Calibración del Transmisor de Presión Electrónico

INTRODUCCION

La practica de laboratorio N° 2, es una herramienta que permite aplicar las técnicas de calibración, en particular sobre un transmisor diferencial (en el caso práctico, se realizaran todas las observaciones y cálculos, sobre el transmisor diferencial electrónico, elemento estudiado en esta práctica); este bien puede estar descalibrado, o simplemente se puede corroborar su correcto funcionamiento.

No obstante, para un correcto entendimiento de este documento, es necesario manejar los conceptos básicos, expuestos en las bases teóricas (elementos encontrados en este mismo documento).

Objetivos

Calibrar un transmisor electrónico (TYLOR 505T), para presión diferencial.
Determinar el error de lectura de un manómetro haciendo uso del transmisor electrónico

BASES TEÓRICAS

Transmisores:

Estos son instrumentos que detecta una variable de proceso por medio de un sensor y tiene una salida cuyo valor en estado estable varía sólo como una función predeterminada de la variable de proceso. El sensor puede o no estar integrado con el transmisor.

El transmisor, en otras palabras, capta la señal del elemento primario de medida y la transmite a distancia en forma eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica y ultrasónica.

Tipos de Transmisores:

Los transmisores poseen diferentes tipos de clasificaciones, pero una de las más generales es aquella que los agrupa como transmisores analógicos y transmisores digitales:

1-Transmisores Manuales
2-Transmisores Analógicos
3-Transmisores Digitales

Señales normalizadas:

Las señales normalizadas son todas aquellas, que se encuentran regidas por cánones o estándares comunes, es decir, se expresa, bien sea su magnitud, diagrama, unidades entre otras, siempre de ala misma manera, permitiendo así, implementarlas y comprenderlas, independientemente de su origen o quienes la hayan obtenido.
Entre las señales normalizadas, destacan para nuestro interés las siguientes señales:

1-Presión.
2-Tensión.
3-Resistividad.
4-Sistema Métrico.
5-Corriente.

Transmisores diferenciales:

Los transmisores convierten la señal del transductor en una señal estándar que se transmite al sistema de control (al ser estándar es compatible con cualquier instrumento de control con independencia de su marca comercial), un transmisor diferencial es aquel que emplea una señal de referencial, la cual se decrementa a la señal medida, para obtener un valor coherente.

Transductor de presión de silicio difundido:

Las galgas extensométricas pueden alimentarse con C.C o C.A. Tienen una respuesta frecuencial excelente y pueden utilizarse en medidas estáticas y dinámicas. Presentan una compensación de temperatura relativamente fácil y generalmente no son influidas por campos magnéticos.
Una innovación de la galga extensométrica la constituyen los transductores de presión de silicio difundido. Consisten en un elemento de silicio situado dentro de una cámara conteniendo silicona que esta en contacto con el proceso a través de un diafragma flexible. El sensor esta fabricado por un monocristal de silicio en cuyo seno se difunde boro para formar varios puentes de Wheastone constituyendo así una galga extensométrica autocontenida. El espesor del sensor determina el intervalo de medida del instrumento. Las desventajas son:

1-Señal de salida débil.
2-Pequeño movimiento de la galga.
3-Alta sensibilidad a vibraciones y estabilidad dudosa a lo largo del tiempo de funcionamiento.

Transductor de presión tipo capacitivo:

Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil se encuentra situada entre dos placas fijas. Así se tienen dos condensadores, uno de capacidad fija y otro de capacidad variable.

Los transductores capacitivos se caracterizan por su pequeño tamaño y su construcción robusta, tienen un pequeño desplazamiento volumétrico y son para medidas estáticas y dinámicas. Su señal de salida es débil por lo que precisan de amplificadores con el riesgo de introducir errores en la medición. Son sensibles a las variaciones de temperatura y a las aceleraciones transversales y precisan de un ajuste de los circuitos oscilantes y de los puentes de c.a. a los que están acoplados.

Características de un instrumento de medida:

1-Rango.
2-Alcance (Spam).
3-Error dinámico.
4-Precisión.
5-Sensibilidad.
6-Zona muerta e Histéresis.

PROCEDIMIENTO

Primeramente se procedió a realizar el montaje presentado en la figura N° 1, para ello se siguieron las siguientes pautas y actividades.
Se alimentó el transmisor de presión diferencial electrónico con 120V/60Hz (toma de corriente domestica), y se adecuo la salida del equipo, de corriente a voltaje, mediante una resistencia de 100 O en paralelo, sobre la cual se midió la tensión circulante.
De igual manera, se identificaron los terminales de presión H (High) y L (Low); en el terminar L se colocó la presión referencial, en nuestro caso, fue la presión atmosférica, por lo cual, este se dejo abierto. En el Terminal H se coloco una columna de agua en una manguera de un metro.
La columna de agua tuvo una longitud de 1 metro (se encontraba contenida en la manguera anteriormente mencionada), y se colocó a nivel del equipo de medición (este se encontraba sobre el escritorio). Dicha columna de agua se conecto a un sistema de medición comprendido por un ducto vacío, por el cual circularía el agua y una escala, sobre la cual se observaría la el “subir y bajar” de la columna, según la presión ejercida.
Posteriormente se retiraron las tapas laterales del medidor, esto con el fin de identificar el Jumper ZERO y las posiciones NORM y ZERO, y así, realizar su calibración.
Para la calibración, se colocó el JUMPER en posición ZERO, y se observo en la escala (esta posición corresponde a 60cm de la misma y ninguna cantidad del fluido a medir); y se graduó el tornillo de “Zero”, hasta obtener una salida de 0.4V, luego se modificó la posición del Jumper a NORM, en este punto ya se encontraba calibrado el cero.
Luego se lleno la el ducto correspondiente a la escala con la totalidad del liquido a medir (1m), y se procedió a graduar el Spam, hasta obtener una medida de 2V.
Se tomaron 5 lecturas (valores de 0%, 25%, 50%, 75% y 100% del rango de medida correspondiente a 1 metro), tanto para el caso ascendente como para el descendente, la variación de la presión patrón a lo largo del rango poseía una correspondencia con el valor medido de voltaje en la resistencia colocada a la salida del transmisor.
Por ultimo los valores obtenidos de manera experimental, fueron contenidos en las graficas, que a continuación se muestran.

MONTAJE

Colocacion de la resistencia de salida

Tabla de datos

Tabla de datos ascendente obtenidos en la medición

Cálculos

V=IR ; V=4m .100

para 0% 4mA(ajuste de valor a convenir)Luego ajustamos el SPAN para un metro de columna de :0,004100% 20mAV=IR; V=20m .100 V(100%)=2V
La siguiente tabla muestra los valores teoricos del proceso:

De donde expresamos input como Ix, para los calculos mmostrados a continuacion:

La corriente dada por el transmisor en funsion de la presion, se ve reflejada en las siguientes graficas, dado que se tomaron medidas de manera ascendente y de manera descendente:

GRAFICA ASCENDENTE

Posteriormente, se presentan las tablas de datos y sus respectivas graficas:

GRAFICA DESCENDENTE

Gráficas de errores:

A continuación se muestran las graficas de los errores de lianealidad, para las graficas tanto ascendente como descendente de corriente Vs. presión:

Y para las medidas descendentes tenemos: