¿Por qué se utilizan filtros de entrada y filtros de salida en un sistema VFD?

Variadores de frecuencia y calidad de energía

¿Por qué se utilizan filtros de entrada y filtros de salida en un sistema VFD?

Un variador de frecuencia puede mejorar el control de un motor, pero también puede introducir perturbaciones en la red y esfuerzos eléctricos en el motor si la instalación no se diseña correctamente.

Los variadores de frecuencia, conocidos también como VFD, se utilizan ampliamente en la industria salvadoreña para controlar bombas, ventiladores, compresores, bandas transportadoras, extrusoras, sistemas de refrigeración y otros procesos automatizados.

Estos equipos permiten regular la velocidad del motor, disminuir esfuerzos mecánicos durante el arranque y optimizar el consumo energético en aplicaciones de torque variable.

Sin embargo, el funcionamiento electrónico del VFD puede generar perturbaciones tanto en la red eléctrica como en el motor alimentado.

Los dispositivos de entrada protegen la relación entre la red y el variador. Los dispositivos de salida protegen la relación entre el variador, el cable y el motor.

Ubicación de los filtros en el sistema

Cada elemento se instala en un punto diferente y responde a un problema específico.

Red eléctrica 208 V, 240 V, 460 V o 480 V

→

Filtro de entrada Reactancia, EMC o filtro armónico

→

Variador VFD Rectificador, bus DC e inversor

→

Filtro de salida Reactancia, dv/dt o filtro senoidal

→

Motor Carga mecánica y proceso

¿Cómo trabaja internamente un variador?

Un VFD convencional puede entenderse mediante tres etapas principales.

1

Rectificador

Convierte la corriente alterna de la red en corriente continua y puede generar armónicos de corriente en la alimentación.

2

Bus de corriente continua

Almacena y estabiliza la energía mediante capacitores y, en algunos equipos, mediante una reactancia DC.

3

Inversor PWM

Utiliza transistores de potencia para generar pulsos que controlan la velocidad y el torque del motor.

Dos lados diferentes, dos problemas diferentes

No debe confundirse el problema de armónicos en la entrada con el problema de dv/dt y reflexiones de onda en la salida.

IN

Lado de entrada

El rectificador del VFD toma corriente de forma no senoidal y puede afectar la calidad de energía del sistema.

• Armónicos de corriente.
• Distorsión del voltaje.
• Picos y transitorios de red.
• Interferencia electromagnética conducida.
• Esfuerzo sobre el rectificador y el bus DC.
• Interacción con bancos de capacitores.

OUT

Lado de salida

La señal PWM genera cambios rápidos de voltaje y puede producir estrés eléctrico en el motor y el cableado.

• Alta tasa de cambio de voltaje, dv/dt.
• Picos en las terminales del motor.
• Reflexiones de onda en cables largos.
• Estrés en el aislamiento.
• Corrientes en rodamientos.
• Ruido e interferencia electromagnética.

Dispositivos instalados en la entrada del VFD

No todos los elementos de entrada cumplen la misma función.

Reactancia de línea

Se conecta en serie entre la red y el variador para aumentar la impedancia del circuito.

• Reduce parcialmente los armónicos de corriente.
• Limita picos y cambios bruscos de corriente.
• Ayuda a proteger el rectificador.
• Reduce el esfuerzo sobre el bus DC.
• Puede ser de 3 % o 5 % de impedancia.

Una reactancia no elimina completamente los armónicos. Solamente reduce su severidad.

Choque de corriente continua

Algunos VFD incorporan una reactancia dentro del bus DC.

• Suaviza la corriente hacia los capacitores.
• Reduce parte de la distorsión de entrada.
• Mejora la vida útil del bus DC.
• Puede evitar instalar una reactancia externa innecesaria.

Siempre debe revisarse el manual para confirmar si el variador ya incluye este elemento.

Filtro EMC o RFI

Está diseñado para reducir ruido eléctrico de alta frecuencia que puede regresar hacia la red.

• Reduce interferencias en PLC y sensores.
• Ayuda a proteger comunicaciones industriales.
• Disminuye ruido conducido por la alimentación.
• No reemplaza un filtro armónico.

Un filtro EMC y una reactancia de línea no son equivalentes.

Filtro armónico

Se utiliza cuando la distorsión armónica debe reducirse a niveles específicos.

• Puede ser pasivo o activo.
• Se utiliza con alta concentración de VFD.
• Reduce calentamiento en transformadores y conductores.
• Puede mejorar el comportamiento de la red interna.

Su selección debe basarse en mediciones, cálculos y estudio de calidad de energía.

Dispositivos instalados en la salida del VFD

Su objetivo es reducir los efectos de la conmutación PWM sobre el motor.

Reactancia de salida

Añade inductancia entre el VFD y el motor.

• Limita cambios bruscos de corriente.
• Reduce parcialmente el dv/dt.
• Puede ayudar con motores de baja inductancia.
• Puede utilizarse en sistemas con varios motores.

No elimina completamente los picos ni las reflexiones de onda.

Filtro dv/dt

Reduce la velocidad de subida del voltaje y limita los picos que llegan a las terminales del motor.

• Protege el aislamiento de los devanados.
• Es recomendable en cables largos.
• Ayuda con motores antiguos o rebobinados.
• Es especialmente importante en sistemas de 460 V o 480 V.

Es una solución más específica que una reactancia de salida convencional.

Filtro senoidal

Convierte la señal PWM en una forma de onda mucho más cercana a una señal senoidal.

• Reduce significativamente el dv/dt.
• Disminuye el ruido del motor.
• Reduce el estrés dieléctrico.
• Permite proteger motores no diseñados para VFD.
• Puede permitir distancias mayores, según el fabricante.

Debe seleccionarse por corriente, voltaje, frecuencia y compatibilidad, no solamente por HP.

Filtro de modo común

Se enfoca en reducir corrientes y ruido de alta frecuencia hacia tierra.

• Reduce corrientes en rodamientos.
• Disminuye interferencia electromagnética.
• Protege sensores y comunicaciones cercanas.
• Puede combinarse con filtros dv/dt o senoidales.

Debe acompañarse de una correcta puesta a tierra y terminación de pantallas.

Comparación rápida de dispositivos

Esta tabla resume la función principal de cada elemento.

Dispositivo	Ubicación	Problema principal	Protección o beneficio
Reactancia de línea	Entrada	Armónicos y transitorios	Reduce parcialmente armónicos y limita picos de corriente.
Filtro EMC	Entrada	Ruido de alta frecuencia	Reduce interferencias en PLC, sensores y comunicaciones.
Filtro armónico	Entrada	Distorsión armónica elevada	Reduce THDi y mejora la calidad de energía.
Reactancia de salida	Salida	Cambios bruscos de corriente	Proporciona protección básica y añade inductancia.
Filtro dv/dt	Salida	Picos y alto dv/dt	Protege el aislamiento del motor.
Filtro senoidal	Salida	Señal PWM y cables largos	Entrega una señal cercana a senoidal y reduce estrés eléctrico.
Filtro de modo común	Salida	Corrientes hacia tierra	Reduce interferencia y corrientes en rodamientos.

¿Qué puede ocurrir si no se evalúa correctamente el sistema?

La ausencia de filtros no siempre genera una falla inmediata, pero puede reducir la vida útil de los equipos.

H

Armónicos elevados

Pueden calentar transformadores, conductores y equipos conectados a la red.

V

Picos de voltaje

Pueden deteriorar el aislamiento de los devanados del motor.

R

Reflexiones de onda

Se incrementan cuando existe una distancia considerable entre VFD y motor.

B

Daño en rodamientos

Las corrientes de modo común pueden producir picaduras y desgaste prematuro.

E

Interferencias

Sensores, señales analógicas y comunicaciones pueden presentar fallas.

P

Paros inesperados

El sistema puede presentar disparos, alarmas y comportamiento inestable.

Ejemplo en una planta industrial salvadoreña

Supongamos que se instala un VFD de 50 HP, 480 V, para controlar una bomba ubicada a 120 metros del tablero principal.

1

El variador se alimenta desde un transformador con alta capacidad de cortocircuito.

2

En el mismo tablero existen varios variadores y un banco de capacitores.

3

El motor fue rebobinado y no se conoce el nivel de aislamiento actual.

4

La distancia entre VFD y motor aumenta el riesgo de reflexiones de onda.

5

Existen señales analógicas cercanas al recorrido del cable de potencia.

6

Podría requerirse reactancia de entrada, filtro dv/dt y cable apropiado para VFD.

Errores frecuentes en instalaciones con variadores

Muchos problemas se originan por una selección incompleta o por no revisar las recomendaciones del fabricante.

!

Instalar una reactancia sin verificar si el variador ya incorpora un choque interno.

!

Confundir un filtro EMC con un filtro de armónicos.

!

Utilizar una reactancia de salida cuando realmente se necesita un filtro dv/dt.

!

Ignorar la longitud del cable entre el variador y el motor.

!

Instalar cable convencional sin revisar apantallamiento, aislamiento y puesta a tierra.

!

Conectar bancos de capacitores entre la salida del VFD y el motor.

!

Seleccionar el filtro solamente por HP y no por corriente, voltaje y frecuencia.

!

No separar los conductores del motor de las señales analógicas y comunicaciones.

Antes de seleccionar un filtro, verifique

La selección debe realizarse considerando el sistema completo.

✓

Marca y modelo exacto del VFD.

✓

Corriente nominal del motor.

✓

Voltaje de alimentación.

✓

Frecuencia de salida requerida.

✓

Frecuencia de conmutación configurada.

✓

Longitud y tipo de cable.

✓

Estado y antigüedad del motor.

✓

Presencia de bancos de capacitores.

✓

Calidad de la puesta a tierra.

✓

Distorsión armónica existente.

¿Todos los VFD necesitan filtros?

No necesariamente. Los filtros deben instalarse cuando existe una condición técnica que justifica su uso. La mejor solución no es agregar componentes por costumbre, sino identificar el problema y seleccionar el dispositivo adecuado.

¿Su sistema VFD presenta armónicos, fallas de motor o interferencias?

En Mechatronics Solution podemos evaluar la alimentación, el variador, la longitud del cable, la condición del motor y la calidad de energía para recomendar la solución adecuada.

Solicitar evaluación técnica Llamar al 2268-7186

ESPAÑA INSTAURA UNA NUEVA ESTRUCTURA DE TARIFA ELECTRICA.

Nueva estructura de tarifa eléctrica

Resumen: La nueva estructura de las tarifas eléctricas entrará en vigor el 1 de abril de la mano del Ministerio para la Transición Ecológica. Este método para calcular los cargos del sistema que se unirá al método de peajes, dejará en las manos del ciudadano y de sus hábitos de consumo, ahorrar más o menos en su factura de la luz e incentivará, en forma de ahorros, los consumos en horas nocturnas y todos los sábados, domingos y festivos.

💡 Nueva estructura

La nueva estructura de tarifas se recoge en la circular 3/2020 de la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC), por la que se establece la metodología para el cálculo de los peajes de transporte y distribución de electricidad.

📈 Tarifa 2.0TD

Así, a partir de abril las tarifas de acceso se convertirán en una sola, llamada 2.0TD, que tendrá dos términos de potencia y tres de energía. El consumidor podrá elegir tener dos potencias contratadas, una para el periodo punta y otra para el valle (resto de horas). Por tanto, pagará un peaje de acceso distinto para cada uno de esos tramos.

⚠️ Horarios:

Las horas punta serán entre las 10.00 horas y las 14.00 horas de la mañana y entre las 18.00 horas y las 22.00 horas. En cuanto a las horas valle, éstas serán entre las 8:00 horas y las 10:00 horas, entre las 14:00 horas y las 18:00 horas y entre las 22:00 horas y las 24:00 horas.

Finalmente, el horario más barato será entre las 24:00 horas y las 8:00 horas. Además, los fines de semana y festivos también se contarán como horas valle. Así, pueden dejar las lavadoras para el fin de semana.

¿Qué es una hora valle?

Para una determinada actividad la hora valle, antónimo de hora punta, se refiere a las horas en las que regularmente se produce un menor consumo o uso.

🧩 El mercado libre

El concepto de mercado libre significa que el precio lo fijará la empresa, lo publicitará y lo pondrá en el contrato, así que sabrá exactamente cuánto le va a costar cada kWh que consuma.

En el mercado libre (60% de los consumidores), los peajes de acceso se incluyen en el coste por potencia contratada y en el de la energía consumida, y deberán estudiar los productos ofrecidos por su comercializadora.

Ventajas: Precio fijo durante un período de tiempo. Suele incluir descuentos para rebajar el coste y el usuario conoce el importe desde el primer momento.

Desventajas: El precio puede ser más costoso, pues las comercializadoras prevén las variaciones anuales y se suelen incluir servicios de mantenimiento.

🗓 PVPC

En la tarifa regulada (PVPC) todos los conceptos vienen desgranados y se aplican de forma automática.

La tarifa PVPC es la tarifa de Precio Voluntario para el Pequeño Consumidor. Esta es la tarifa de luz que pertenece al mercado regulado, es decir, la que tiene unos precios de la luz fijados por el Gobierno.

Ventajas: Pensada para proteger al consumidor ya que el precio está regulado y es público (no incluye servicios de mantenimiento).

Desventajas: La factura de los clientes con tarifa PVPC cambiará según el momento del día en que más luz consuman, no hay un precio fijo para un periodo de facturación, el cliente desconoce el coste de la energía. Asimismo, no se aplican descuentos al precio establecido y la inestabilidad al tener que comprobar los precios para adaptar el consumo.

Escrito por raquelp

Fuente : https://www.companias-de-luz.com/nueva-estructura-de-tarifa-electrica/

FABRICACIÓN DE MAQUINAS EMBOLSADORAS AGUA

ASUNTO: SUMINISTRO DE MAQUINA EMBOLSADORA DE AGUA.

 

● Tanque de 20 galones.

● Partes en contacto con el producto en acero inoxidable.

● Sistema de calor permanente

● Mecanismo para alta velocidad

● Fotocelda (opcional)

● Controlada por P.L.C.

● Sensores de avance, cerrado y abierto de mordaza

● Velocidad 90 bolsas por minuto.(Garantizado).

● Voltaje 220 v. Monofásico

● Potencia 1.5 kilowatts 2  Motores.

● Peso aprox. 1,500 lbs.

●No necesita de aire comprimido.

 

 

Tiempo de entrega: 8 Semanas hábiles de trabajo

CALIBRACION DE TRANSMISORES Y TRANSDUCTORES.

SENSOR: La palabra se usa por extensión toda una serie de aparatos y dispositivos. Sin embargo entrando mas en detalle se puede decir que el sensor en sí es el elemento primario de medición. Para el caso de una medición de caudal por ejemplo lo puede ser una placa orificio, venturi, tobera, turbina, etc. Como se ve, el elemento primario o Sensor toma una cierta magnitud que saca del proceso y en consecuencia de ella nos da otra magnitud física que podremos aprovechar para obtener la información que queremos que en definitiva es la medición. 

TRANSMISOR:

 Se conoce como transmisor en el campo de la instrumentación y control al conjunto acondicionador de señal, en casos integrado al sensor y en otros como un dispositivo independiente conectado al sensor mediante conductores eléctricos, caños etc. 

TRANSDUCTOR:

 Es el instrumento o dispositivo capaz de transformar la energía disponible en una magnitud física dada en otra magnitud, física que el sistema pueda aprovechar para realizar su objetivo de medición y control. Se usan por ejemplo para pasar de magnitudes acondicionadas en presión a corriente o tensión y modernamente a variables digitales para buses de campo. También se podría llamar Transductor al conjunto Sensor Transmisor, pues toma la magnitud del proceso y la traduce a una variable normalizada para el sistema de control. Tengamos en cuenta que el acondicionamiento linealiza, compensa las derivas por temperatura tanto de sensibilidad como de cero etc.

 RANGO: 

Es el conjunto de valores comprendidos entre los limites ( Superior e Inferior) que es capaz de medir el instrumento al que nos referimos, dentro de los límites de exactitud que se indican para el mismo. Se indica por los valores Superior e Inferior, antes mencionados. 

RESOLUCIÓN:

 Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir una salida perceptible en el instrumento. Se expresa en general como un porcentaje del Límite Superior de medición del instrumento ( valor a fondo de escala del mismo). 

ERROR: 

Se lo define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. El error tiene en general variadas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o Sistemáticos. Los que no se puede prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios.

 EXACTITUD:

 Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños. Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. La estadística (media en este caso) nos podrá acercar al valor verdadero. La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento. En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo.

 PRECISIÓN:

 Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del valor medido. Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto. La precisión está asociada a estadísticas como la varianza y el desvío standard. En la técnica se suele exigir que los valores de variables importantes para la calidad del producto se mantengan dentro de un campo dado por tres desvíos standard en mas o en menos del valor especificado, y estos desvíos deben ser pequeños para tener buena precisión.

 REPETIBILIDAD:

 Capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en sucesivas ocasiones bajo exactamente las mismas condiciones. Un detalle muy importante de esto es que se debe exigir que la medición se debe realizar con la variable en sentido creciente o decreciente pero no en ambos sentidos, pues en ese caso deja de ser Repetibilidad para ser

 HISTÉRESIS. Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la repetibilidad como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

 HISTÉRESIS :

 El amortiguamiento mas el rozamientos hace que haya un consumo de energía en la carga y descarga de los instrumentos. Es debido a eso que la curva de calibración ascendente no coincida con la descendente y eso es llamado HistéresisBaja Histéresis es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con la variable en sentido contrario (por ejemplo decreciente). Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la histéresis como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

 ÍNTER CAMBIABILIDAD: 

Cuando se hace referencia a la ínter cambiabilidad de instrumentos pueden aparecer varios aspectos. Respecto de la exactitud, si un instrumento de +/- 1% es reemplazado por otro con la misma exactitud, habida cuenta que los errores se pueden sumar en ciertas condiciones, al hacer el cambio diremos que podemos asegurar la medición en +/- 2%, si no tomamos recaudos especiales de calibración. Existen sin embargo aspectos industriales tales como: Compatibilidad Química de los materiales. Compatibilidad del sistema de comunicaciones o norma del instrumento. Otras son salvables con adaptaciones por ejemplo las conexiones físicas al proceso

 CALIBRACIÓN:

Una calibración del instrumento es un conjunto de valores de la relación entre la variable de entrada (del proceso) y la variable de salida (medición) ,donde se mantienen las restantes condiciones constantes. Como vemos habrá infinitas calibraciones si variamos las condiciones en las que se levanta la curva de calibración. Se trata de alguna forma de obtener expresiones que relacionen las variables externas que influyen en la obtención de la medición a fin de corregir la calibración en condiciones standard. Un ejemplo típico es la temperatura como variable que hace derivar las mediciones de otros parámetros en control de procesos. Con el avance de la era digital, se pueden almacenar varias calibraciones y dar la medición a través de rutinas de interpolación entre las mismas.

 SENSIBILIDAD:

 Es la variación en la salida del instrumento por unidad de variación de la variable del proceso (entrada), en definitiva se puede decir que es la ganancia del instrumento. El ideal es que la misma se mantenga constante. En general los elementos primarios presentan derivas de la sensibilidad con otras variables, fundamentalmente la temperatura, por lo que el acondicionamiento de señal que realiza el instrumento se debe encargar de compensar esas derivas. En muchos instrumentos industriales se mide también a la temperatura para realizar esta compensación. 

 ERROR DE SENSIBILIDAD:

 Como venimos mencionando la temperatura en general produce una deriva o variación de la sensibilidad del elemento primario. En gran medida esta deriva es compensada por el sistema electrónico de acondicionamiento de señales del instrumento. Los distintos primarios tienen una salida variable según la temperatura. En general esta característica se especifica mediante los denominados coeficientes de temperatura. Cuando se profundiza estos coeficientes, en lugar de ser constantes, pueden ser polinomios función de la temperatura de diversos grados.

 ERROR DE CERO: 

Aun cuando el valor de la variable del proceso esté en el mínimo del rango, donde la salida del instrumento debe ser el valor asociado al cero del rango ( en corriente por ejemplo 4mA), el instrumento marca a su salida un valor distinto de cero. Ese valor es el error de cero. En general existen en los instrumentos sistemas para anular, o compensar el error de cero, estos sistemas pueden ser ajustes mediante movimientos en el instrumento o bien por software.

 LINEALIDAD:

 En control clásico la linealidad se toma como un requisito puesto que toda la teoría se basa en ese tipo de dinámica de sistemas (ecuaciones diferenciales lineales). Si bien esto ha sido superado la falta de la linealidad siempre representa complicaciones por lo que: la linealidad de los instrumentos de medición y control siempre es una característica buscada. Si el proceso es lento respecto de la dinámica del instrumento se puede pensar que el mismo se establece en el valor de la medición a una velocidad mucho mayor que los cambios que puede efectuar la variable medida. En estas condiciones se puede considerar que el instrumento tiene una alinealidad estática es decir no tengo en cuenta su dinámica. Así puedo tener una curva de calibración levantada en condiciones estáticas y usarla para compensar las alienealiades del instrumento. En la práctica las compensaciones del sistema de acondicionamiento de señales llega a eliminar en gran medida los errores por alinealidad, pero en una cierta persisten, y se suelen expresar en valor porcentual de la máxima desviación respecto de la salida lineal en todo el rango del instrumento respecto del valor del fondo de escala del mismo. 

 RESPUESTA DINÁMICA 

Los diagramas de la respuesta del instrumento a frecuencias de entrada variables recorriendo todo el espectro presentados en forma logarítmica (Diagramas de Bode) dan una idea acabada de la capacidad del instrumento a responder con una magnitud de salida razonable (ganancia constante) y sin un retraso de fase notable. Tengamos en cuenta que el retraso de fase tiende a inestabilizar los lazos de control. Al rango de frecuencias donde se cumplen las condiciones arriba mencionadas se lo denomina “Ancho de banda”. Evidentemente si las señales a medir son de frecuencias muy bajas no interesará la característica de la respuesta dinámica del instrumento. En procesos donde las constantes de tiempo de las transferencias son grandes respecto de las de los instrumentos habituales no hace falta preocuparse por la respuesta dinámica de los mismos. En control de servomecanismos, ciencia espacial, robótica etc. comienza a aparecer la importancia de estas características.

 ESTABILIDAD:

La estabilidad de la exactitud calibrada se especifica como una garantía de funcionamiento, e influye en el precio , por ejemplo 1% OR por 5 años o 10 años. Es interesante destacar a que se refiere el 1% del que se habla. En general se refiere a la exactitud a lo largo del todo el rango del instrumento (Accuracy) y se puede especificar como ya mencionamos respecto de l valor medido (OR of reading) o bien del fondo de escala del instrumento (OFS of full scale) 

TRANSDUCTOR ACTIVO – PASIVO: 

Se dice de un transductor que es pasivo cuando no se alimenta de otra fuente que no sea la del mismo proceso que está midiendo. En cambio el activo es aquel que en general necesita menos energía del propio proceso a medir ya que tiene para su funcionamiento una fuente externa.

 INSTRUMENTO DE DEFLEXIÓN: 

En los instrumentos de deflexión la variable que activa el instrumento trabaja en contra de un efecto antagónico hasta que el equilibrio encontrado indique cuanto vale la variable medida

 INSTRUMENTOS DE BALANCE O DE DEFLEXIÓN NULA

:la variable que activa el instrumento se compensa con un mecanismo o circuito interno hasta que el equilibrio encontrado consigue una deflexión nula. El valor de la cantidad necesaria de compensación para conseguir la deflexión nula da el valor medido, en general este método puede ser mas sensible pues siempre trabaja en el entorno de cero La exactitud del instrumento de deflexión depende de la calibración del medio físico que se deflecta, (Resorte o Semejante). El Instrumento de Vuelta a Cero o Deflexión Nula es en general más preciso y trabaja en contra del patrón en forma directa.La desventaja de los métodos de medición de balanceo alrededor de cero aparece en las mediciones dinámicas cuando no se puede perder mucho tiempo en realizar el balanceo, con aplicación de sistemas electrónicos veloces esto es factible en mediciones cada vez mas exigentes. 

ENTRADAS DESEADAS:

 son las entradas al sistema de medición de las variables físicas que queremos medir. Influencia de Interferencias Electromagnéticas en la Medición Original de esta Figura Referencia Bibliográfica 1 

INTERFERENCIAS: 

Son entradas espúreas que el instrumento detecta sin la intención de hacerlo.

 ENTRADAS MODIFICANTES Y PERTURBACIONES:

 Son aquellas que causan variaciones en las entradas deseadas como así también en las interferencias 

AJUSTABILIDAD DE RANGO: 

Conocido como Rangeability: Es la relación entre el máximo valor de la variable medida respecto del mínimo sobre la cual se mantendrá la exactitud especificada del instrumento

 DIFERENCIA ENTRE RANGO Y SPAN:SPAN 

es la diferencia entre el límite de operación superior del instrumento y el inferior, en las condiciones que se necesitan para el control.(200ºC) 

El RANGO 

se indica por los dos valores extremos de la variable medida dentro de los cuales las mediciones que se desean realizar se encontrarán normalmente.( 100 – 300 C) Cuando se instala un instrumento y se conoce los límites dentro de los cuales tendrá que medir normalmente se lo ajusta para los mismos. El Span es el conjunto de valores en los que funcionará el instrumento. El ajuste de cero , muchas veces supresión hace que la salida mínima del instrumento comience en ese valor indicado. En el ejemplo 100 (puede ser una temperatura por ejemplo) Una salida Standard de control analógico en corriente de muchos instrumentos va de 4 a 20 mA. Si se ha suprimido el cero los 4 mA coincidirán con 100 y los 20 con 300 mientras que el Span de 16 mA corresponde a la diferencia de 200 . Se puede calibrar un Span menor que el máximo entonces se presenta lo que se denomina: 

TURN DOWN: 

Es la relación entre el Span Máximo y el Span Calibrado. Cuando los extremos del rango no coinciden con cero a la diferencia del límite inferior con cero se lo denomina elevación de cero si este está contenido dentro del rango, y supresión de cero si no lo está . 

CALIBRACION DE TRANSMISORES Y TRANSDUCTORES.

SENSOR: La palabra se usa por extensión toda una serie de aparatos y dispositivos. Sin embargo entrando mas en detalle se puede decir que el sensor en sí es el elemento primario de medición. Para el caso de una medición de caudal por ejemplo lo puede ser una placa orificio, venturi, tobera, turbina, etc. Como se ve, el elemento primario o Sensor toma una cierta magnitud que saca del proceso y en consecuencia de ella nos da otra magnitud física que podremos aprovechar para obtener la información que queremos que en definitiva es la medición. 

TRANSMISOR:

 Se conoce como transmisor en el campo de la instrumentación y control al conjunto acondicionador de señal, en casos integrado al sensor y en otros como un dispositivo independiente conectado al sensor mediante conductores eléctricos, caños etc. 

TRANSDUCTOR:

 Es el instrumento o dispositivo capaz de transformar la energía disponible en una magnitud física dada en otra magnitud, física que el sistema pueda aprovechar para realizar su objetivo de medición y control. Se usan por ejemplo para pasar de magnitudes acondicionadas en presión a corriente o tensión y modernamente a variables digitales para buses de campo. También se podría llamar Transductor al conjunto Sensor Transmisor, pues toma la magnitud del proceso y la traduce a una variable normalizada para el sistema de control. Tengamos en cuenta que el acondicionamiento linealiza, compensa las derivas por temperatura tanto de sensibilidad como de cero etc.

 RANGO: 

Es el conjunto de valores comprendidos entre los limites ( Superior e Inferior) que es capaz de medir el instrumento al que nos referimos, dentro de los límites de exactitud que se indican para el mismo. Se indica por los valores Superior e Inferior, antes mencionados. 

RESOLUCIÓN:

 Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir una salida perceptible en el instrumento. Se expresa en general como un porcentaje del Límite Superior de medición del instrumento ( valor a fondo de escala del mismo). 

ERROR: 

Se lo define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. El error tiene en general variadas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o Sistemáticos. Los que no se puede prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios.

 EXACTITUD:

 Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños. Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. La estadística (media en este caso) nos podrá acercar al valor verdadero. La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento. En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo.

 PRECISIÓN:

 Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del valor medido. Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto. La precisión está asociada a estadísticas como la varianza y el desvío standard. En la técnica se suele exigir que los valores de variables importantes para la calidad del producto se mantengan dentro de un campo dado por tres desvíos standard en mas o en menos del valor especificado, y estos desvíos deben ser pequeños para tener buena precisión.

 REPETIBILIDAD:

 Capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en sucesivas ocasiones bajo exactamente las mismas condiciones. Un detalle muy importante de esto es que se debe exigir que la medición se debe realizar con la variable en sentido creciente o decreciente pero no en ambos sentidos, pues en ese caso deja de ser Repetibilidad para ser

 HISTÉRESIS. Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la repetibilidad como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

 HISTÉRESIS :

 El amortiguamiento mas el rozamientos hace que haya un consumo de energía en la carga y descarga de los instrumentos. Es debido a eso que la curva de calibración ascendente no coincida con la descendente y eso es llamado HistéresisBaja Histéresis es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con la variable en sentido contrario (por ejemplo decreciente). Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la histéresis como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

 ÍNTER CAMBIABILIDAD: 

Cuando se hace referencia a la ínter cambiabilidad de instrumentos pueden aparecer varios aspectos. Respecto de la exactitud, si un instrumento de +/- 1% es reemplazado por otro con la misma exactitud, habida cuenta que los errores se pueden sumar en ciertas condiciones, al hacer el cambio diremos que podemos asegurar la medición en +/- 2%, si no tomamos recaudos especiales de calibración. Existen sin embargo aspectos industriales tales como: Compatibilidad Química de los materiales. Compatibilidad del sistema de comunicaciones o norma del instrumento. Otras son salvables con adaptaciones por ejemplo las conexiones físicas al proceso

 CALIBRACIÓN:

Una calibración del instrumento es un conjunto de valores de la relación entre la variable de entrada (del proceso) y la variable de salida (medición) ,donde se mantienen las restantes condiciones constantes. Como vemos habrá infinitas calibraciones si variamos las condiciones en las que se levanta la curva de calibración. Se trata de alguna forma de obtener expresiones que relacionen las variables externas que influyen en la obtención de la medición a fin de corregir la calibración en condiciones standard. Un ejemplo típico es la temperatura como variable que hace derivar las mediciones de otros parámetros en control de procesos. Con el avance de la era digital, se pueden almacenar varias calibraciones y dar la medición a través de rutinas de interpolación entre las mismas.

 SENSIBILIDAD:

 Es la variación en la salida del instrumento por unidad de variación de la variable del proceso (entrada), en definitiva se puede decir que es la ganancia del instrumento. El ideal es que la misma se mantenga constante. En general los elementos primarios presentan derivas de la sensibilidad con otras variables, fundamentalmente la temperatura, por lo que el acondicionamiento de señal que realiza el instrumento se debe encargar de compensar esas derivas. En muchos instrumentos industriales se mide también a la temperatura para realizar esta compensación. 

 ERROR DE SENSIBILIDAD:

 Como venimos mencionando la temperatura en general produce una deriva o variación de la sensibilidad del elemento primario. En gran medida esta deriva es compensada por el sistema electrónico de acondicionamiento de señales del instrumento. Los distintos primarios tienen una salida variable según la temperatura. En general esta característica se especifica mediante los denominados coeficientes de temperatura. Cuando se profundiza estos coeficientes, en lugar de ser constantes, pueden ser polinomios función de la temperatura de diversos grados.

 ERROR DE CERO: 

Aun cuando el valor de la variable del proceso esté en el mínimo del rango, donde la salida del instrumento debe ser el valor asociado al cero del rango ( en corriente por ejemplo 4mA), el instrumento marca a su salida un valor distinto de cero. Ese valor es el error de cero. En general existen en los instrumentos sistemas para anular, o compensar el error de cero, estos sistemas pueden ser ajustes mediante movimientos en el instrumento o bien por software.

 LINEALIDAD:

 En control clásico la linealidad se toma como un requisito puesto que toda la teoría se basa en ese tipo de dinámica de sistemas (ecuaciones diferenciales lineales). Si bien esto ha sido superado la falta de la linealidad siempre representa complicaciones por lo que: la linealidad de los instrumentos de medición y control siempre es una característica buscada. Si el proceso es lento respecto de la dinámica del instrumento se puede pensar que el mismo se establece en el valor de la medición a una velocidad mucho mayor que los cambios que puede efectuar la variable medida. En estas condiciones se puede considerar que el instrumento tiene una alinealidad estática es decir no tengo en cuenta su dinámica. Así puedo tener una curva de calibración levantada en condiciones estáticas y usarla para compensar las alienealiades del instrumento. En la práctica las compensaciones del sistema de acondicionamiento de señales llega a eliminar en gran medida los errores por alinealidad, pero en una cierta persisten, y se suelen expresar en valor porcentual de la máxima desviación respecto de la salida lineal en todo el rango del instrumento respecto del valor del fondo de escala del mismo. 

 RESPUESTA DINÁMICA 

Los diagramas de la respuesta del instrumento a frecuencias de entrada variables recorriendo todo el espectro presentados en forma logarítmica (Diagramas de Bode) dan una idea acabada de la capacidad del instrumento a responder con una magnitud de salida razonable (ganancia constante) y sin un retraso de fase notable. Tengamos en cuenta que el retraso de fase tiende a inestabilizar los lazos de control. Al rango de frecuencias donde se cumplen las condiciones arriba mencionadas se lo denomina “Ancho de banda”. Evidentemente si las señales a medir son de frecuencias muy bajas no interesará la característica de la respuesta dinámica del instrumento. En procesos donde las constantes de tiempo de las transferencias son grandes respecto de las de los instrumentos habituales no hace falta preocuparse por la respuesta dinámica de los mismos. En control de servomecanismos, ciencia espacial, robótica etc. comienza a aparecer la importancia de estas características.

 ESTABILIDAD:

La estabilidad de la exactitud calibrada se especifica como una garantía de funcionamiento, e influye en el precio , por ejemplo 1% OR por 5 años o 10 años. Es interesante destacar a que se refiere el 1% del que se habla. En general se refiere a la exactitud a lo largo del todo el rango del instrumento (Accuracy) y se puede especificar como ya mencionamos respecto de l valor medido (OR of reading) o bien del fondo de escala del instrumento (OFS of full scale) 

TRANSDUCTOR ACTIVO – PASIVO: 

Se dice de un transductor que es pasivo cuando no se alimenta de otra fuente que no sea la del mismo proceso que está midiendo. En cambio el activo es aquel que en general necesita menos energía del propio proceso a medir ya que tiene para su funcionamiento una fuente externa.

 INSTRUMENTO DE DEFLEXIÓN: 

En los instrumentos de deflexión la variable que activa el instrumento trabaja en contra de un efecto antagónico hasta que el equilibrio encontrado indique cuanto vale la variable medida

 INSTRUMENTOS DE BALANCE O DE DEFLEXIÓN NULA

:la variable que activa el instrumento se compensa con un mecanismo o circuito interno hasta que el equilibrio encontrado consigue una deflexión nula. El valor de la cantidad necesaria de compensación para conseguir la deflexión nula da el valor medido, en general este método puede ser mas sensible pues siempre trabaja en el entorno de cero La exactitud del instrumento de deflexión depende de la calibración del medio físico que se deflecta, (Resorte o Semejante). El Instrumento de Vuelta a Cero o Deflexión Nula es en general más preciso y trabaja en contra del patrón en forma directa.La desventaja de los métodos de medición de balanceo alrededor de cero aparece en las mediciones dinámicas cuando no se puede perder mucho tiempo en realizar el balanceo, con aplicación de sistemas electrónicos veloces esto es factible en mediciones cada vez mas exigentes. 

ENTRADAS DESEADAS:

 son las entradas al sistema de medición de las variables físicas que queremos medir. Influencia de Interferencias Electromagnéticas en la Medición Original de esta Figura Referencia Bibliográfica 1 

INTERFERENCIAS: 

Son entradas espúreas que el instrumento detecta sin la intención de hacerlo.

 ENTRADAS MODIFICANTES Y PERTURBACIONES:

 Son aquellas que causan variaciones en las entradas deseadas como así también en las interferencias 

AJUSTABILIDAD DE RANGO: 

Conocido como Rangeability: Es la relación entre el máximo valor de la variable medida respecto del mínimo sobre la cual se mantendrá la exactitud especificada del instrumento

 DIFERENCIA ENTRE RANGO Y SPAN:SPAN 

es la diferencia entre el límite de operación superior del instrumento y el inferior, en las condiciones que se necesitan para el control.(200ºC) 

El RANGO 

se indica por los dos valores extremos de la variable medida dentro de los cuales las mediciones que se desean realizar se encontrarán normalmente.( 100 – 300 C) Cuando se instala un instrumento y se conoce los límites dentro de los cuales tendrá que medir normalmente se lo ajusta para los mismos. El Span es el conjunto de valores en los que funcionará el instrumento. El ajuste de cero , muchas veces supresión hace que la salida mínima del instrumento comience en ese valor indicado. En el ejemplo 100 (puede ser una temperatura por ejemplo) Una salida Standard de control analógico en corriente de muchos instrumentos va de 4 a 20 mA. Si se ha suprimido el cero los 4 mA coincidirán con 100 y los 20 con 300 mientras que el Span de 16 mA corresponde a la diferencia de 200 . Se puede calibrar un Span menor que el máximo entonces se presenta lo que se denomina: 

TURN DOWN: 

Es la relación entre el Span Máximo y el Span Calibrado. Cuando los extremos del rango no coinciden con cero a la diferencia del límite inferior con cero se lo denomina elevación de cero si este está contenido dentro del rango, y supresión de cero si no lo está . 

ANTECH EL SALVADOR