¿Qué es Fieldbus y su Aplicación?

Resp. 14: Fieldbus: Corresponde a un «Bus de Campo» que básicamente es una forma de transmitir información de manera simplificada entre controladores e instrumentación de terreno. Por medio de él se pueden generar diversas topologías de red (anillo, árbol, cadena, etc.).

Los encargados de generar estos protocolos fueron un consorcio de empresas que desarrolló diversas actividades de investigación sin fines de lucro, logrando integrar las comunicaciones industriales dentro de una planta.

Ventajas de Usar Fibra Óptica en Comunicación de Datos

Resp. 15: Los buses de campo pueden ser soportados en diversos medios físicos como cableado estructurado, Bluetooth industrial, Ethernet, etc.

Sin embargo, durante los últimos años se ha masificado el uso de la fibra óptica como medio físico para la transmisión de datos en buses de comunicación, como por ejemplo el PROFIBUS, ya que dependiendo del tipo de fibra se pueden generar bidireccionalidad de datos, mejorar la velocidad de transferencia, evitar el ruido en la señal por exposición a electromagnetismo, entre otras.

Clasificación de Sensores de Temperatura

Resp. 16: Clasificación de los sensores de temperatura de acuerdo a su funcionamiento:

• De dilatación
• De cambio de estado RTD
• Radiación TERMOCUPLA
• Eléctrico PIROMETRO

Rango de Sensores de Dilatación

Resp. 17:

• A.- Dilatación de líquidos: -200°C a 700°C
• B.- Dilatación de gases: -200 °C a 700°C (Sin embargo, existen diversos modelos que difieren en el rango de escala máxima y/o escala mínima, lo cual dependerá del proceso en el cual se esté trabajando).
• C.- Dilatación de sólidos.

¿Qué es un RTD?

Resp. 18: RTD es el acrónimo de “Resistance Temperature Detector”. Es un detector de temperatura resistivo cuyo principio de funcionamiento es la variación de un valor de resistencia dependiendo del aumento o disminución de la temperatura.

Tipos de RTD

Resp. 19: Existen diversos tipos de RTD; sin embargo, mientras mayor precisión se necesite de la variable física, será necesario considerar un RTD de más hilos. Por ende, el RTD de 3 hilos cuenta con una precisión mayor que un RTD de 2 hilos.

Termocupla

Resp. 20: Corresponde a un tipo de transductor de temperatura formado por la unión de 2 metales que generan una diferencia de potencial en milivolts (mV) asociada al rango de medición de temperatura y con variación dependiendo del aumento o disminución de la temperatura.

Su limitación principal es el nivel de precisión, por lo que si se necesita medir de forma precisa, se debería considerar un RTD.

Existen diversos tipos de termocupla, tales como las tipo J, K, E, T, entre otras. La principal diferencia entre ellas es el rango de medición en el cual trabajan y los metales constructivos que generan la diferencia de potencial.

Cables de Extensión

Resp. 21: Los cables de extensión permiten llegar desde el elemento primario de medición (sensor) al transmisor, permitiendo la interconexión e intercambio de datos.

Sin embargo, cuando se utiliza una termocupla para medición de temperatura, es necesario considerar cables de compensación que permitan no perder la señal recabada de la variable física, señal que se puede perder por la distancia existente entre el sensor y el transmisor, la cual genera una caída de tensión. Esta caída de tensión tendría como efecto la pérdida de datos o que el controlador se quede sin referencia. En el caso de las termocuplas, es común que esto ocurra debido a que estas no necesitan ser alimentadas externamente como las RTD.

Colores y Letras según Normas Norteamericanas

Resp. 22: De acuerdo a la norma norteamericana, los colores y letras que se asignan a los siguientes TC son:

• Cromel alumel – K: amarillo
• Hierro-Constantan – J: negro
• Cobre-Constantan – T: azul
• Platino-platinorhodio – R: verde
• Tungsteno-tungstenorenio – G: rojo

Colores de Termocupla según Norma Inglesa

Resp. 23: Colores de termocupla según norma inglesa:

• Cromel alumel – K: rojo
• Hierro-Constantan – J: negro
• Cobre-Constantan – T: azul
• Platino-platinorhodio – R: verde
• Tungsteno-tungstenorhodio – G: rojo (usa norma AINSI)

Colores para Señalar el Terminal Negativo

Resp. 24: Colores usados para señalar el terminal negativo en las normas:

• Norteamericanas: rojo
• Inglesa: azul
• Francesa: según el color del capuchón
• DIN: rojo
• Japonesa: rojo

Ternicupla Cromel Alumen

Resp. 25: La ternicupla cromel alumen se indica con el color:

• Según norma francesa: morado
• Según norma inglesa: rojo
• Según norma japonesa: azul
• Según norma alemana: verde

Tipos de Tubos de Protección para RTD y TC

Resp. 26: Se utilizan encapsulados cerámicos o alguna aleación metálica resistente al medio donde va a medir la temperatura.

La ventaja es que trabaja con rangos de temperatura grandes. La desventaja es que al estar protegida disminuye su velocidad de respuesta.

Uso de Termocupla sin Tubo de Protección

Resp. 27: Se puede usar una termocupla sin tubo de protección cuando en el medio no exista un líquido conductor; la finalidad es mejorar el tiempo de respuesta.

Construcción de un Pirómetro

Resp. 28: Está formado por un lente de Pyrex, sílice o fluoruro de calcio que concentra la radiación del objeto caliente en una termopila formada por varios termopares PT-PT/RH de pequeñas dimensiones montadas en serie.

Rango: -50ºC a +5000ºC

¿Qué es una Termopila?

Resp. 29: Es una conexión en serie de varias termopares de forma que ante una diferencia de temperatura, se inducirá una corriente eléctrica que es proporcional a la corriente que se induce en todos los termopares a la vez. Se utiliza para transformar la energía térmica en energía eléctrica; pueden usarse fototransistores o fotodiodos.

Ventaja de un Pirómetro

Resp. 30: La ventaja más importante de un pirómetro es que son rápidos en su medición por ser muy sensibles a la variación de energía radiante y permiten medir sin tener contacto directo con el elemento.

Necesidad de un Tubo de Mira

Resp. 31: Es necesario un tubo de mira cuando el ambiente está muy contaminado por partículas en suspensión que pueden perturbar la medición de la temperatura.

Factor de Emisividad de los Cuerpos

Resp. 32: Es la proporción de radiación térmica emitida por una superficie u objeto debido a su temperatura.

• El que posee mayor emisividad es el cuerpo negro.
• Los que poseen menor emisividad son los metales pulidos.

Afectación del Factor de Emisividad en la Medición de Temperatura

Resp. 33: Al no ajustar correctamente el factor de emisividad, la medición de temperatura saldrá errónea.

Conversión de PSIG a PSIA

Resp. 34: 47 PSIA son 32.3 PSIG.

Conversión de PSIG a PSIA

Resp. 35: -10 PSIG son 4.69 PSIA.

Conversión de ATM a PSIA

Resp. 36: 1 ATM son 14.7 PSIA.

Sensor Común para Medir Presión

Resp. 37: El sensor comúnmente usado para medir e indicar la presión en terreno es la galga extensométrica, cuyo rango máximo es de 10 elevado a 6 PSIA.

Principio de Funcionamiento del Strain Gauge

Resp. 38: Se basa en la variación de longitud y diámetro, por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una presión.

Se instala en el objeto cuya deformación se quiere medir, mediante un adhesivo. Resisten altos impactos y vibraciones, son prácticos de usar y tienen láser para apuntar al objeto que se desea medir.

Función de la Lira o Cola de Chancho

Resp. 39: La función de la lira o cola de chancho es:

• Atenuar las vibraciones en la tubería.
• Atenuar la temperatura del fluido a medir.
• Atenuar la vibración de longitud producto de la temperatura de la tubería.

Sensor de Caudal Ultrasónico Doppler

Resp. 42: El principio de funcionamiento básico emplea el cambio de frecuencia (efecto Doppler) de una señal ultrasónica cuando es reflejada por partículas suspendidas o burbujas de gas (discontinuidades) en movimiento.

Requisitos del fluido: La tecnología actual exige que el líquido contenga al menos 100 partes por millón (PPM) de partículas suspendidas o burbujas de 100 micras o más.

Ventajas: Algunas ventajas de esta herramienta son: se puede medir velocidades de fluidos corrosivos sin contacto directo, el principio es independiente de las propiedades físicas del fluido (solo si es homogéneo) y no experimenta pérdidas de carga.

Sensores de Nivel Ultrasónico

Resp. 44: Los sensores de ultrasonidos o sensores ultrasónicos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios metros (4 como alcance máximo). El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar.

Utilizan ondas sonoras por encima de 20.000 Hz, más allá del alcance de la audición humana.

Consideraciones:

• ¿Qué voy a detectar (líquidos, sólidos, tipo de material, forma del objeto, etc.)?
• ¿Cuál es la composición del material del objeto?
• ¿A qué distancia se requiere la detección?