Ingeniería Electrónica · 2013
Diseño de un módulo de ensayo para la medición de la variable presión, con la implementación de un circuito básico de presión relativa para el Laboratorio de Instrumentación de la Universidad Pontificia Bolivariana
Se realizó el diseño y montaje de un módulo para la medición de la variable presión, la cual se hizo por medio de equipos mecánicos entre los que se encuentran, manómetros de diferentes escalas, bombas manuales que permite el suministro de aire y válvulas reguladoras; también se utilizaron equipos eléctricos, entre estos un calibrador de procesos, un transmisor indicador de presión relativa y un transmisor indicador de presión diferencial; los transmisores permiten realizar supervisión y configuración remota de datos por medio de un lazo de corriente 40-20 mA sobre la cual modula el protocolo HART. Para el módulo, se generó una guía que brinda toda la información para realizar una conexión con el protocolo HART y realizar procedimientos de medición; al implementar esta comunicación se pueden manipular características y datos de uno o más transmisores inteligentes desde un ordenador, y al mismo tiempo obtener información de las variables que podrían ser tomadas directamente de un proceso. La guía, también brinda información que permite realizar una calibración a los equipos que se encuentran en el lazo de presión, para esta actividad es tomado como patrón el calibrador de procesos, ya que es un equipo que cuenta con las características de fabricación que garantizan cierta confianza en la medida de la variable presión. El diseño preliminar del módulo de presión fue realizado con ayuda de la herramienta SolidWorks, la cual brinda valiosas ventajas al permitir realizar esquemas de tipo CAD en 3D, de los equipos y accesorios utilizados en el diseño de manera muy detallada.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 23
- PRESIÓNp. 24
- DEFINICIÓN:p. 24
- UNIDADES DE LA VARIABLE PRESIÓNp. 24
- Libra Por Pulgada Cuadrada (psi)p. 25
- Atmósferap. 25
- Torrp. 25
- Bariap. 26
- Kilogramo-Fuerza Por Centímetro Cuadrado o Milímetro De Columna De Agua a 4°Cp. 26
- TIPOS DE PRESIÓN:p. 26
- Presión Atmosféricap. 26
- Presión Relativap. 26
- Presión Absolutap. 27
- Presión Diferencialp. 28
- CLASIFICACIÓN DE ELEMENTOSp. 28
- Instrumentos Mecánicosp. 28
- Elementos Primarios de Medición Directap. 28
- Elementos Primarios Elásticos Comunesp. 32
- Elementos Electromecánicosp. 36
- Medidores de Esfuerzop. 36
- Transductores de Presión Resistivosp. 37
- Transductor de Presión Capacitivo:p. 37
- Transductor de Presión Magnético:p. 38
- Transductor Piezoeléctrico:p. 38
- TRANSMISORES DE PRESIÓN:p. 39
- Transmisores Neumáticos:p. 40
- Transmisores Electrónicos:p. 40
- Transmisores Digitalesp. 41
- Protocolo HART y Lazo de Control 4 a 20 mAp. 42
- METROLOGÍA, NORMAS Y ESTÁNDARESp. 51
- METROLOGÍAp. 129
- Metrología Legalp. 52
- Metrología Industrialp. 52
- Metrología Científicap. 52
- VOCABULARIO METROLÓGICOp. 52
- Magnitudp. 53
- Unidad de Medidap. 53
- Mediciónp. 53
- Dispositivo de Medidap. 53
- Instrumento de Medida con Dispositivo Indicadorp. 53
- Instrumento de Medida con Dispositivo Visualizadorp. 53
- Intervalo de Medidas:p. 53
- Resoluciónp. 54
- Transductor de Medida:p. 54
- Patrón de Medidas:p. 54
- Calibraciónp. 54
- Ajustarp. 54
- Ajuste De Cero De Un Sistema De Medida:p. 54
- Trazabilidad Metrológica:p. 55
- Incertidumbre de Medida:p. 55
- Repetibilidad de Medidap. 55
- NORMA:p. 55
- Tipos de Norma:p. 56
- Normas Aplicadas en el Diseño del Bancop. 56
- NORMALIZACIÓNp. 61
- Organismos Internacionales de Normalización y Estandarizaciónp. 61
- Organismos Regionales de Normalización y Estandarizaciónp. 62
- Organizaciones Privadas de Normalización y Estandarizaciónp. 62
- Organismo Nacional de Normalización y estandarizaciónp. 62
- ESTANDARIZACIÓNp. 63
- ACREDITACIÓNp. 63
- Organismos Internacionales de Acreditaciónp. 63
- Organismo Nacional de Acreditaciónp. 64
- CERTIFICACIÓNp. 65
- DISEÑO E INGENIERÍA DE DETALLEp. 66
- ZONA DE TRABAJOp. 66
- Parámetros del Laboratorio de Instrumentaciónp. 67
- Transmisor Indicador de Temperatura y Humedad Relativap. 67
- Relojp. 68
- SELECCIÓN DE EQUIPOSp. 70
- Transmisor Smar LD291p. 70
- Transmisor Smar LD301p. 72
- Manómetrosp. 73
- Tubo de PFAp. 75
- Válvulas de Agujap. 76
- Reguladores de Presiónp. 77
- Filtro Regulador de Presiónp. 78
- Suministros de Airep. 79
- Sistema de Suministro de Aire de Instrumentos Edificio Kp. 79
- Bomba Manual Fluke 700 PTPKp. 80
- Racor Recto Metálicop. 81
- Fuente Externa de 24 Vdcp. 82
- Calibrador de Procesos Fluke 726p. 83
- Módulo de Presión Fluke 700p06p. 83
- Interfaz USB de Calibración Vía HART DDCON100p. 84
- DISEÑO DEL MÓDULO Y CIRCUITO BASICO DE ENSAYOp. 85
- Criterios de Diseñop. 87
- Condiciones Ambientalesp. 87
- Equipos y Dispositivos de Mediciónp. 87
- Aspecto Ergonómico del Diseñop. 89
- Tipos de Pruebap. 89
- Pruebas de Repetibilidad e Histéresisp. 89
- Preoloadp. 89
- Prueba de Rstanqueidadp. 89
- Pruebas de Ajuste y Medición Utilizando el Lazo de 4 a 20 mA con Protocolo HARTp. 90
- Diseño Mecánico del Módulop. 90
- SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOSp. 92
- NI CDAQ-9174, Chasis NI COMPACTDAQ USB 4 Ranurasp. 93
- Inspiron One 2330 con Energy Star 5.2p. 94
- Cotización del Sistema de Adquisición de Datosp. 95
- MANUAL Y GUÍA DE LABORATORIOp. 96
- MANUAL DEL CALIBRADOR DE PROCESO 726 FLUKE + MÓDULO 700P06p. 96
- Calibrador de Proceso 726 Flukep. 96
- Funcionamiento Básico:p. 100
- de la Pantallap. 101
- Medición de Corriente con Alimentación de Buclep. 102
- Medición de Parámetros Eléctricos en la Parte Inferior de la Pantallap. 102
- Medición de Presiónp. 103
- Puesta a Cero con Módulos de Presión Absolutap. 105
- Utilización del Modo Sourcep. 106
- Fuente de Corriente de 4 a 20 mAp. 106
- Simulación de un Transmisor de 4 a 20 mAp. 106
- Fuente de Otros Parámetros Eléctricosp. 107
- Fuente de Presiónp. 108
- Calibración de un Transmisor de Presiónp. 109
- Calibración de un Dispositivo I/Pp. 110
- MÓDULO DE PRESIÓN FLUKE SERIE 700p. 111
- GUÍA DE LABORATORIO DEL MÓDULO DE PRESIÓNp. 112
- Objetivosp. 113
- Procedimientop. 113
- Resultadosp. 121
- Conclusiones y Recomendaciones Sobre la Prácticap. 121
- RECOMENDACIONESp. 122
- CONCLUSIONESp. 124
- BIBLIOGRAFÍAp. 127
- Tabla 1. Parámetros en la norma 17025p. 69
- Tabla 2. Cotización Sistema de Adquisición de datosp. 95
- Tabla 3. Resumen funciones de fuente y mediciónp. 97
- Tabla 4. Parámetros de medida para presiónp. 97
- Tabla 5. Función de teclas ap. 99
- Tabla 6. Función de teclas bp. 99
- Tabla 7. Especificaciones funcionamiento módulo 700P06p. 112
- Tabla 8. Datos de Ascenso-Descenso de la Presiónp. 120
- Figura 1. Distribución en una superficiep. 24
- Figura 2. Clases de presiónp. 27
- Figura 3. Experimento de Torricellip. 29
- Figura 4. Manómetro de tubo en up. 30
- Figura 5. Manómetro de tubo inclinadop. 30
- Figura 6. Manómetro de tubo inclinadop. 31
- (b) Presión diferencialp. 32
- Figura 8. Tubo Bourdonp. 33
- Figura 9. Tubo Bourdon en espiralp. 33
- Figura 10. Elemento helicoidalp. 34
- Figura 11. Diafragma plano y onduladop. 35
- Figura 12. Diafragmasp. 35
- Figura 13. Fuellep. 35
- Figura 14. Galga extensiométricap. 36
- Figura 15. Transductor resistivop. 37
- Figura 16. Transductor capacitivop. 37
- Figura 17. Transductor magnéticop. 38
- Figura 18. Transductor piezoeléctricop. 39
- Figura 19. Evolución de las señalesp. 39
- Figura 20. Transmisor neumáticop. 40
- Figura 21. Transmisores electrónicosp. 41
- Figura 22. Señal electrónica de 4 a 20 mA cc o 1 a 5Vdcp. 41
- Figura 23. Comunicación punto a puntop. 43
- de 4 a 20 mAp. 44
- Figura 25. Dos canales de comunicaciónp. 49
- y un esclavop. 49
- Figura 27. Configuración Multipuntop. 50
- Figura 28. Evidencia visitas a laboratoriosp. 51
- Figura 29. Manómetro de pistónp. 59
- Figura 30. Transmisor de temperatura y humedadp. 68
- Figura 31. Reloj instalado en el laboratoriop. 69