Cómo seleccionar un transmisor de temperatura

Cómo seleccionar un transmisor de temperatura

Equipamiento
Requisitos que deben tener en cuenta los profesionales de la instrumentación
Cómo seleccionar un
transmisor de temperatura
La temperatura es la magnitud física más medida en la industria y
los profesionales pueden elegir entre una innumerable variedad de
instrumentación para cualquier rango y condición de uso. Cada vez
más se están imponiendo las sondas de temperatura con un transmisor
incorporado que constituye el interfaz entre el proceso (sensor) y el
puesto de control y, por lo tanto, debe satisfacer los requisitos específicos
de ambos lados. Wika repasa en este artículo las condiciones más
importantes, como son la protección antiexplosiva (ATEX), la seguridad
funcional (SIL) o la señalización estandarizada (por ejemplo, 20mA), así
como protocolos (Hart, Fieldbus).
L
os transmisores de aplicación en áreas
clasificadas deben cumplir la normativa
94/9/CE con el fin de eliminar el riesgo de
explosión en zonas de atmósfera inflamable. Las instalaciones utilizan a menudo
instrumentos de seguridad intrínseca, es
decir, que la potencia para alimentar el transmisor
se reduce mediante un alimentador/barrera zener. El
usuario debe verificar los valores de seguridad y comprobar si se pueden conectar varios componentes. La
construcción modular del transmisor de temperatura
permite la contemplación de las interrelaciones Ex
desde dos perspectivas: desde el transmisor hacia el
sensor o desde el transmisor en dirección del puesto
de mando.
En el cálculo se debe considerar el calentamiento
propio en el sensor o la punta del sensor, el tipo del
sensor (TC/RTD), su diámetro, la construcción de la
vaina y la potencia del transmisor en caso de una
avería. En caso de avería, los termopares presentan
un calentamiento mucho inferior que una termorresistencia. La tabla 1 muestra que la conexión de sensor, transmisor de temperatura y alimentador sería
admisible; sin embargo, el usuario debería tomar en
consideración los valores de inductividad y la capacidad de los cables de conexión.
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Safety Integrity Level
y Sistemas Instrumentados de Seguridad
Otro criterio de selección del transmisor “idóneo”
es el cumplimiento de la normativa IEC 61508/61511
para aplicaciones críticas de seguridad. Una aplicación crítica de seguridad implica que un fallo
del instrumento o del circuito de seguridad en su
totalidad provocaría un daño a instalaciones y/o
personas. El cálculo del riesgo cuantifica el riesgo
y reduce el mismo mediante la selección de los
componentes adecuados. En consecuencia, estos
requisitos definidos por SIL limitan la selección de
posibles transmisores de temperatura. En la industria de proceso se certifican según SIS únicamente
transmisores Hart/4…20mA. El SIS se limita en este
caso sólamente a la salida de señal 4…20 pero no
la emisión de los valores vía protocolo Hart. Los
transmisores con sólo salida digital no pueden certificarse para SIL.
Tras comprobación del riesgo en las instalaciones
y realizar una homologación según SIS, el usuario
debe escoger el transmisor, normalmente nivel SIS2,
aplicando los siguientes criterios: ¿el transmisor es
adecuado para aplicaciones SIS?; ¿para qué nivel
máximo?; ¿el transmisor permite sistemas redundantes?; ¿qué valores PFD/SFF ofrece el transmisor y con
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Equipamiento
Tabla 1
qué sensor y conexión? (SFF: Safe Failure Fraction,
describe la cuota de errores sin peligro. Este valor
debe ser muy alto; PFD: Probality of Failures on Demand, describe la probabilidad de un error al aparecer una funcionalidad de seguridad. Este valor debe
ser muy bajo); ¿qué valores de intervalo TProof están indicados? (intervalo TProof: Comprobación de
función periódica).
El concepto SIS significa que se debe considerar
el circuito de seguridad en su totalidad como sistema integrado, incluyendo los sensor/transmisor,
unidad lógica y actor. Los cálculos SIS se basan en
una ponderación de 35% para el sensor/transmisor,
15% para la unidad lógica y 50% para el actor. Además se suman los valores PFD y SFF de todos los
componentes del sistema. Para todo ello, el profesional necesita la FMEDA (Failure Modes, Effects and
Diagnosis Analysis) y el certificado SIL del fabricante
del transmisor de temperatura. El resultado del cálculo debe compararse con el nivel SIL previamente
elegido y los valores de la norma IEC61511.
Si no se alcanzan los valores necesarios para el
nivel SIL, el profesional debe realizar modificaciones
en las instalaciones para reducir el riesgo.
Señales de salida
y protocolos de comunicación
Aparato de medición de temperatura.
Con la extensión en el mercado de las
sondas de temperatura con transmisor
incorporado, los nuevos transmisores
constituyen el interfaz entre el proceso
(sensor) y el puesto de control.
Familia de transmisores
de temperatura.
Con un nuevo contacto magnético, los transmisores
de temperatura y otros instrumentos de proceso
pueden conectarse rápidamente y con gran facilidad.
Otro factor importante para la selección del transmisor de temperatura adecuado es la señal de salida o el protocolo digital, considerando las posibles
limitaciones condicionadas por SIS. En la industria
de proceso se han establecido las señales 4…20
mA, Hart, Foundation Fieldbus y Profibus P.A. Para
las señales habituales existen numerosas variantes
de transmisores de temperatura.
compatibles con la otra. Actualmente hay iniciativas
para converger las dos tecnologías pero hoy por hoy
no se aprecia una solución a corto plazo.
El profesional de instrumentación debe elegir un
transmisor que soporte todas las condiciones del
sistema. Una gran ventaja ofrecen aquellos transmisores de temperatura si soportan tanto la tecnología
EDD como FDT.
El transmisor debe satisfacer
los requisitos específicos del
proceso (sensor) y el puesto
de control
Fácil manejo
Un factor importante de decisión para el profesional son los dispositivos de incorporación en el
sistema desde dos puntos de vista. Por un lado, la
incorporación en el sistema de control de proceso:
los protocolos Profibus PA requieren la implementación previa de los archivos GSD y los protocolos los
archivos cff. La señal de 4…20 mA de un transmisor
Hart no necesita un fichero específico. Y por otro,
para la integración de los protocolos digitales Hart,
Profibus PA y Foundation Fieldbus existen las dos
tecnologías EDD (Electrical Device Description) y FDT
(Field Device Type). Desafortunadamente algunos
sistemas están limitados a una tecnología y no son
Otro criterio de selección es el fácil manejo para
montar y desmontar. Por supuesto, las dimensiones tienen que ser acordes con las normativas de
la DIN 73735 y DIN EN 50446 para montar en cabezal, unidad extraíble, etcétera, y deben facilitar la
conexión fácil de los cables de conexión.
Un problema, a menudo comentado entre los
profesionales, es la conexión de las herramientas de
diagnosis a los cables de conexión en caso de mantenimiento o calibración. Habitualmente se utilizan
pinzas de cocodrilo difíciles de acceder y que se sueltan fácilmente. Con un nuevo contacto magnético, los
transmisores de temperatura y otros instrumentos de
proceso pueden conectarse rápidamente y con gran
facilidad. Con este sistema se evita la búsqueda de
las pinzas o interrupciones de corriente.
Texto de Hubert Jakob
Product Manager Alexander Wiegand SE & Co. KG
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