Doblado de tubing en instrumentacin: consejos prcticosPublicado
porJos Carlos VillajulcaMartes, 11 Enero 2011 02:01 00 Escribe el
primer comentario! Imprimir Email tamao de la fuenteEl doblado de
tubing es algo como un arte, especialmente cuando se hace en tubing
de hacer inoxidable. Realmente es gratificante ver como realizar
maniobras de doblado de tubing con mucha perfeccion, todoas las
curvas perfectas, todas los codos perfectos, y todos los tubing
paralelos perfectamente tendidos y los tubing perpendiculares muy
bien cruzados.Si es posible, es una meta del doblado de tubing es
eliminar tantas conexiones adicionales sea posible. Las conexion o
empalmes siempre estan sujetas a fugas, y estas fugas se traducen
en problemas. Generalmente la longitud de cada pieza de tubing
estan estandarizadas a 20 pies, pero aun asi hay varios casos en
los cuales es necesario hacer empalmes de tubing para ser tendidas
y a veces en paralelo, para estos casos debemos utilizar uniones y
estas uniones deberan instalarse tomando en cuenta un espacio
respecto del resto para poder realizar maniobras de mantenimiento
como manipulacion de las tuercas de ajuste. La filosofia aqui, como
siempre, es contruir un sistema de tubings pensando siempre en un
trabajo futuro. La siguiente fotografia muestra varios uniones de
tubing de manera correcta:
Si el tubing de un instrumento debe conectarse entre un objeto
estacionario y otro vibratorio, es recomendable no hacer mucha
rigidez del tubing puesto que no tendra mucha flexibilidad para
absorver la vibracion. Por el contrario, el tubing deberia tener un
lazo de vibracion, dando la elasticidad necesaria para apasiguar
los efectos vibratorios. Un ejemplo de un lazo de vibracion en un
tubing tiene lugar en el tubing de aire de instrumentacion de una
valvula, como podemos apreciar en la siguiente figura:
Cuando realicemos el doblado del lazo de vibracion, es muy util
usar una circunferencia como una tubo de gran diametro para que nos
sirva de guia en lugar de intentar hacer el lazo puramente con
muestras manos.
Calibracin de transmisores PASO a PASO: instrumentos
digitalesPublicado porJos Carlos VillajulcaJueves, 03 Marzo 2011
01:20 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email tamao de la
fuenteEl procedimiento para calibrar un transmisor digital
"inteligente" (tambien conocido como trimming), es un poco
diferente que la calibracin de instrumentos analgicos. A diferencia
de los ajustes de zero y span en instrumentos analgicos, las
funciones de trim "bajo" y "alto" de un instrumento digital son
tipicamente no interactivos.Esto quiere decir que solo deberias
aplicar un estimulo con valor rango bajo y uno de valor de rango
alto UNA sola vez durante el procedimiento de calibracin. El
trimming del sensor (o trimming del ADC) en un instrumento
inteligente consiste en estos cuatro pasos generales: Aplique un
estimulo con el valor de rango mnimo en el instrumento, luego
esperemos que se estabilice la lectura Ejecute la funcion "low
trim" del sensor (transmisor). Aplique un estimulo con el valor de
rango mximo en el instrumento, luego esperemos que se estabilice la
lectura. Ejecute la funcion "high trim" del sensor (transmisor).De
manera simular, debemos realizar el trimming de la salida
(Conversor Digital-Analogo o DAC) para esto debemos seguir estos
seis pasos generales: Ejecute la funcin "low trim" de la seal de
salida. Mida la seal de salida con un miliamperimetro de precision,
verificando el valor luego de estabilizarse. Ingrese el valor de
corriente medido cuando el instrumento lo solicite. Ejecute la
funcin "high trim" de la seal de salida. Mida la seal de salida con
un miliamperimetro de precision, verificando el valor luego de
estabilizarse. Ingrese el valor de corriente medido cuando el
instrumento lo solicite.Despues de que los valores de entrada y
salida (ADC y DAC) del transmisor inteligente hayan sido "trimmed"
o configuradas (por ejemplo calibrado referencias estandar
conodicadas para ser exactos), los valores de rango bajo y algo
recien pueden ser configurados. De hecho, una vez que los
procedimientos de configuracion del trim son completados, el
transmisor puede ser rangueado y rangueado cuantas veces lo
deseemos. La unica razn para realizar un re-trimming en un
transmisor inteligente es para asegurar la presicion en periodos de
tiempo donde el sensor y/o los conversores ADC/DAC puedan tener un
desfase de valores en los lmites aceptables.Estos nos muestra de
gran manera la diferencia de los transmisores analgicos, donde
estos requeririan un re-calibracion completa cada vez que se
modifique su rango.
Calibracin de transmisores PASO a PASO: instrumentos
analgicosPublicado porJos Carlos VillajulcaMircoles, 02 Marzo 2011
02:00 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email tamao de la
fuenteComo se mencion anteriomente, la calibracin refiere a ajuste
de un instrumento de modo que su seal de salida corresponda
(proporcionalmente) de manera precisa con su seal de salida en todo
el rango configurado. En los siguientes artculos describiremos
procedimientos para realizar una calibracin eficiente de diferentes
tipos de instrumentos. Recalco que este es "mi prodecimiento" y por
tanto puede existir otros procedimientos diferentes.
Calibracin para Instrumentos LinealesEl procedimiento simple de
calibracin en instrumentos analgicos lineales es llamado el mtodo
zero-and-span. Y se realiza los siguientes pasos: Aplica un
estimulo con el valor del mnimo rango del transmisor (valor
conocido y preciso), y luego esperemos que se estabilice. Mover el
"zero" hasta que el instrumento registre en su lectura el valor del
estimulo aplicado anteriormente (rango minimo) con presicin.
Aplicar un estmulo con el valor del mximo rango del transmisor
(valor conocido y preciso), luego esperaremos que la lectura se
estabilice. Movemos el "span" hasta que el instrumento registre en
su lectura el valor del estimulo aplicado anteriomente (rango
mximo) con precision. Repita los pasos 1 hasta el 4 tantas veces
como sea necesario para lograr una buena precision con las lecturas
en todo el rango de lectura.Una mejora de este procedimiento
"crudo" es revisar la respuesta del instrumento en varios puntos
entre los valores del rango mnimo y mximo. Un ejemplo comn de esto
es llamado frecuentemente "five-point calibration" o "calibracion
de cinco puntos", donde las lecturas del instrumento son revisadas
a 0% (LRV), 25%, 50%, 75% y 100% (URV) del rango
total.Independientemente de los puntos porcentaje elegidos para
revisar o constratar. la meta es asegurar que hemos logrado (o al
menos) un precisin mnima en todos los puntos a lo largo del rango,
de manera que la lectura del instrumento nos de una buena confianza
cuando lo vamos a instalar o poner en servicio.Incluso otra mejora
respecto al procedimiento bsico de los cinco puntos es revisar la
respuesta del instrumento a cinco puntos de calibracin tanto
desubidaen el rango como debajada. Este tipo de calibracin es
llamada calibracin Up-down. El propsito de este tipo de test es
determinar si el instrumento tiene algun valor significativo
dehistresis: una falta de respuesta al cambio de direccin (los
valores de subida, son diferentes a los valores de bajada).Algunos
instrumentos anlogos proveen un forma de ajustar su linealidad.
Este ajuste podra ser movido solo si es OBSOLUTAMENTE necesario.
Muy a menudo, este ajuste de linealidad es muy sensitivo y
complicado de manejar a simple pulso. El ajuste de linealidad del
instrumento deber ser cambiado solamente si es que se requiere
mayor presicion que no puede ser lograda a travez de todo el rango
del instrumento (con zero y span).
Errores comunes en calibracin de instrumentacin: zero, span,
linealidad, histeresisPublicado porJos Carlos VillajulcaDomingo, 06
Marzo 2011 02:18 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email
tamao de la fuenteRecordemos la ecuacin lineal que describe la
respuesta de cualquier instrumento lineal:y = mx + bDonde:y = Seal
de salida del instrumentom = valor del spanx = Seal de entrada del
instrumentob = valor de zero
Un error de desfase de zero en una calibracin provoca un desfase
o desplazamiento vertical de la grafica de la ecuacin, lo cual es
equivalente a modificar el valor debde la ecuacin. Este error
afecto a todos los puntos o valores de calibracin de la misma
manera, provocando el mismo procentaje de error dentro de todos los
puntos o valores del rango del instrumento.
Si un transmisor tiene un error de calibracin por zero, ese
error puede ser corregido ajustando cuidadosamente el "zero" hasta
llegar a la respuesta ideal, escencialmente alteramos el valor
debde la ecuacion lineal.Un error de desfase de span en una
calibracin ocasiona la variacin de la pendiente de la funcin, lo
cual es equivalente a alterar el valor demen la ecuacin lineal.
Este error efecta de manera desigual en los diferentes valores o
puntos a travs del rango del instrumento.
Si un transmisor tiene un error de calibracion por span, ese
error puede ser corregido ajustando cuidadosamente el span hasta
lograr una respuesta ideal, esencialmente alterar el valor demen la
ecuacin lineal.Un error de linealidad en una calibracin causa que
la funcn de respuesta del instrumento deje de ser una linea recta.
Este tipo de error no esta directamente relacionado con desfases de
zero (b) o de span (m) porque la ecuacin anterior solo describe
lineas rectas.
Algunos instrumentos proveen la posibilidad de ajustar la
respuesta de linealidad, en ese caso este parametro deber ser
modificado con extremo cuidado. El comportamiento del ajuste de
linealidad es nica para cada modelo de instrumento, por tanto
debemos consultar la documentacin del fabricante para conocer los
detalles de como trabaja a exactitud ese parametro. Si el
instrumento no provee la posibilidad de modificar su linealidad, lo
mejor que podemos hacer ante este tipo de error es "divir o partir
el error" entre los extremos alto y bajos del rango, por tanto el
error mximo absoluto en cualquier punto del rango ser minimizado.Un
error de histrisis en una calibracin ocurre cuando la respuesta del
instrumento en puntos o valores determinados es diferente al
incrementar la seal de entrada que al decrementar la seal de
entrada. La nica manera de detectar este tipo de error es hacer una
prueba up-down en la calibracin, es decir tomar nota de valores
determinados ante un incremento de seal de entrada y comprarlos con
los mismos valores pero decrementando la seal de entrada.
Los errores por histresis son casi siempre causados por una
friccin mecanica del sensor (y/o una perdida de acoplamiento entre
elementos mecnicos) como los tubos de bourdon, fuelles, diafragmas,
pivots, etc. La friccin siempre acta en direccin opuesta a la de
movimiento relativo. Los errores de histresis no pueden ser
rectificados simplemente haciendo ajustes de calibracin en el
instrumento - por lo general se debe reemplazar los componentes
defectuosos o corregir los problemas de acoplamiento en el
mecanismo del instrumento.En la prctica, los errores mas comunes de
calibracin son una cambinacin de problemas de zero, span,
linealidad y histeresis.
La rangueabilidad o turndown: parmetro IMPORTANTE para
seleccionar instrumentacinPublicado porJos Carlos VillajulcaSbado,
12 Marzo 2011 04:26 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email
tamao de la fuenteUn importante parmetro que indica performance en
transmisores es algo llamado frecuentemente "turndown" o
"rangedown" o "rangueabilidad". La "Rangueabilidad" es definida
como el cociente entre elMAXIMOspan permitido entre elMINIMOspan
permitido para un instrumento en particular.
Supongamos que un transmisor de presin tiene un rango de
calibracin mximo de 0 a 300 PSI y un "turndown" de 20:1. Esto
significa que un instrumentista puede ajustar el span en cualquier
valor entre 300 PSI y 15 PSI (300/20 = 15). Es muy importante tener
en cuenta esto para poder seleccionar un adecuado transmisor para
cualquier aplicacin. Las probabilidades de tener un transmisor con
calibracin de fbrica y nunca modificar su configuracin es muy
pequea, lo que significa que de TODAS maneras se tendr que ajustar
para satisfacer las necesidades de la aplicacin en especifico. La
rangueabilidad nos dice cuanto o en que lmites podemos ajustar el
rango de nuestros transmisores.Por ejemplo, supongamos que estamos
trabajando en una instalacin donde el personal de operaciones
requiere que se instale un transmisor de presin en un recipiente
con un rango de medida de 50 PSI a 90 PSI. Entonces vamos a nuestra
taller o almacn donde se encuentran los instrumentos de
stocknuevos, y encontramos un transmisor de presin con un (mximo)
rango de 0 a 1000 PSI, y un turndown o rangueabilidad de 20:1.
Dividiendo el mximo span de 1000 PSI entre 20, tenemos que el mnimo
span permitido es 50 PSI, El span requerido por el operativo para
este transmisor es de 40 PSI (90 PSI - 50 PSI) lo que significa que
el transmisor que tenemos en almacn NO ser capaz de "llegar" al
rango mnimo deseado. A lo sumo, nosotros podriamos configurar un
rango de 50 PSI a 100 PSI, o tal vez de 40 PSI a 90 PSI, pero nunca
de 50 PSI a 90 PSI como lo requiere operaciones. Hasta este punto,
nos queda consultar al operativo si 50 PSI de span sera aceptable o
no, o tendremos que ordenar un transmisor de presion diferente con
un span ms pequeo (o con una rangueabilidad de mayor valor).Otra
consideracin importante con el "turndown" o la "rangueabilidad" es
la "presicin" del instrumento. Casi todos los instrumentos son
configurados para su mximo span, y generalmente la peor presicin
ocurre cuando se reduce el span. Por ejemplo, el flujometro msico
Micro Motion "ELITE" indica tener una presicin de +-0.05% a una
rangueabilidad hasta de 20:1, y que si precisin se reduce a +-0.25%
a un rangueabilidad de 100:1, y a +-1.25% a un rangueabilidad de
500:1. Debemos darnos cuenta la degradacion de la presion en la
medida a grandes valores de rangueabilidad, aqui el flujometro
msico no tiene la culpa, sino que es una consecuencia indudable de
poner su rangueabilidad al limite.
Los instrumentos PATRON en calibracin: conceptos y
caractersticasPublicado porJos Carlos VillajulcaDomingo, 13 Marzo
2011 15:02 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email tamao de
la fuenteComo lo definimos anteriormente, una calibracin refiere a
revisar y ajustar de un instrumento su salida de modo que
corresponda exactamente (o sea proporcional) a su entrada a travs
de un rango especfico. Para calibrar un instrumento, debemos tener
conocimiento de las cantidades de entrada y/o salida asociadas al
instrumento bajo prueba.A un dispositivo usado como referencia para
comparar su respuesta frente a la respuesta de un instrumento es
llamado "calibration standard" o "patrn". En palabras simples, un
patrn es algo que nosotros podemos utilizar para comparar un
instrumento calibrado. Por tanto, cualquier calibracin podr solo
ser tan buena como el patrn que estemos usando.
Los patrones o "calibration standards" se pueden dividir en dos
categoras: patrones usados para "producir" un cantidad fsica
precisa (por ejemplo presin, temperatura, voltaje, corriente,
etc.), y patrones usados para simplemente "medir" una cantidad
fsica con un alto grado de precisin. Un ejemplo de la primera
categora sera el uso de agua en ebullicin (al nivel del mar) para
"producir" una temperatura de 100 grados Celsius (212 grados
Fahrenheit) para calibrar un indicador de temperatura, mientras que
un ejemplo de la segunda categora sera el uso de un termmetro de
precisin de laboratorio para medir alguna fuente arbitraria de
temperatura en comparacin con el indicador de temperatura que
estamos calibrando.En laboratorios de metrologa, los ltimos
estndares se basan en las constantes fundamentales de la
naturaleza, y se llaman normas intrnsecas. Un ejemplo moderno de un
estndar intrinsecos para el tiempo es el llamado reloj atmico, que
utiliza tomos aislados de Cesio para producir frecuencias las
cuales son inherentemente fijas y reproducibles en todo el mundo.
Los talleres de instrumentacin dentro de las industrias o fbricas
en realidad no podran pagar los costos asociados para tener normas
intrnsecas, por lo que deben recurrir a otro tipo de dispositivos
para propsitos de calibracin. Idealmente, se hace una cadena de
calibracin para cualquier dispositivo desde el instrumento en
taller hasta una norma intrnseca o laboratorio de metrologa
primaria en el pas.Los instrumentos patrn usados para calibracin en
los talleres de instrumentacin, deben ser enviados peridicamente a
los laboratorios de metrologa para su re-calibracin o
re-estandarizacin, donde su exactitud es revisada comparndola con
otro (de mejor precisin) patrn los cuales son comparados con otros
estndares de calibracin de nivel mucho ms alto y en ltima instancia
se contrastan con los normas intrnsecas. En casa paso de calibracin
en "cadena", hay un grado progresivo de incertidumbre. Las normas
intrnsecas proseen la MENOR cantidad de incertidumbre, mientras que
los instrumentos de campo (por ejemplo transmisores de presin,
temperatura, etc.) presentan la mayor incertidumbre.Es importante
que el grado de incertidumbre en la exactitud de un instrumento
patrn sea SIGNIFICATIVAMENTE menor que el grado de incertidumbre
que nosotros esperamos tener en el instrumento que estamos
calibrando, de otra manera de nada servira realizar la calibracin.
Esta razn de incertidumbres es llamada Test Uncerainty Ratio (Razn
de incertidumbre de prueba) o TUR. Una buena regla es mantener un
TUR de al menos 4:1 (idealmente sera de 10:1 o mejor), donde el
instrumento patrn es muchas veces ms exacto (menos incertidumbre)
que los instrumentos de campo que estamos calibrando con el
mismo.He sido personalmente testigo de la confusin y prdida de
tiempo que genera tratar calibrar instrumentos de campo para una
pequea incertidumbre mientras que el instrumento patrn tiene una
incertidumbre similar. En un caso, el instrumentista intento
calibrar un transmisor de presin neumtico con una tolerancia de
+-0.25% de span usando un patrn que solo tena +-1% en el mismo
span.Lo que debemos aprender aqu es que siempre nos aseguremos que
el patrn usado para calibrar sea de exactitud confiable (la
suficiente). Ningn instrumento patrn es perfecto, perfeccin no es
lo que necesitamos. Nuestra meta es ser lo suficientemente preciso
para que la calibracin sea confiable en los lmites especificados.En
los siguientes artculos hablaremos de los instrumentos patrn mas
usados en los talleres de instrumentacin para calibrar
Documentacin en calibracin de instrumentos: As-found - As-left y
Up-test - Down-testPublicado porJos Carlos VillajulcaJueves, 10
Marzo 2011 00:10 00 Escribe el primer comentario! Imprimir Email
tamao de la fuenteDocumentacin As-found y As-leftUna importante
buena prctica cuando calibramos es documentar los valores del
instrumentos como FUE encontrado (as-found) y como FUE dejado
(as-left) con los ajustes realizados. El proposito de documentar
ambas condiciones es para dejar registros respecto a los desfases o
drifts durante el tiempo en el instrumento. Si solamente
registraramos una de estas condiciones (as-found o as-left) cada
vez que calibramos un instrumento, ser dificil determinar que tan
bien un instrumento esta manteniendo su calibracin (precisin)
durante largos periodos de tiempo.Un desfase o imprecisin frecuente
es un indicador de una falla inminente, el cual es vital para
cualquier programa de mantenimiento predictivo o control de
calidad.Tipicamente, el formato para documentar los valores de
estas condiciones (as-founf y as-left) es una tabla simple
mostrando los puntos o valores de calibracin, la respuesta ideal de
instrumento, la respuesta actual del instrumento, y el error
calculado para cada punto. La siguiente tabla es un ejemplo para un
transmisor de presin con un rango de 0 a 200 PSI:Porcentaje del
RangoPresin de EntradaCorriente de Salida (ideal)Corriente de
Salida(Medida o Real)Error (porcentaje del span)
0%0 PSI4.00 mA
25%50 PSI8.00 mA
50%100 PSI12.00 mA
75%150 PSI16.00 mA
100%200 PSI20.00 mA
Up-test y Down-testEs comn que las tablas de calibracin
normalmente nos muestren pruebas con puntos en ascenso y puntos en
descenso, con fines de descartar y documentar problemas por
histeresis y banda muerta (deadband). En el siguiente ejemplo, se
muestra un transmisor con una histeresis mxima de 0.313% (los datos
con mayor error se muestran en negrita)Porcentaje del RangoPresin
de EntradaCorriente de Salida (ideal)Corriente de Salida(Medida o
Real)Error (porcentaje del span)
0%0 PSI4.00 mA3.99 mA-0.0625 %
25%50 PSI8.00 mA7.98mA-0.125%
50%100 PSI12.00 mA11.99 mA-0.0625 %
75%150 PSI16.00 mA15.99 mA-0.0625 %
100%200 PSI20.00 mA20.00 mA0 %
75%150 PSI16.00 mA16.01 mA+0.0625 %
50%100 PSI12.00 mA12.02 mA+0.125 %
25%50 PSI8.00 mA8.03mA+0.188%
0%0 PSI4.00 mA4.01 mA+0.0625 %
Si realizamos un calibracin en ambas direcciones, es importante
aplicar el mismo valor de estimulo (a precisin) en un punto
determinado para proceder a cuantificar errores por histeresis o
banda muerta con exactitud, caso contrario esos datos no podrn ser
usados para estos fines
