diseño de un módulo de ensayo para la medición de la

A todos los ingenieros y mantenedores de la Universidad Pontificia Bolivariana, quienes de una u otra forma contribuyeron positivamente a la implementación y desarrollo del proyecto con su experiencia, asesoramiento y orientación. TÍTULO: DISEÑO DE UN MÓDULO DE PRUEBAS PARA LA MEDICIÓN DE PRESIÓN VARIABLE MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE LA PRESIÓN RELATIVA BÁSICA PARA EL LABORATORIO INSTRUMENTAL DE LA UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DEL PAPA.

PRESIÓN

DEFINICIÓN

UNIDADES DE LA VARIABLE PRESIÓN

• Libra Por Pulgada Cuadrada (psi)
• Atmósfera
• Torr
• Baria
• Kilogramo-Fuerza Por Centímetro Cuadrado o Milímetro De Columna De Agua a 4°C

Es la unidad de presión en el sistema cegesimal y es la presión que ejerce la fuerza de una almohada sobre una superficie de un centímetro cuadrado. Donde la gravedad específica del agua es la unidad a una temperatura de cuatro grados centígrados.

TIPOS DE PRESIÓN

• Presión Atmosférica
• Presión Relativa
• Presión Absoluta
• Presión Diferencial

Esta unidad indica la presión que ejerce un kilogramo de fuerza sobre una superficie de un metro cuadrado; Expresar esta unidad en milímetros de agua es muy conveniente para algunas aplicaciones, como aquellas donde, por ejemplo, se utilizan manómetros de agua. También se obtiene sumando la presión relativa indicada por un elemento medidor con la presión atmosférica.

CLASIFICACIÓN DE ELEMENTOS

• Instrumentos Mecánicos
• Elementos Primarios de Medición Directa
• Elementos Primarios Elásticos Comunes
• Elementos Electromecánicos
• Medidores de Esfuerzo
• Transductores de Presión Resistivos
• Transductor de Presión Capacitivo
• Transductor de Presión Magnético
• Transductor Piezoeléctrico

En este mecanismo existe un tubo de Bourdon enrollado en forma de espiral helicoidal, que al aplicar presión en un extremo tiende a desplazar su último extremo o cerrado, generando así el desplazamiento de una aguja en proporción a la presión ejercida por el medio. de un mecanismo de piñón. La presión a medir recae sobre estos discos, creando variaciones o deformaciones que se traducen en mediciones a través de un mecanismo.

TRANSMISORES DE PRESIÓN

• Transmisores Neumáticos
• Transmisores Electrónicos
• Transmisores Digitales
• Protocolo HART y Lazo de Control 4 a 20 mA

El protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) es un protocolo abierto ampliamente utilizado en el control de procesos que permite la configuración remota y el monitoreo de datos de instrumentos en campo. El protocolo HART surge de la necesidad de poder calibrar, modificar y verificar datos de instrumentos de medida y elementos finales de control sin tener que detener el proceso ni desmontar el lazo de 4 a 20 mA. Lo anterior para realizar cambios o configurar los dispositivos involucrados en el bucle.

El valor actual no se ve afectado por la caída de voltaje en el cable a lo largo del bucle. El protocolo HART utiliza el estándar Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) para conectar señales de comunicación digital de bajo nivel a través del bucle de 4 a 20 mA. El cual permite la comunicación en un microprocesador de comunicación basado en el módem Belt.

METROLOGÍA, NORMAS Y ESTÁNDARES

• METROLOGÍA
• Metrología Legal
• Metrología Industrial
• Metrología Científica
• VOCABULARIO METROLÓGICO
• Magnitud
• Unidad de Medida
• Medición
• Dispositivo de Medida
• Instrumento de Medida con Dispositivo Indicador
• Instrumento de Medida con Dispositivo Visualizador
• Intervalo de Medidas
• Resolución
• Transductor de Medida
• Patrón de Medidas
• Calibración
• Ajustar
• Ajuste De Cero De Un Sistema De Medida
• Trazabilidad Metrológica
• Incertidumbre de Medida
• Repetibilidad de Medida
• NORMA
• Tipos de Norma
• Normas Aplicadas en el Diseño del Banco
• NORMALIZACIÓN
• Organismos Internacionales de Normalización y Estandarización
• Organismos Regionales de Normalización y Estandarización
• Organizaciones Privadas de Normalización y Estandarización
• Organismo Nacional de Normalización y estandarización
• ESTANDARIZACIÓN
• ACREDITACIÓN
• Organismos Internacionales de Acreditación
• Organismo Nacional de Acreditación
• CERTIFICACIÓN

Instrumento de medida que produce y permite enviar una señal con información sobre el valor de la magnitud medida. Conjunto de acciones realizadas sobre un sistema de medición para que proporcione indicaciones definidas, correspondientes a valores dados de la cantidad a medir. Parámetro no negativo que caracteriza la distribución de valores atribuidos a una medida, en función de la información utilizada.

Norma de Jure: especificación técnica aprobada por un organismo normalizador para su aplicación repetida o continuada, sin que esta norma sea obligatoria. La gravedad juega un papel importante en la calibración de instrumentos. Los certificados de calibración de barómetros de mercurio y balanzas de presión suelen basarse en el valor convencional de la gravedad, es decir, gn = 9,80665 m2/s. Realizar actividades de acreditación de organismos de evaluación de la conformidad de acuerdo con la normativa internacional y nacional aplicable.

DISEÑO E INGENIERÍA DE DETALLE

ZONA DE TRABAJO

• Parámetros del Laboratorio de Instrumentación
• Transmisor Indicador de Temperatura y Humedad Relativa
• Reloj

Es necesario llevar registros de las condiciones ambientales y determinar cómo éstas afectan el desarrollo de los procedimientos. Los procedimientos de prueba deben realizarse de la manera recomendada, lo que explicará la forma más adecuada de realizar el muestreo, manipulación, transporte, almacenamiento y preparación para la puesta en servicio de los instrumentos. También deberán existir manuales de uso y operación del equipo, así como manuales del equipo y sus especificaciones.

Un ambiente de trabajo donde tengas control sobre factores externos que interfieren con las pruebas y medición de variables sería un espacio ideal para realizar este tipo de actividades. El monitoreo de variables fuera del proceso de medición es el primer paso para garantizar condiciones óptimas para las pruebas y calibración en el laboratorio, ya que permite tomar mediciones y ajustar las condiciones de campo para un mejor desempeño del instrumento. Para lograr condiciones favorables en el espacio de trabajo, contamos con un transmisor indicador de temperatura y humedad relativa de la marca AUTONICS modelo THD-WD1-C. Este dispositivo permite la comunicación a través de un bucle de 4 a 20 mA.

SELECCIÓN DE EQUIPOS

• Transmisor Smar LD291
• Transmisor Smar LD301
• Manómetros
• Tubo de PFA
• Válvulas de Aguja
• Reguladores de Presión
• Filtro Regulador de Presión
• Suministros de Aire
• Sistema de Suministro de Aire de Instrumentos Edificio K
• Bomba Manual Fluke 700 PTPK
• Racor Recto Metálico
• Fuente Externa de 24 Vdc
• Calibrador de Procesos Fluke 726
• Módulo de Presión Fluke 700p06
• Interfaz USB de Calibración Vía HART DDCON100

El dispositivo seleccionado fue el transmisor indicador de presión relativa Smar LD291. Estos transmisores de presión inteligentes utilizan sensores capacitivos (celdas capacitivas) como elementos sensores de presión. Puede elegir el rango operativo al comprar al fabricante. Al medir la presión diferencial es posible inferir otro tipo de variables de medición, como nivel, caudal, entre otras. En nuestro caso nos servirá para mostrar valores de presión diferencial y también para transmitir vía HART sobre una conexión multipunto o multipunto.

Los reguladores se utilizan para mantener una presión estable en una parte de la red, para evitar daños por cambios bruscos en la variable. Consiste en una membrana corrugada no perforada, que permite la regulación de la presión del dispositivo. Se eligieron dos reguladores de presión de referencia, KPR1FJA412A60000 y KPR1GLA412A60000, esta referencia se estructura de la siguiente manera: [43].

DISEÑO DEL MÓDULO Y CIRCUITO BASICO DE ENSAYO

• Criterios de Diseño
• Condiciones Ambientales
• Equipos y Dispositivos de Medición
• Aspecto Ergonómico del Diseño
• Tipos de Prueba
• Pruebas de Repetibilidad e Histéresis
• Preoload
• Prueba de Rstanqueidad
• Pruebas de Ajuste y Medición Utilizando el Lazo de 4 a 20 mA con Protocolo HART
• Diseño Mecánico del Módulo

La información disponible sobre características técnicas y normativas es uno de los factores que influyó en la selección de estos dispositivos para el diseño. La medición de manómetros se debe comparar con los instrumentos más confiables como lo son los transmisores Smar LD 291, LD 301 y el módulo de presión Fluke 700p06, este último se toma como instrumento estándar, ya que cuenta con un certificado de calibración Fluke que nos permite Proporcionan una gran seguridad en la medida. Otro aspecto importante en el desarrollo del diseño fue crear un lazo de 4 a 20 mA con comunicación HART, considerando la popularidad de este protocolo en la industria y las ventajas que tiene.

Es muy importante que la experiencia del usuario con el módulo esté relacionada con este protocolo, ya que permite la calibración y ajuste de los transmisores de forma remota y no invasiva. Debido a que uno de los objetivos es que los estudiantes conecten los dispositivos que encuentran en su lugar de trabajo, estos se han elegido con un grado importante de robustez para que puedan simular el trabajo de campo en un entorno controlado. Realizar una PRECARGA es muy importante ya que permite reactivar la dinámica de los dispositivos luego de periodos de no uso y realizarla en el módulo permite seguir los estándares y tendencias que se aplican diariamente en la industria.

SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

• NI 9203, Modulo de Entradas de Corriente Analogica de 8 canales de 16 Bits, ±20 mA, 200
• NI CDAQ-9174, Chasis NI COMPACTDAQ USB 4 Ranuras
• Inspiron One 2330 con Energy Star 5.2
• Cotización del Sistema de Adquisición de Datos

El NI cDAQ-9174 es un chasis NI CompactDAQ USB de 4 ranuras diseñado para pequeños sistemas portátiles de pruebas de medición mixta. Hay módulos disponibles para una variedad de mediciones de sensores, incluidos termopares, RTD, galgas extensométricas, transductores de presión y carga, celdas de torsión, acelerómetros, caudalímetros y micrófonos. Los sistemas NI CompactDAQ combinan mediciones de sensores con voltaje, corriente y señales digitales para crear sistemas personalizados de señales mixtas con un solo cable USB a su PC o computadora portátil.

Puede acceder a estos contadores a través de un módulo digital de la Serie C temporizado e instalado en hardware, como el NI 9401 o NI 9402, para codificador de cuadratura, PWM, conteo de eventos, generación de tren de pulsos y aplicaciones de medición, período o frecuencia. En esta etapa del proyecto se adquirió una computadora DELL, en la cual está montado el software DDCON100 para el protocolo HART del transmisor, en la cual se realiza la gestión de datos y en la que se montan las herramientas de adquisición de datos necesarias. COTIZACIÓN DE EQUIPO DEL SISTEMA DE TOMA DE DATOS PARA EL MÓDULO DE MEDICIÓN DE PRESIÓN VARIABLE.

MANUAL Y GUÍA DE LABORATORIO

MANUAL DEL CALIBRADOR DE PROCESO 726 FLUKE + MÓDULO 700P06

• Calibrador de Proceso 726 Fluke
• Funcionamiento Básico
• Utilización del Modo Measure Medición de Parámetros Eléctricos en la Parte Superior
• Medición de Corriente con Alimentación de Bucle
• Medición de Parámetros Eléctricos en la Parte Inferior de la Pantalla
• Medición de Presión
• Puesta a Cero con Módulos de Presión Absoluta
• Utilización del Modo Source
• Fuente de Corriente de 4 a 20 mA
• Simulación de un Transmisor de 4 a 20 mA
• Fuente de Otros Parámetros Eléctricos
• Fuente de Presión
• Calibración de un Transmisor de Presión
• Calibración de un Dispositivo I/P

Si es necesario, presione para activar el modo FUENTE en la parte inferior de la pantalla. Uso del modo Masa Mida los parámetros eléctricos en la parte superior de la pantalla. Conecte la fuente de alimentación de 24 V como se muestra en la Figura 59.

El calibrador también puede servir como fuente de voltios, ohmios y frecuencia mostrándolos en la parte inferior de la pantalla. Conecte los cables de prueba como se muestra en la figura 60, dependiendo de la función de la fuente [51]. Conecte los cables de prueba al instrumento a probar como se muestra en la Figura 62.

MÓDULO DE PRESIÓN FLUKE SERIE 700

GUÍA DE LABORATORIO DEL MÓDULO DE PRESIÓN

• Objetivos
• Procedimiento
• Resultados
• Conclusiones y Recomendaciones Sobre la Práctica

Les brinda la experiencia de controlar la presión variable, manipular un transmisor de presión usando un lazo de corriente de 4 a 20 mA + protocolo HART y calibrar los instrumentos de medición. Conocer la estructura interna y principio de funcionamiento de un manómetro mecánico y de un transmisor indicador de presión relativa con lazo de 4 a 20 mA + protocolo HART. Identificar el módulo de presión, transmisor indicador de presión Smar 4 a 20mA + HART, manómetros, instalaciones y accesorios eléctricos y facilidades de montaje.

Verifique el montaje del bucle de presión según el diagrama de conexión que se muestra en la siguiente figura. Verifique en el calibrador de proceso que las entradas de presión y corriente estén en modo MEDICIÓN. Cuando se implemente un nuevo circuito de presión en el módulo, realizar una prueba de fuga para verificar que el sistema no tenga fuga y así garantizar la calidad de las medidas tomadas.