INTRUMENTACION INDUSTRIAL DE PROCESOS

Ao 2014

TABAJO PRCTICO - TEMA N 4

Medicin de Temperatura

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MEDICIN DE TEMPERATURA

Escalas de temperatura. Termocuplas: principio de funcionamiento, caractersticas generales, tipos estandarizados, cables de compensacin. Termoresistencias, principio de operacin, tipos, conexiones. Termistores. Sistemas de proteccin. Sistemas de dilatacin: clasificacin, aplicaciones y limitaciones. Indicadores: termmetros de vidrio y bimetlicos. Pirmetros de radiacin, principio de funcionamiento, componentes, aplicaciones. Sistemas de control de temperatura. Especificacin tcnica.

PROBLEMA 4.1

Se debe registrar la temperatura de humos de una caldera a la salida del hogar y antes de ingresar al economizador. Un registro existente de la variable se presenta a continuacin.

Registro de temperatura de humos

14-10-2014

De acuerdo a los anlisis practicados, los humos tienen un carcter dbilmente reductor.

(a) Elija el tipo de termocupla (estandarizada) que sea adecuada para la aplicacin. Averige qu proveedores comerciales disponen de este dispositivo, dando la especificacin tcnica, incluida la proteccin.

(b) Elija un transmisor comercial que disponga de una salida analgica 4-20 mA con una indicacin local en C.

(c) Establezca el rango de medicin en el que ajustar el transmisor. (d) Indique si el elemento primario es lineal. Cuantifique la linealidad.

PROBLEMA 4.2

En la medicin de temperaturas empleando termoresistencias se usa el Puente de Wheastone para medir el cambio de la resistencia con la temperatura, segn el esquema de la figura siguiente.

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R es una resistencia fija, RT es la resistencia del dispositivo de medicin y RS una resistencia que se ajusta en valores prximos a RT. La variable que emplea el transmisor para generar la seal estandarizada de salida es la diferencia de potencial E, mientras que Eo es una diferencia de potencial fija. La relacin entrada salida resulta en este caso:

S

S

T

T

RR

R

RR

REoE

Considere el siguiente caso: R = 4000 , RS = 100 , Eo = 20 V y la termoresistencia es Pt-100 provista por Soltec, IEC 751 Clase B (p001s007d001f2.pdf). La relacin entre temperatura y resistencia para el estndar IEC 751 se puede obtener de tabla (Pt100 T_vs_R Table.pdf).

(a) Encuentre la relacin entre temperatura medida (variable de entrada ) entre 0 y 100 C y Diferencia de potencial E (variable de salida). Presntela en un grfico y evale la linealidad del dispositivo. Cmo podra mejorar la linealidad?

(b) Considere ahora que la sonda de medicin se encuentra a 100 metros y la conexin se hace con alambre de cobre (5 AWG) que tiene una

resistencia de 1.028 /km. Si se est midiendo con este dispositivo una temperatura de 40 C, qu error se estara cometiendo debido a la distancia a la que se encuentra?

EXPERIENCIA EN CAMPO 4.1 Comparacin de mediciones de temperatura

Usando como elemento de medicin:

RTD Pt-100 con vaina de insercin de 150 mm con Transmisor indicador TIT-301 RTD Pt-100 con vaina de insercin de 100 mm empleando el controlador PID universal

XIC-301 (Novus N1200) para indicacin

Termocupla tipo J usando el controlador de temperatura TIC-301 (IEA Micro 85MB) como indicador (micro85mb.pdf)

Termmetro de vidrio

Medir la temperatura del agua en un vaso de precipitacin que se ir variando entre 80 y 20 C cada 5 C aproximadamente.

(a) Realizar un grafico de los valores de temperatura medidos por las RTDs y la termocupla en funcin del valor acusado por el termmetro de vidrio.

(b) Analizar linealidad y exactitud

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EXPERIENCIA EN CAMPO 4.2 - Conexionado de instrumentos de un lazo de temperatura

Deber conectar y dejar operable un lazo de control de temperatura con los siguientes elementos del Laboratorio de Control de Procesos:

PROCESO: Recipiente superior de vidrio de 20 litros de capacidad que se alimenta con agua por la parte superior y que descarga a travs de un rebosadero que asegura una retencin constante. Una resistencia elctrica proporciona calor al agua en el recipiente que permanece bien agitada. La variable manipulada es el caudal de alimentacin que se hace a travs de una lnea con una vlvula de control y la impulsin con una bomba centrfuga.

ELEMENTO PRIMARIO. RTD Pt-100 con vaina de 100 mm de insercin. Que se ubica en el rebosadero o en el extremo del rebosadero.

ELEMENTO FINAL DE CONTROL: vlvula globo Stabiflow 2011 de con actuador neumtico

TRASDUCTOR: electro-neumtico CONAR (Fairchild) (transducer_IP.pdf)

CONTROLADOR: PID de Temperatura IEA Micro 85MB (micro85mb.pdf)

(a) Confeccione el diagrama P&I del lazo de control. Confeccione el diagrama en bloques del lazo indicando cules son las perturbaciones ms importantes.

(b) Complete la siguiente Tabla

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BLOQUE MARCA RANGO DE LA VARIABLE

ENTRADA SALIDA

Proceso

Transmisor

Controlador

Transductor

Vlvula

(c) Conecte todos los elementos necesarios para dejar el lazo operando en automtico.

(d) Haga las conexiones que necesite para registrar la temperatura y la seal de control con el registrador VR06 de BrainChild (VR06 Manual V2.3B.pdf).

(e) Registre un transitorio, variando una de las perturbaciones. . Pruebe las distintas variantes para la visualizacin que dispone.