Calibración del Interruptor de Presión
Los interruptores de presión son instrumentos muy comunes en la industria de procesos, y hay varios tipos de interruptores de presión disponibles. Al igual que muchos instrumentos, los interruptores de presión deben calibrarse para garantizar su precisión y fiabilidad. Los interruptores son un poco más difíciles de calibrar que los transmisores. El tipo incorrecto de calibración puede causar muchos errores en el resultado de la calibración. En este artículo, veremos cómo calibrar correctamente los interruptores de presión.
Antes de apresurarnos en el proceso de calibración, discutamos algunas características y terminología fundamentales de los interruptores de presión.
¿Cómo funciona un interruptor de presión?
Dicho brevemente, un interruptor de presión es un instrumento que mide la presión y que tiene una función de interruptor eléctrico programada para funcionar a una presión determinada.
Por ejemplo, se puede configurar de manera que cuando no hay presión conectada (abierta a la atmósfera) el interruptor se cierre, pero cuando la presión aumenta hasta 10 psi, el interruptor se abre. Una vez más, cuando la presión cae por debajo de 10 psi, el interruptor se cierra.
Terminología del interruptor de presión
Primero hablemos brevemente de la terminología relacionada;
Normalmente abierto / normalmente cerrado
Algunos interruptores tienen los terminales del interruptor abiertos cuando no se conecta presión, llamados normalmente abiertos (NO) o un interruptor de cierre. Lo contrario es el interruptor normalmente cerrado (NC) o de apertura. La selección depende del tipo de circuito que desee conducir con el interruptor.
¿Qué es «normalmente»? Existe cierto debate sobre la definición del interruptor normalmente abierto/cerrado. Más comúnmente se define como el estado en el que se encuentra la salida del interruptor de presión cuando no está conectado a ninguna presión, es decir, no tiene estimulación física.
Otros pueden definir el estado «normal» como el estado en el que se encuentra el interruptor durante el funcionamiento normal del proceso (sin disparo).
Un interruptor normalmente abierto está abierto cuando no hay presión conectada. Cuando se aplica suficiente presión, el interruptor se cierra:
Un interruptor normalmente cerrado se cierra cuando no se conecta presión. Cuando se aplica suficiente presión, el interruptor se abre:
Un interruptor siempre tendrá una banda muerta, que es la diferencia entre los dos puntos de operación (puntos de apertura y cierre). Se requiere banda muerta, porque si un interruptor se abriera y cerrara en el mismo punto, podría comenzar a oscilar cuando la presión esté en ese límite. Además, podía controlar el circuito encendido y apagado con una alta frecuencia si no había banda muerta. Por ejemplo, un interruptor de presión de cierre (NO) puede cerrarse a una presión de 10 psi y abrirse de nuevo a una presión de 9,5 psi, por lo que hay una banda muerta de 0,5 psi.
Algunos interruptores funcionan a presión ascendente, otros con presión descendente. Claro, siempre obtienes una de las funciones con ascenso y otra con caída, pero la función primaria deseada ocurre en una dirección.
Hay interruptores de presión que funcionan con diferentes tipos de presión: presión manométrica, absoluta, diferencial o de vacío.
Algunos interruptores más antiguos son mecánicos (o incluso neumáticos), por lo que dentro del interruptor la presión está causando que el interruptor cambie su estado. La mayoría de los tipos más nuevos son electrónicos o digitales, por lo que miden la presión y controlan la salida del interruptor en consecuencia. Muchos interruptores modernos son programables, por lo que es fácil configurar los puntos de operación deseados. Mientras que los interruptores mecánicos no necesitan ninguna fuente de alimentación, los eléctricos deben tener una.
Al seleccionar el tipo de interruptor, se debe considerar el estado de modo que si falla la fuente de alimentación o se suelta un cable, el estado del interruptor debe permanecer seguro. Y en el caso de un interruptor de seguridad, debe configurarse de modo que, en caso de que se suelte un cable, se encienda la alarma. Por ejemplo, si es un interruptor normalmente abierto (de cierre), no notará nada si el cable se suelta, el interruptor sigue abierto, pero no realizará la acción deseada cuando el interruptor se cierre. Así que, en general, debe diseñarlo para que sea a prueba de fallos.
También hablamos de interruptores secos y húmedos. Un interruptor seco tiene las conexiones abiertas o cerradas, por lo que funciona como un interruptor mecánico. Un interruptor húmedo tiene dos valores de voltaje diferentes que representan los dos estados de salida.
La salida de un interruptor húmedo eléctrico puede ser una señal de voltaje con dos niveles, una señal de corriente o una señal de tipo colector abierto.
A veces, la función de interruptor también se puede realizar en el sistema de control, midiendo la señal de corriente de un transmisor y programando la función similar a un interruptor para controlar algo en función del nivel de señal.
En la práctica, los interruptores industriales a menudo tienen contactos de interruptor doble que se pueden programar por separado. Estos pueden ser los puntos Lo y Hi normales, pero también los puntos» Lo Lo «y» Hi Hi». Mientras que Lo y Hi son los puntos de control normales, Lo Lo y Hi Hi son límites de alarma que controlarán las actividades de alarma más graves.
Interruptores de presión de seguridad
Los interruptores de seguridad son interruptores utilizados en los sistemas instrumentados de seguridad (SIS), y estos interruptores tienen ciertas clasificaciones de seguridad. Además, la calibración de estos interruptores de seguridad está regulada.
Una gran diferencia con estos interruptores es que estos interruptores permanecen estáticos la mayor parte del tiempo sin funcionar. Por lo tanto, no se abren y cierran en uso normal, solo esperan si se cumple el nivel de alarma de seguridad y luego funcionan.
Como estos interruptores funcionan muy raramente, existe el riesgo de que se atasquen y no funcionen cuando deberían.
Al calibrar, no utilice estos interruptores de seguridad antes de la calibración, sino que capture el primer punto cuando el interruptor funcione. Puede suceder que la primera operación requiera más presión que las operaciones después de unos pocos ejercicios.
Los interruptores normales normalmente se activan unas cuantas veces antes de la calibración, pero eso no se debe hacer para los interruptores de seguridad.
En un interruptor de seguridad, el punto de operación es crítico, pero a menudo el punto de retorno no es tan relevante y puede que ni siquiera requiera ser calibrado.
Cómo calibrar interruptores de presión
Ahora, vamos (¡finalmente!) analice cómo calibrar los interruptores de presión.
Preparaciones & seguridad
Si el interruptor está instalado en el proceso, es muy importante asegurarse de que esté aislado de la línea de presión. También debe asegurarse de desconectar cualquier circuito que el interruptor esté controlando : no desea que las válvulas grandes comiencen a abrirse/cerrarse, ni que las bombas comiencen a funcionar, ni que generen una alarma de seguridad.
Algunos interruptores pueden tener voltaje de red, u otro voltaje peligroso, a través de los terminales del interruptor cuando se abren, así que asegúrese de que esté aislado.
Rampa de presión
Para calibrar un interruptor de presión, debe proporcionar una rampa de presión que cambie lentamente y se mueva a través de los puntos de operación del interruptor. Dependiendo del tipo de interruptor, primero debe suministrar una presión adecuada para iniciar la calibración.
A menudo puede comenzar desde la presión atmosférica, pero en algunos casos, necesita bombear una alta presión y comenzar a disminuir lentamente la presión hacia el punto de operación. O es posible que necesite proporcionar una aspiradora para comenzar. Esto depende del interruptor a calibrar.
Hay diferentes formas de proporcionar la presión de entrada. Puede usar una bomba manual de calibración con un control de ajuste fino, puede usar el suministro de aire de taller con un controlador de presión preciso o puede usar un controlador de presión automático.
Es vital proporcionar una rampa de presión lenta para que pueda ver la presión precisa por la que funciona el interruptor. Si la presión cambia demasiado rápido, no puede capturar con precisión el punto de presión cuando el interruptor funciona.
Ciertamente, algunas herramientas (como el Beamex MC6) pueden capturar automáticamente la presión exacta durante el mismo momento en que el interruptor cambió su estado.
De todos modos, recuerde cambiar la presión muy lentamente cuando se acerque a los puntos de operación del interruptor. Puede cambiar la presión más rápido cuando aún no está cerca de los puntos de operación.
Medición de la salida del interruptor
Necesita alguna herramienta para medir los terminales del interruptor. Si se trata de un interruptor seco, con una salida abierta y cerrada, puede usar un medidor de ohmios. Si la salida es eléctrica, necesitará encontrar una herramienta que pueda medir la salida. En algunos casos, puede ser un medidor de voltaje o un medidor de corriente. Para salidas eléctricas, a veces es un poco difícil encontrar cómo medir la salida. De todos modos, debería ser capaz de reconocer los dos estados de la salida y ver cuándo cambia el estado.
Con algunas herramientas, puede programar un nivel de disparo que se adapte al interruptor en cuestión, lo que permite capturar automáticamente el cambio de estado. Así es como funciona el Beamex MC6.
Captura de los puntos de operación
En la calibración del interruptor, debe capturar la presión de entrada en el mismo momento en que cambia el estado de salida.
Puede intentar capturar la presión de entrada manualmente, por ejemplo, cuando cambia el estado del interruptor, detiene la rampa y mira cuál es la presión de entrada (en el dispositivo/calibrador que está midiendo la presión de entrada). Lo más probable es que haya algún retraso en sus reflejos, por lo que la presión ya es diferente de lo que era durante el momento de operación del interruptor. Esa es la razón principal por la que debe proporcionar una presión de entrada muy lenta, por lo que no ha cambiado mucho durante el retraso de sus reflejos.
Algunos dispositivos pueden capturar la presión de entrada automáticamente en el mismo momento en que la salida del interruptor cambia su estado. No hace falta decir que la familia de calibradores Beamex MC6 puede hacer eso… 🙂
El MC6 puede interpolar entre las lecturas de medición de presión. Déjame explicarte; un dispositivo de medición de presión digital mide la presión unas cuantas veces por segundo. Puede ocurrir que el interruptor funcione entre las dos lecturas de medición de presión consecutivas. En ese caso, el MC6 observa la marca de tiempo de la operación del interruptor e interpola entre los dos resultados de medición de presión consecutivos para obtener el valor de presión exacto durante el momento de operación del interruptor.
Salida retardada
Algunos interruptores industriales pueden tener un retardo agregado a la salida para que no funcione demasiado rápido. Debe averiguar si su interruptor tiene retardo, ya que entonces la calibración debe hacerse incluso más lenta de lo normal.
Con un retardo añadido, para cuando la salida cambia, la presión de entrada ya está lejos del punto que realmente activó la salida para cambiar.
Pasos en la calibración del interruptor de presión:
Aquí hay una lista condensada de pasos en la calibración del interruptor de presión:
- Despresurizar & desconecte por seguridad.
- Conecte la fuente de presión y el calibrador de presión a la entrada del interruptor.
- Conecte el dispositivo para medir el estado de salida del interruptor.
- Ejercite el interruptor unas cuantas veces-bombee a presión completa y vuelva a cero. No con interruptores de seguridad!
- La bomba normalmente presiona cerca del punto de operación.
- Mueva la presión muy lentamente a través del punto de operación, hasta que la salida del interruptor cambie. Registre la presión de operación.
- Mueva la presión muy lentamente hacia el punto de retorno, hasta que el estado del interruptor cambie. Registre la presión de retorno.
- Hacer el número requerido de repeticiones: repita los dos pasos anteriores.
- Presión de ventilación.
- Desconecte el equipo de prueba.
- Interruptor de retorno de vuelta al servicio.
Naturalmente, debe documentar los resultados de calibración del interruptor.
Además, debe calcular los errores encontrados en la calibración y compararlos con la tolerancia máxima permitida para ese interruptor para ver si pasó o falló la calibración. En el caso de que el interruptor fallara en la calibración, debe ajustar el interruptor o reemplazarlo. Incluso si pasa la calibración, aún debe analizar qué tan grande fue el error. Si el error estaba cerca del límite de tolerancia, o si se había desplazado mucho desde la última calibración, es bueno ajustarlo para evitar un resultado fallido en la próxima calibración.
Y, como con todas las calibraciones, en función del historial de resultados de la calibración, debe considerar si se debe cambiar el período de calibración. No desea desperdiciar recursos en calibrarlo con demasiada frecuencia, pero tampoco desea calibrarlo tan raramente que obtenga un resultado de calibración fallido. De todos modos, un resultado de calibración fallido siempre debe iniciar una investigación de las consecuencias. Esto puede ser costoso e intensivo en trabajo.
Puede encontrar más discusiones sobre la frecuencia con la que se deben calibrar los instrumentos en esta publicación de blog:
- ¿Con qué frecuencia deben calibrarse los instrumentos?
Y las discusiones sobre la calibración de fallas y aprobaciones se pueden encontrar aquí:
- Incertidumbre de calibración para maniquíes – Parte 3: ¿Pasa o falla?
Documentación, trazabilidad metrológica, incertidumbre de calibración
Como la documentación se incluye en la definición formal de calibración, es una parte vital de cada calibración. Esto también es válido en la calibración de interruptores de presión. Normalmente, en forma de certificado de calibración.
El equipo de calibración utilizado debe tener una trazabilidad metrológica válida con respecto a las normas pertinentes; de lo contrario, la calibración no garantiza la trazabilidad en la calibración del interruptor. Puede encontrar más información sobre la trazabilidad metrológica aquí:
- Trazabilidad metrológica en la Calibración – ¿Es posible rastrearlo?
La incertidumbre de calibración es una parte vital en cada calibración. Si el equipo de calibración (y el método y proceso de calibración utilizados) no es lo suficientemente preciso para la calibración del interruptor de presión, entonces la calibración no tiene mucho sentido. Quiero decir, cuál es el punto de usar un calibrador de precisión del 2% para calibrar un instrumento de precisión del 1%.
Obtenga más información sobre la incertidumbre de calibración aquí:
- Incertidumbre de calibración para maniquíes – Parte 1
También tenemos una entrada de blog anterior que incluye un breve video sobre la calibración del interruptor de presión aquí:
- Cómo calibrar un interruptor de presión (vídeo)
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Solución Beamex para calibración de interruptores de presión
Como adivinaría, Beamex ofrece soluciones para calibración de interruptores de presión.
Nuestra familia de calibradores MC6 puede realizar calibraciones documentadas de interruptores de presión, ya sea de forma semiautomática con una bomba de calibración o totalmente automática con un controlador de presión.
Puede cargar los resultados de calibración del interruptor de presión del calibrador al software de gestión de calibración para obtener documentación sin papel.
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