tarea medicion de un transmisor de presion

DIPLOMADO INSTRUMENTACION Y CONTROL EN PLANTAS DE

PROCESOS

MODULO I

INTRODUCCION A LA INSTRUMENTACION Y CONTROL

TAREA: CARACTERSTICAS PROPIAS DE MEDICIN DE UN TRANSMISOR DE PRESIN (PT)

1. INTRODUCCIN

Los transmisores de presin son dispositivos que normalmente se sitan prximos al del punto de

medicin.

La seal de fluido se convierte en una seal de salida de presin proporcional analgica de 4 - 20 mA

mediante un sensor piezo-elctrico y un circuito electrnico, posterior, el cual amplifica, linealiza y

compensa esta seal.

1.1. Principios de funcionamiento de la instrumentacin de presin electrnica

Para la medida de presin con transmisores de presin se requiere un sensor que capta el valor de

presin o la variacin de la misma y lo convierte de manera exacta y precisa en una seal elctrica. La

seal elctrica indica el valor de presin recibida. Los cuatro principios ms importantes son la medida

con sensores resistivos, sensores piezo-resistivos, sensores capacitivos y sensores piezoelctricos.

1.2. Sensores resistivos

El principio de medida con sensores resistivos se basa en la medida de la variacin de la resistencia

inducida por la deformacin en funcin de la presin. La resistencia de un conductor elctrico est

definida por la ecuacin:

=

Donde:

= ; = ; = ; =

Una traccin del conductor aumenta la longitud y reduce la superficie de seccin con la consecuencia

de un aumento de la resistencia elctrica, ya que la resistencia especfica se mantiene constante. Una

deformacin provocada por recalcado tendra el efecto contrario. Para la realizacin del principio se

utiliza un cuerpo base que se deforma de manera controlado al someterle a presin. A menudo este

cuerpo consiste en una membrana con una parte fina. El valor de la deformacin en funcin de la

presin se mide mediante una cinta extensomtrica es decir conductores elctricos metlicos tipo

meandro.

Habitualmente se encuentran cuatro cintas extensomtricas en una membrana de las cuales unas estn

ubicadas en el rea de dilatacin, otras en el rea del recalcado. La deformacin de la membrana


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provoca la deformacin de las cintas con el efecto de un aumento proporcional de la resistencia

(dilatacin) o de una reduccin (recalcado). Para realizar una medicin precisa se conecta las cintas a

un puente Wheatstone.

1.3. Sensores piezoresistivos

El principio de la medida con sensores piezoresistivos es similar al de los sensores resistivos. La

diferencia reside en la utilizacin de semiconductores como cintas extensomtricas en vez de metal y

la deformacin provoca en este caso una variacin de la resistencia especfica. Segn la ecuacin

indicada arriba, la resistencia elctrica vara proporcional con la resistencia especfica. Este efecto

piezoresistivo con semiconductores es de un factor 10 hasta 100 veces mayor que con metal.

Las cintas metlicas pueden colocarse en cualquier material mientras las cintas semiconductoras estn

incorporadas como microestructura en la membrana. Por lo tanto las cintas extensomtricas y el cuerpo

expuesto a la deformacin estn compuestos del mismo material. Normalmente se incorpora cuatro

cintas en una membrana de silicio formando un puente de Wheatstone.

Dado que las microestructuras no presentan la suficiente resistencia contra numerosos medios de

proceso se encapsula el chip para la mayora de las aplicaciones. La transmisin de la presin se

efecta en este caso de manera indirecta, por ejemplo mediante una membrana metlica o mediante

aceite como medio de transmisin.

El gran volumen del efecto piezoresistivo permite la aplicacin de estos sensores tambin para

presiones muy bajas. Sin embargo la elevada sensibilidad a efectos de temperatura requiere una

compensacin de temperatura individual para cada sensor.

1.4. Sensores capacitivos

Este principio est basado en la medicin de la capacidad de un condensador que vara en funcin de

la aproximacin a la superficie activa. La capacidad de un condensador de dos placas puede

expresarse por la siguiente ecuacin:


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=

Donde:

= ; = ; = ; =

El principio de la medicin capacitiva se realiza mediante un cuerpo base cuya membrana metlica,

con recubrimiento metlico, constituye una de las placas del condensador. La deformacin de la

membrana, inducida por la presin, reduce la distancia entre las dos placas con el efecto de un aumento

de la capacidad, manteniendo igual la superficie y la constante dielctrica.

Este sistema permite la medicin de presin con elevada sensibilidad y por lo tanto la medicin de

rangos muy bajos hasta unos pocos milibar. Dado que la membrana permite una deformacin mxima

hasta apoyarse a la placa esttica resulta una elevada seguridad contra sobrecarga. Las limitaciones

practicas estn determinadas por el material y las caractersticas de la membrana y las tcnicas de

unin y sellado.

1.5. Sensores piezoelctricos

El principio de los sensores piezoelctricos se basa en un efecto fsico que sucede en unos pocos

cristales no conductivos como el cuarzo. Cuando se comprime el cuarzo se produce una polarizacin

elctrica en superficies opuestas. La deslocalizacin de la estructura cristalina con carga elctrica

genera un momento dipolar que se refleja en un una (aparente) carga de superficies. La intensidad de

la carga es proporcional a la fuerza empleada por la presin y la polaridad depende de la direccin. La

tensin elctrica generada por la carga de la superficie puede captarse y amplificarse. El efecto

piezoelctrico es apto nicamente para la medida de presiones dinmicas. En la prctica se limita el

uso de sensores piezoelctricos a aplicaciones especiales.


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2. OBJETIVO

El objetivo de esta tarea es el de identificar las caractersticas propias de medicin del Transmisor de

presin diferencial DELTA trans Modelo 891.34.2189, cuyo manual es adjuntado como Anexo.

3. DESARROLLO

El Transmisor de presin diferencial DELTA trans Modelo 891.34.2189 cuenta principalmente con un

sistema de medicin mecnico (1), con un elemento de presin elstico (2), con un sensor dependiente

del campo magntico (3) con un cuadro de procesamiento de seales (4) y caja con las partes de

conexin para la electrnica.

Un electroimn (5) acoplado al elemento de presin influencia el campo electromagntico del sensor

HALL. La seal resultante se amplifica a una seal saliente estndar mediante el cuadro de

procesamiento de seales.

Para la recalibracin, cero y tramo puede ser ajustadas mediante potencimetros (6) fcilmente

accesibles.

Identificacin de la presin entrante (+) alta presin y (-) baja presin.


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4. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL TRANSMISOR DE PRESION

CARACTERISTICA UNIDAD DESCRIPCION

Rango de medicin diferencial

Presin de rgimen de trabajo (est.) mx.

Valor de sobrecarga de cada lado mx.

bar

bar

bar

0 0,16 a 0 25

25

25

Fuente de alimentacin UB

Onda residual admisible

Efecto de la tensin de alimentacin

DC V

% de span / 10V

% ss

10 < UB 30 (display de LCD opcional 14 < UB 30)

0.1

10

Seal de salida y

carga mxima admisible RA

Efecto de la carga

Tiempo de respuesta

Ajuste de la seal de salida

Punto cero, elctrica

Intervalo de medida, elctrica

% de span

s

% de span

% de span

sistema de 2 hilos 4 20 mA, RA (UB 10V) / 0,02 A con RA en Ohm y UB en Volt

sistema de 3 hilos 0 20 mA, RA (UB 10V) / 0,02 A con RA en Ohm y UB en Volt

0.1

aprox. 1 (opcional aprox. 50 ms)

15

30

Linealidad

(incluye histresis)

Admisible

Temperatura del medio

Temperatura ambiente

Rango de temperatura compensado

Coeficiente de temperatura en rango de temperatura compensado

TK promedio en punto cero

TK promedio de intervalo de medida

% de span

C

C

C

% de span /

10 K

% de span /

10 K

2,5 (calibracin del punto lmite)

opcional 1,6 (calibracin del punto lmite)

+ 80 mximo

- 10 ... + 60 (display de LCD opcional 0+50)

- 10 + 60 (display de LCD opcional 0+50)

0.4

0.4

DATOS TECNICOS ADICIONALES O DE DESVIACION

Rangos de presin

Seal de salida

Temperatura ambiente admisible

bar

C

0 0,25 a 0 10

lmite de corriente de 2 hilos 4 20 mA o de 3 hilos 0 20 mA I < 32 mA

- 10 + 70

EMI (interferencia electromagntica)

ESD

Campos electromagnticos

Descarga

Perturbacin conducida de alta frecuencia

Sobretensin

Perturbacin conducida de NF

kV

V/m

kV

V

kV

kV

kV

kV

Emisin de interferencia segn EN 50 081 -1 (marzo de 1993) y EN 50 81-2 (marzo de 1994)

Inmunidad de interferencia segn EN 50 082-2 (marzo de 1995)

+/- 8

10

+/- 2

3

+/- 0.5


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Veff +/- 1

+/- 1

+/- 2

3

descarga de contacto

80 % AM, 1 kHz, 0.01 1000 MHz

abrazadera de acoplamiento

80 % AM, 1 kHz, 0.01 1000 MHz

simtricamente

asimtricamente, Ri = 42 Ohm

simtricamente

asimtricamente, Ri = 42 Ohm con proteccin contra sobretensin nicamente, por ejemplo, modelo MM-DS/xNFE(L), firma Dehn&Shne o equivalente

0,05 10 kHz

IEC 1000-4-2

IEC 1000-4-3

IEC 1000-4-4

IEC 1000-4-6

IEC 1000-4-5

IEC 945

Prueba de vibracin Fc

2 25 Hz, +/- 1,6 mm

25 100 Hz, 4 g

%

%

< 2.5

< 2.5

error

error

IEC 68-2-6

tarea medicion de un transmisor de presion

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