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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Medición de nivel con transmisores de presión !!

La medición de nivel se puede lograr utilizando muchas diferentes formas de dispositivos eléctricos y mecánicos, tales como ultrasónicos, radar,  onda guiada, capacitancia, microondas, hidrostática, flotador, sonda vibrante y muchos más. La primera decisión consiste en establecer si usted desea solo un punto de medición de nivel para disparar una alarma de respuesta cuando el nivel alcanza un determinado punto, o una salida continua del nivel real para medidas de calculo,  predictivas y preventivas a realizar.

Una técnica común es el uso de sensores de presión que van a determinar el nivel mediante la medición de la cabeza de presión presente por encima del dispositivo, esto puede ser útil en aplicaciones tales como la medición de nivel de tanque abierto y aplicaciones de pozo sumergible en las que se sumerge el dispositivo hasta la parte inferior del tanque o pozo y las mediciones se extraen basándose en la presión hidrostática sobre el sensor. En aplicaciones en las que usted pueda tener un tanque cerrado o tubo entonces se puede utilizar un transmisor de presión diferencial. Lo siguiente describe las instalaciones típicas para este tipo de aplicación:

Recipiente cerrado a presión con ' líquido no-volátil '

En recipientes cerrados cualquier presión en la parte superior del recipiente afectará a la presión en la parte inferior. Para medir el nivel verdadero, la presión superior del depósito debe ser restada de la lectura de la presión tomada en el fondo del mismo.

El nivel se puede medir mediante la adopción de una toma de presión de la parte superior del recipiente a un transductor de presión diferencial que también esté conectado a una toma de presión en el punto más bajo del recipiente. La presión del recipiente se aplica ahora  tanto al  lado de medición como el de referencia del transductor. La presión diferencial resultante es proporcional a la altura del líquido multiplicada por la gravedad específica del líquido.

Un dispositivo de instalación típico para líquidos de baja viscosidad utilizando un transductor estándar de presión diferencial se muestra en el diagrama. Si un líquido de alta viscosidad o con sólidos en suspensión se va a medir, un transmisor estándar de presión diferencial no puede ser utilizado ya que el puerto de proceso conectado a la parte inferior del recipiente podría obstruirse. Una brida de presión diferencial o un transmisor con un sello remoto se debe utilizar en estas circunstancias.

Recipiente cerrado a presión con 'líquido volátil "

La configuración de medición básica es similar a la disposición de fluido no volátil descrito anteriormente, sin embargo, si el gas sobre el líquido se condensa a la temperatura de funcionamiento del sistema, la tubería hacia el lado de referencia del transductor lentamente se llenará con líquido creando un error de medición. Para eliminar este error potencial, la tubería de impulsión al puerto de referencia del transductor debe ser llenada de condensado o un fluido compatible que tenga una gravedad específica de por lo menos un valor tan alto como el fluido de proceso. Esto proporciona una presión de puerto de referencia que varía sólo con la presión de la parte superior del tanque.

En esta configuración, el fluido de relleno en la pierna de referencia ejercerá una presión de cabeza sobre el lado de referencia del transductor provocando que la salida sea negativa cuando el recipiente está vacío. Esto debe ser considerado cuando se selecciona el rango FSD del transductor de presión diferencial ya que los transductores de presión diferencial según diseño sólo responderán a una entrada de presión negativa máxima de 50% de FSD. También hay que recordar que será necesario que la electrónica del transmisor tenga un ajuste de desplazamiento cero aplicado para proporcionar una salida cero a nivel mínimo de tanque.             

Si un líquido de alta viscosidad o con sólidos en suspensión se va a medir, un transmisor de presión diferencial estándar no puede ser utilizado ya que el puerto de proceso conectado a la parte inferior del recipiente se podría obstruir. Un transmisor de presión diferencial con brida o un transmisor con un sello remoto debe ser utilizado.

Alternativamente, un transmisor de presión diferencial con dos sellos remotos puede ser utilizado. Mientras que el coste inicial del transmisor es mayor, los gastos de instalación y los costes a largo plazo de la instalación son más bajos ya que la instalación y el mantenimiento de la pata de referencia llena de fluido ya no es necesaria.

Medición de flujo de cañería cerrada

Principio de medición

Todos los sistemas de medición basados en el flujo en una tubería cerrada pueden usar una placa de orificios, un tubo de Pitot, Venturi o boquilla, para producir una presión diferencial que es linealmente proporcional al cuadrado de la corriente. Con el fin de obtener una señal de flujo lineal,  una función de raíz cuadrada debe ser aplicada al transmisor de presión diferencial mismo o a la señal de salida del transmisor.

Para satisfacer las necesidades básicas de precisión para los estándares británicos e internacionales se especifica una longitud mínima de tubería recta antes y después del medidor de flujo. En la mayoría de las aplicaciones industriales esto puede aproximarse a un mínimo de 10 veces el diámetro de la tubería corriente arriba y 6 veces del diámetro del tubo corriente abajo.

Con el fin de especificar un sistema de medición de flujo completo la siguiente información necesita ser establecida.

  • Diámetro interno del sistema de tuberías de trabajo en el punto de medición.
  • Medio que fluye.
  • Tasas de flujo máxima y mínima
  • Temperatura y presión del medio
  • Detalles de la brida para el montaje de la placa de orificio, boquilla o Venturi o cualquier detalle especial para colocar un conjunto de tubo de Pitot.

 

Medición de fujo de gas : Para un gas que no se condense, las tomas de proceso deberán se hechas en la parte superior de la línea de proceso y el transductor diferencial deberá ser montado sobre los puntos de tomas de manera que cualquier líquido drenará dentro de la líneas de proceso.

Medición de flujo de liquidos: Para líquidos, las tomas de medición de fluido deberán ser hechas a un lado de la línea para evitar depósitos de sedimentos y el transductor deberá ser colocado debajo de las tomas de  manera que los gases venteen dentro de la línea de proceso.

Instalación de tubería de impulso del transmisor de presión

¿Cuál es la tubería de impulso?

La tubería de impulso es la que conecta las salidas de proceso al transmisor.

Esta debe transmitir la presión del proceso con precisión. Si por ejemplo, el gas se acumula en una línea de impulso llena de líquido, o el desagüe de una línea de impulso llena de gas se tapona, no transmitirá la presión con precisión. Dado que esto puede provocar errores en la salida de medición, la selección del método de tuberías adecuado para el fluido de proceso (gas, líquido o vapor) es muy importante. Se discuten a continuación algunos de los principios más comunes de enrutamiento para líneas de impulsión.

Fig. Conexiones de tubería de impulso para transmisores de presión diferencial

Conexiones de transmisores de presión diferencial

En los transmisores de presión diferencial, existe la posibilidad de que el fluido de proceso (líquido, gas o vapores) pueda acumularse dentro de la tubería de impulso, lo que puede causar una lectura inexacta de presiones. Hay tres casos como se ilustra por la figura.

1. Líquidos.

Si el fluido de proceso es líquido, el transmisor debe colocarse más bajo que las tomas.

2. Gas.

Si el fluido de proceso es gas, el transmisor debe colocarse por encima de que las tomas de cañería.

3. Vapor.

Si el fluido de proceso es vapor de agua, tiene más posibilidades de vaporizarse, por lo que debemos utilizar trampas de condensado y el transmisor debe colocarse en el nivel inferior de los grifos.

Fig. Conexiones de tubería de impulso para transmisores/indicadores de presión absoluta

Fig. Tanque abierto / Tanque cerrado

Canal Abierto de Medición de Flujo

Principio de medición

El canal abierto de flujo  se lleva a cabo mediante la medición de la altura del líquido que fluye sobre un vertedero o a través de un canal de flujo. El nivel se puede medir por un transductor sumergible de bajo rango inmerso, ya sea directamente corriente arriba de la línea central de flujo o en un pozo de amortiguación formado al lado del canal. Alternativamente, un sistema de burbujeo puede ser utilizado.

Los vertederos se emplean más a menudo en aplicaciones de agua potable o en  flujos de gran tamaño, como desagües de alcantarillas. Dos tipos de vertedero son empleados habitualmente; rectangular (incluyendo la anchura total del canal) en el que el caudal es proporcional a la cabeza o altura hidrométrica generada elevado a la  3/2 potencia y con muesca en V a 90° en el que el flujo es proporcional a la cabeza generada elevado a la  5/2 potencia.

Los canales de flujo son los más utilizados para líquidos con sólidos en suspensión ya que su forma lisa minimiza la formación de sarro. El diseño en detalle de canales de flujo puede variar, pero generalmente el flujo es proporcional a la cabeza generado elevado a la 3/2  potencia aproximadamente. La tabla de selección de fabricantes  identifican los tipos adecuados de transductor y series de transmisores pertinentes para permitir la selección de una solución de medición apropiada.

Calibración de un transmisor de presión diferencial

La calibración de un transmisor de presión diferencial implica un proceso por el cual se ajusta la salida del transmisor para representar adecuadamente a una entrada de presión conocida. La calibración es una de las operaciones de mantenimiento realizadas con más frecuencia en transmisores de presión. Si se realiza bien, el rendimiento del transmisor mejora ya que de otra manera su rendimiento podría deteriorarse con graves consecuencias. En el proceso de calibración se utiliza una entrada de presión para proporcionar los ajustes del cero y amplitud (span) del transmisor.

Debido al hecho de que una planta podría salirse de control, si uno o dos transmisores de presión críticos están mal calibrados, es importante el proceso de calibración y que el procedimiento se realice correctamente. Los siguientes consejos son guías generales que usted debe tener en mente al calibrar un transmisor de presión diferencial:

Consejo 1:

Lea y entienda el procedimiento de calibración en el manual de instrucciones del fabricante. Los procedimientos de calibración en el manual deben ser seguidos cuidadosamente para asegurarse una calibración adecuada.

Consejo 2:

El uso de un equipo de calibración adecuado es crucial. La fuente de presión y cualquier dispositivo de lectura en uso debe ser de mayor precisión que el instrumento a calibrar. Algunos expertos en la calibración han postulado que, como regla general, la fuente de presión y el dispositivo de lectura deben como mínimo cuatro veces más precisos que el dispositivo que está siendo calibrado. Las mediciones de alta precisión no se pueden conseguir cuando la calibración se realiza con equipos de baja precisión. Debería ser una práctica regular comprobar la exactitud de los equipos de calibración contra un estándar más alto para mantener la precisión de los equipos de calibración.

Consejo 3:

Cuando se realiza la calibración, las pérdidas son una fuente potencial de error. Elimine todas las fugas en el sistema de calibración. Utilice cinta de teflón en todas las conexiones de presión.

Consejo 4:

Los líquidos atrapados en el transmisor de presión son también una fuente potencial de error. Drene todos los líquidos del transmisor y tubería de impulsión antes de iniciar la calibración.

Consejo 5:

Los ajustes de linealidad son fundamentales en cualquier proceso de calibración que implique transmisores. Los ajustes de linealidad sólo deben hacerse en un punto. Todos los demás puntos se deben utilizar para comprobar los ajustes solamente.

Consejo 6:

La mayoría de los transmisores de presión diferencial vienen con un potenciómetro electrónico de amortiguación para compensar la salida errática. Por lo tanto, la amortiguación sólo se ajustará después de que el transmisor de presión se ponga en servicio.

Consejo 7:

La temperatura es un parámetro crítico en la calibración del transmisor. El rendimiento del transmisor es afectado por cambios en la temperatura ambiente. Para minimizar el efecto del cambio de temperatura, la calibración debe realizarse a la temperatura ambiente esperada. Si se espera que la temperatura fluctúe, será buena práctica  calibrar entre los extremos.

Consejo 8:

El rendimiento del transmisor también se ve afectado por los cambios en la presión estática. Podemos reducir estos efectos si se lo calibra con la presión de línea. Si esto no es posible, entonces el transmisor de presión debe ser puesto en servicio después de la calibración y volver puesto a cero después de que el transmisor ha alcanzado la presión de trabajo.

 

Referencias informativas:

  • http://www.coulton.com/index.html
  • http://iamechatronics.com/

 

 

 

 

 

 
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