - 24 Vdc + - 17.28 mA Receptor Remoto Variable de Proceso (pH) = 10.3 pH James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Transmisores de Variables de Proceso: Muestras de Transmisores Analíticos: Rosemount Yokogawa Endress+Hauser ABB James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Exactitud (Accuracy) vs. Precisión Exacto y Preciso Preciso, pero no Exacto No Preciso ni Exacto James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Accuracy es la medida de la capacidad del instrumento para indicar fielmente el valor real de la señal medida. El valor real es tomado por un instrumento llamado “Standard de Laboratorio” El Accuracy está dada para toda la escala (F.S. – Full Scale) La exactitud puede calcularse de la siguiente forma: 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = · 100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 1: Un termómetro está en un baño de agua de hielo que un standard de temperatura indica 32.0 °F. El termómetro lee 32.3 °F. Cual es el accuracy? 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = x 100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 32 − 32.3 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = · 100% 32 .3 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = · 100% 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .94% 32 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .0094 · 100% James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 2: Un manómetro está conectado a un Dead Weight Tester que indica 1000 psi. El manómetro lee 993 psi. Cual es el accuracy? 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 = x 100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 1000 − 993 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 = x 100% 1000 7 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 = · 100% 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 𝐹. 𝑆. = 1000 .7% 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 = .007 · 100% James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 3: Un metro de flujo está conectado a un standard de 500 gpm. El flujómetro lee 498 gpm. Cual es el accuracy? 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = x 100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 500 − 498 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = x 100% 500 2 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = · 100% 500 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .4% 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .004 · 100% James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 4: Un metro de nivel está conectado a un tanque con 20 ft según medido con una cinta. El metro según de nivel lee 19.98 ft. Cual es el accuracy? 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = x 100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 20 − 19.98 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = x 100% 20 .02 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = · 100% 20 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .1% 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 (𝐹. 𝑆. ) = .001 · 100% James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 5: Si un transmisor de flujo de 0-350 gpm tiene un accuracy de 1% F.S.; ¿Cuál sería el error para un flujo de 245 gpm? 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 𝐹. 𝑆. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 ± · 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 100 1 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 245 ± · 350 100 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 245 𝑔𝑝𝑚 ± 3.5 gpm 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 242.5 gpm − 248.5 gpm James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Ejemplo 6: Si un manómetro de presión de 0-600 psi tiene un accuracy de 0.25% F.S.; ¿Cuál sería el error para una presión de 214 psi? 𝐴𝑐𝑐𝑢𝑟𝑎𝑐𝑦 𝐹. 𝑆. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 ± · 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 100 0.25 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 214 ± · 600 100 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 214 𝑝𝑠𝑖 ± 1.5 𝑝𝑠𝑖 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 212.5 − 215.5 psi James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Si el accuracy no tiene variaciones a lo largo del rango del instrumento tiene un accuracy Full Scale o F.S. Si tiene variaciones a lo largo del rango, entonces se divide la escala en tres partes: Lower 25%, Middle 50% y Upper 25%. 50% 50% 25% 0% 75% 100% 25% 0% 75% 100% James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Grado de Accuracy Lower 25% Middle 50% Upper 25% 4A 0.1 0.1 0.1 3A 0.25 0.25 0.25 2A 0.5 0.5 0.5 1A 1 1 1 A 2 1 2 B 3 2 3 C 4 3 4 D 5 5 5 Full Scale L.S. / M.S. / U.S. Tabla de accuracy para Pressure Gauges El accuracy se puede clasificar en diferentes grados según muestra la tabla ASME B40.1 (Accuracy Grade para Pressure Gauges) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Accuracy class 2½": ± 2/1/2% of span (ASME B40.100 Grade A) 4": ± 1% of span (ASME B40.100 Grade 1A) En este ejemplo vemos el ofrecimiento del manufacturero en dos tamaños de manómetros. El de 2 ½” tiene accuracy de 2/1/2 (Grade A) y el de 4” tiene accuracy de 1% F.S. (Grade 1A) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): El “Standard de Laboratorio” es un equipo con una exactitud y precisión insuperable debido a su construcción y principio de operación La organización NIST (National Institute for Standards and Technology) se encarga de establecer y resguardar los estándares para poder calibrar cualquier instrumento de cualquier variable Existe un protocolo para rastrear las calibraciones desde su equipo de laboratorio hasta un estándar NIST. A este protocolo se le llama NIST Traceability James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Accuracy (Exactitud): Laboratory Standards Dead Weight Tester Millivolt Standard pH Buffer Solutions Dry Block Cell Standard Flow Standard James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Precisión: Precisión es la medida de la estabilidad del instrumento y su capacidad de dar lugar a la misma medición una y otra vez para la misma señal de entrada. Se puede medir con respecto a la diferencia promedio entre medidas tomadas. James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Histéresis de señales de instrumentación: Se trata del comportamiento de la señal producida en su incremento vs. el comportamiento de la señal producida en su descenso: Medida de Instrumento (psi) Histéresis Señal en Incremento Señal en Decremento Medida Real (psi) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores LRV y URV de un Instrumento: LRV (Lower Range Value) – Valor que se asigna al instrumento como valor mínimo de la escala. URV (Upper Range Value) - Valor que se asigna al instrumento como valor máximo de la escala. Ejemplo: Si el rango de proceso es de 0 – 200 psi y se desea que el transmisor este configurado para ese rango, entonces el transmisor se configura de la siguiente manera: Lower Range Value = 0 psi Upper Range Value = 200 psi James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores LRV y URV de un Instrumento: James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores LRV y URV de un Instrumento: James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Ajuste de Cero y Span de un Transmisor: Son los ajustes que el técnico manipula para ejecutar la calibración de los instrumentos. Existen dos ajustes básicos para este propósito: Ajuste de Cero – Es el ajuste que se utiliza para que el output del transmisor sea 4 mA, cuando el transmisor tiene el 0% de la variable del proceso aplicado. Ajuste de Span – Es el ajuste que se utiliza para que el output del transmisor sea 20 mA, cuando el transmisor tiene el 100% de la variable del proceso aplicado. James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Acondicionamiento de señales: Se puede acondicionar estas las señales de instrumentación para mejorar su comunicación. Existen varias técnicas utilizadas para este propósito: Filtros – Eliminar ruidos y señales no deseadas Amplificación – Aumentar la amplitud de la señal Aislación – Eliminar efecto en el resto del circuito Atenuación – Disminuir la amplitud de la señal Linealización – Convertir la señal en una lineal Curva No Lineal - Ejemplo: Extraer raíz cuadrada a una señal de flujo James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Acondicionamiento de señales: Señal de Instrumentación Filtros: Al estar en un ambiente industrial con muchas señales y conductores con potencia eléctrica, se induce voltaje en el conductor de la señal de instrumentación. Para resolver este asunto se pueden instalar filtros para eliminar este ruido. Señal + Ruido Señal - Ruido Tiempo James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Acondicionamiento de señales: Señal de Instrumentación Atenuación (Damping): Si la variable tiene variaciones muy rápidas, el transmisor puede atenuar este efecto. En los transmisores existe el ajuste de atenuación (Damping), que promedia las variaciones y suaviza la señal. Señal Inestable Señal Atenuada 2 Damping 1.00 s Tiempo James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Acondicionamiento de señales: Curva No-Lineal: Si el transmisor genera una señal nolineal, como es el ejemplo de diferencia de presión para medir flujo, se utiliza la función de ‘square root extractor’ para normalizar la señal. Differential Pressure vs mA 20 18 16 mA 14 12 10 8 6 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 dP James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Especificaciones de Transmisores: Especificaciones de Funcionales: Accuracy (Exactitud) Efecto de Power Supply Precision (Repeatability) Compatibilidad Electromagnetica Estabilidad Limites de Sobre-Presion Efecto de Temperatura Ambiente Limites de Temperatura Efecto de Posicion de Montura Efecto de Vibracion Rendimiento Dinamico James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Especificaciones de Transmisores: Especificaciones Fisicas: 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) Communicaciones (Ejemplo: HART Protocol) Clasificasion Electrica (Ejemplo: NEMA 7X) Conecciones Electricas (Ejemplo ½” FNPT) Partes en Contacto con el Proceso (Process Wetted Parts Materials) (Ejemplo: S.S. 316) Non-Wetted Parts Materials (Ejemplo: Aluminum) James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores Especificaciones de Transmisores Forma ISA 20P 1001 Rev 0 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 James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College Principios de Instrumentación Señales de Instrumentación y Transmisores ¿Preguntas, dudas, comentarios? http://instrumentacionhuertas.wordpress.com James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College
