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James Robles Departamento de Instrumentación Huertas College
Principios de Medida - Transmisores
Principios de Medida - Transmisores
James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
En esta presentación:
Definición de Rango de Proceso Definición de Variable de Proceso Definición de Transmisor de Variable de Proceso Definición de Rango de Instrumentación Definición de Señal de Instrumentación Principio de Operación de Transmisores de Variables de Proceso Lazos de Transmisores Electrónicos Interpolación de Señales de Instrumentación Especificaciones de Transmisores
Principios de Medida - Transmisores
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Rango de Proceso y de Variables de Proceso:
Rango de Proceso es el valor mínimo a máximo de un instrumento de medición de una variable física (presión, nivel, flujo, temperatura, etc.) para ser transmitido o controlado.
Ejemplo: Se va a medir un proceso que fluctúa entre 0 psi y 100 psi. El Rango de Proceso es: 0 – 100 psi
Una Variable de Proceso es el valor actual de una variable física (presión, nivel, flujo, temperatura, etc.)
Ejemplo: En el proceso de 0 – 100 psi, la variable de proceso se encuentra en 23.45 psi
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Transmisores de Variables de Proceso:
Un Transmisor de Variable de Proceso es un dispositivo utilizado para convertir la variable física en una señal electrónica o neumática a ser utilizado para su medición, transmisión o control. Este transmisor se conecta físicamente al proceso y mediante el uso de sensores internos, convierte el valor de la variable física en una señal transmitible
24 Vdc
- +
Proceso
PT-1
Señal Transmitida
Por cablería Transmisor
Receptor
Remoto
+ -
+
-
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Rango de Instrumentación:
El Rango de Instrumentación es una señal electrónica o neumática utilizada con el propósito de ser transmitida remotamente El Rango de Instrumentación de un transmisor electrónico es una corriente de 4 a 20 miliamperes DC. El 0% de la variable de proceso equivale a 4 mA, mientras que el 100% de la variable de proceso equivale a 20 mA El Rango de Instrumentación de un transmisor neumático es de una presión de 3 a 15 psi. El 0% de la variable de proceso equivale a 3 psi, mientras que el 100% de la variable de proceso equivale a 15 psi
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Una Señal de Instrumentación es el valor actual del nivel electrónico o neumático utilizado para representar la variable de proceso de una forma estándar.
Ejemplo:
Rango de Proceso del Transmisor = 0 – 100 psi
Rango de Instrumentación del Transmisor = 4 – 20 mA
Señal de Instrumentación:
24 Vdc
- +
Rango de Proceso = 0 – 100 psi
PT-1
Señal Transmitida
Por cablería Transmisor
Receptor
Remoto
4 – 20 mA + -
+
-
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Señal de Instrumentación:
La razón por la cual la señal de Instrumentación no comienza en cero es para poder distinguir entre un cero real y una avería en la cablería o tubería utilizada Si se avería la cablería, la corriente o la presión bajará a cero mA o a cero psi y el técnico podrá diagnosticar el fallo
24 Vdc
- +
0 mA
Proceso
PT-1
Cable Averiado
Transmisor
Receptor
Remoto
+ -
+
-
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Principio de Operación de Transmisores: Un Transmisor contiene las siguientes características:
Está conectado al proceso Tiene sensores internos que convierten la variable
física en un movimiento, un voltaje, una resistencia u otro parámetro electrónico
Estos sensores convierten los parámetros en una señal de instrumentación estándar para ser transmitida
Diagrama en Bloque de un Transmisor:
Conexión a Proceso
Sensor Interno Conversión a
Parámetro Electrónico
Señal de Output en mA
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Principio de Operación de Transmisores:
Transmisor de Presión
Conexión a Proceso
Sensor Interno Conversión a
Parámetro Electrónico
Señal de Output en mA
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Lazos de Transmisores Electrónicos:
Transmisor de Presión en Serie con Power Supply de 24 Vdc y Miliamperímetro:
Para extraer una señal a un transmisor, se necesita conectarlo en serie
con un Power Supply de 24 Vdc y a su vez en serie con el receptor o
equipo preparado para aceptar una señal de 4 – 20 mA
Este voltaje produce una señal de instrumentación proporcional a la
variable de proceso en relación con el rango de proceso
OFF
ON
24 Vdc Power Supply
- +
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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. 𝑃.=
𝑅. 𝐼. −𝑆. 𝐼.
𝑅. 𝑃. −𝑉. 𝑃.
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
El lazo de transmisor produce una señal de instrumentación
proporcional a la variable de proceso en relación con el rango
de proceso
Para calcular la señal de instrumentación (output) del
transmisor, se debe conocer el rango de proceso y la variable
de proceso
Se utiliza la siguiente ecuación para reslover:
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 =
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 −𝑆𝑒ñ𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 −𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
Este proceso se conoce como Interpolación
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
20 − 4
100 − 0=
20 − 𝑥
100 − 50
Ejemplo:
El Rango de Proceso es de 0 –100 psi y la variable de proceso (input) está en
50 psi. ¿Cuál es la señal de instrumentación (output) en este caso?
(Recordar que el rango de instrumentación es de 4 – 20 mA)
16
100=
20 − 𝑥
50
16
10050 = 20 − 𝑥
8 = 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 8
𝑥 = 20 − 8
𝑥 = 12 𝑚𝐴
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
El procedimiento de interpolación se puede visualizar como una
relación de proporciones entre el rango de proceso y el rango de
instrumentación
Ejemplo 1: Si el rango de proceso es una presión de 0 – 100 psi
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 2: Si el rango de Proceso es un nivel de un tanque de 0 – 40 ft
0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 3: Si el rango de Proceso es un flujo de 0 – 900 gal/min.
0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 4: Si el rango de Proceso es una temperatura de 50° F - 250 ° F
50° F 100° F 150° F 200° F 250° F
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
Ejemplo 5: Si el rango de Proceso es un pH de 2 – 12
2 pH 4.5 pH 7 pH 9.5 pH 12 pH
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
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Interpolación de Señales de Instrumentación: En los ejemplos vistos, es fácil convertir la variable de proceso a su
equivalente en señal de instrumentación
Sin embargo, todos los puntos intermedios tienen su valor de señal
de instrumentación equivalente
Hay que utilizar la interpolación para lograr conocer la señal exacta.
Ejemplo 6: ¿Cuál es la señal de instrumentación para una variable
de proceso de 61.43 psi con un rango de proceso de 0 – 100 psi?
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100 psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
61.43 psi
? mA
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100 psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
61.43 psi
? mA
20 − 4
100 − 0=
20 − 𝑥
100 − 𝟔𝟏. 𝟒𝟑
16
100=
20 − 𝑥
38.57
16
10038.57 = 20 − 𝑥
6.17 = 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 6.17
𝑥 = 20 − 6.17
𝑥 = 13.83 𝑚𝐴
13.83 mA
Ejemplo 6:
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Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 6:
+
24 Vdc
- +
Variable de Proceso (Presión) = 61.43 psi
PT-1
Señal de Instrumentación Transmisor de Presión (0 – 100 psi)
Receptor
Remoto
13.83 mA + -
-
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Presión:
Rosemount Endress + Hauser Foxboro Honeywell
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 − 4
40 − 0=
20 − 𝑥
40 − 𝟔. 𝟐𝟖
16
40=
20 − 𝑥
33.72
16
4033.72 = 20 − 𝑥
13.49 = 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 13.49
𝑥 = 20 − 13.49
𝑥 = 6.51 𝑚𝐴
Ejemplo 7:
6.28 ft
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Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 7:
24 Vdc
- +
LT-1
Señal de Instrumentación Transmisor (0 – 40 ft)
Receptor
Remoto
6.51 mA
Variable de Proceso = 6.28 ft 40 ft
+ - +
-
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Nivel:
Rosemount Endress + Hauser Magnetrol Siemens
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 − 4
900 − 0=
20 − 𝑥
900 − 𝟑𝟒𝟕
16
900=
20 − 𝑥
553
16
900553 = 20 − 𝑥
9.83 = 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 9.83
𝑥 = 20 − 9.83
𝑥 = 10.17 𝑚𝐴
Ejemplo 8:
347 gpm
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Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 8:
24 Vdc
- +
Variable de Proceso (Flujo) = 347 gpm
FT-1
Señal de Instrumentación Transmisor de Flujo (0 – 900 gpm)
Receptor
Remoto
10.17 mA + - +
-
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Flujo:
Rosemount Endress + Hauser Sierra ABB
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
50 °F 100 °F 150 °F 200 °F 250 °F
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 − 4
250 − 50=
20 − 𝑥
250 − 𝟏𝟖𝟒. 𝟔
16
200=
20 − 𝑥
65.4
16
20065.4 = 20 − 𝑥
5.23= 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 5.23
𝑥 = 20 − 5.23
𝑥 = 14.77 𝑚𝐴
Ejemplo 9:
184.6 °F
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Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 9:
24 Vdc
- +
Variable de Proceso (Temperatura) = 184.6 °F
TT-1
Señal de Instrumentación Transmisor de Temperatura (50 – 250 °F)
Receptor
Remoto
14.77 mA
+
-
+ -
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores de Temperatura:
Rosemount Endress + Hauser ABB Yokogawa
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Interpolación de Señales de Instrumentación:
2 pH 4.5 pH 7pH 9.5 pH 12 pH
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Rango de Proceso (Input)
Rango de Instrumentación (Output)
? mA
20 − 4
12 − 2=
20 − 𝑥
12 − 𝟏𝟎. 𝟑
16
10=
20 − 𝑥
1.7
16
101.7 = 20 − 𝑥
2.72= 20 − 𝑥
20 − 𝑥 = 2.72
𝑥 = 20 − 2.72
𝑥 = 17.28 𝑚𝐴
Ejemplo 10:
10.3 pH
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Interpolación de Señales de Instrumentación: Ejemplo 10:
24 Vdc
- +
Variable de Proceso (pH) = 10.3 pH
pHT-1
Señal de Instrumentación Transmisor de pH (2 – 12 pH)
Receptor
Remoto
17.28 mA + -
+
-
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Transmisores de Variables de Proceso:
Muestras de Transmisores Analíticos:
Rosemount Yokogawa Endress+Hauser ABB
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Configuración de Transmisores: Performance Specificactions:
Accuracy
Repeatability
Stability
Ambient Temperature Effect
Mounting Position Effect
Vibration Effect
Dynamic Performance
Power Supply Effect
Electromagnetic Compatibility
Overpressure Limits
Temperature Limits
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Configuración de Transmisores: Functional or Physical Specificactions:
Rango de Proceso (Ejemplo: 0 – 100 psi)
Estilo y tamaño de Conexión (Ejemplo: ½” FNPT)
Power Supply (Ejemplo: 24 Vdc)
Output (Ejemplo: 4 – 20 mA)
Communications (Ejemplo: HART Protocol)
Electrical Classification (Ejemplo: NEMA 7X)
Electrical Connections (Ejemplo ½” FNPT)
Process Wetted Parts Materials (Ejemplo: S.S. 316)
Non-Wetted Parts Materials (Ejemplo: Aluminum)
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Se usa para especificar uniformemente
los instrumentos de medición o
transmisión de Presión
Permite comparar varios instrumentos
utilizando parámetros genéricos para
prevenir competencia desleal entre
suplidores de instrumentos
Este formulario existe para instrumentos
de flujo, temperatura, nivel y todo tipo de
variable
Especificaciones de Transmisores
Forma ISA 20P 1001 Rev 0
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