Principios de Medida - Transmisores

James Robles
Departamento de Instrumentación
Huertas College
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

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

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
+
-
+
-

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

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
+
-
+
-

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
+
-
+
-

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

Principio de Operación de Transmisores:
Transmisor de Presión
Conexión a Proceso
Sensor Interno
Conversión a Parámetro Electrónico
Señal de Output en mA

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
-
+

Interpolación de Señales de Instrumentación:
푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 = 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 −푆푒ñ푎푙 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 −푉푎푟푖푎푏푙푒 푑푒 푃푟표푐푒푠표
푅.퐼. 푅.푃. = 푅.퐼.−푆.퐼. 푅.푃.−푉.푃.

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: 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 = 푅푎푛푔표 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 −푆푒ñ푎푙 푑푒 퐼푛푠푡푟푢푚푒푛푡푎푐푖ó푛 푅푎푛푔표 푑푒 푃푟표푐푒푠표 −푉푎푟푖푎푏푙푒 푑푒 푃푟표푐푒푠표
Este proceso se conoce como Interpolación

20 −4100 −0= 20 −푥 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)
16100= 20 −푥 50
1610050=20 −푥
8=20 −푥
20 −푥=8
푥=20 − 8
푥=12 푚퐴

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)

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

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

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

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

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
61.43 psi
? mA

0 psi 25 psi 50 psi 75 psi 100 psi
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
61.43 psi
? mA
20 −4100 −0= 20 −푥 100 −ퟔퟏ.ퟒퟑ
16100= 20 −푥 38.57
1610038.57=20 −푥
6.17=20 −푥
20 −푥=6.17
푥=20 − 6.17
푥=13.83 푚퐴
13.83 mA
Ejemplo 6:

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
+
-
-

Muestras de Transmisores de Presión:
Rosemount
Endress + Hauser
Foxboro
Honeywell

0 ft 10 ft 20 ft 30 ft 40 ft
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
? mA
20 −440 −0= 20 −푥 40 −ퟔ.ퟐퟖ
1640= 20 −푥 33.72
164033.72=20 −푥
13.49=20 −푥
20 −푥=13.49
푥=20 − 13.49
푥=6.51 푚퐴
Ejemplo 7:
6.28 ft

Ejemplo 7:
24 Vdc
-
+
LT-1
Transmisor (0 – 40 ft)
Receptor Remoto
6.51 mA
Variable de Proceso = 6.28 ft
40 ft
+
-
+
-

Muestras de Transmisores de Nivel:
Rosemount
Endress + Hauser
Magnetrol
Siemens

0 gpm 225 gpm 450 gpm 675 gpm 900 gpm
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
? mA
20 −4900 −0= 20 −푥 900 −ퟑퟒퟕ
16900= 20 −푥 553
16900553=20 −푥
9.83=20 −푥
20 −푥=9.83
푥=20 − 9.83
푥=10.17 푚퐴
Ejemplo 8:
347 gpm

Ejemplo 8:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (Flujo) = 347 gpm
FT-1
Transmisor de Flujo (0 – 900 gpm)
Receptor
Remoto
10.17 mA
+
-
+
-

Muestras de Transmisores de Flujo:
Rosemount
Endress + Hauser
Sierra
ABB

50 °F 100 °F 150 °F 200 °F 250 °F
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
? mA
20 −4250 −50= 20 −푥 250 −ퟏퟖퟒ.ퟔ
16200= 20 −푥 65.4
1620065.4=20 −푥
5.23=20 −푥
20 −푥=5.23
푥=20 − 5.23
푥=14.77 푚퐴
Ejemplo 9:
184.6 °F

Ejemplo 9:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (Temperatura) = 184.6 °F
TT-1
Transmisor de Temperatura (50 – 250 °F)
Receptor Remoto
14.77 mA
+
-
+
-

Muestras de Transmisores de Temperatura:
Rosemount
Endress + Hauser
ABB
Yokogawa

2 pH 4.5 pH 7pH 9.5 pH 12 pH
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
? mA
20 −412 −2= 20 −푥 12 −ퟏퟎ.ퟑ
1610= 20 −푥 1.7
16101.7=20 −푥
2.72=20 −푥
20 −푥=2.72
푥=20 − 2.72
푥=17.28 푚퐴
Ejemplo 10:
10.3 pH

Ejemplo 10:
24 Vdc
-
+
Variable de Proceso (pH) = 10.3 pH
pHT-1
Transmisor de pH (2 – 12 pH)
Receptor
Remoto
17.28 mA
+
-
+
-

Muestras de Transmisores Analíticos:
Rosemount
Yokogawa
Endress+Hauser
ABB

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

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)

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

http://instrumentacionhuertas.wordpress.com
¿Preguntas, dudas, comentarios?

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