Lo que todo ingeniero debe saber sobre la calibración de sensores Bently Nevada en sistemas PLC y DCS
Lo que Todo Ingeniero Debe Saber Sobre la Calibración de Sensores Bently Nevada en Sistemas PLC y DCS
Por qué la Calibración es Importante para los Sistemas de Control
Lecturas precisas de sensores son críticas para una operación industrial segura y eficiente. Una sonda de proximidad Bently Nevada serie 3300, por ejemplo, proporciona salida de voltaje entre 0–10 VDC correspondiente a una brecha de 0–50 mils. Sensores mal calibrados pueden provocar disparos falsos o no detectar fallas reales en la maquinaria, causando paradas no planificadas, incidentes de seguridad o daños en el equipo. Datos de campo muestran que más del 15% de los disparos falsos en turbomáquinas se atribuyeron a brechas de sensores no verificadas. La calibración regular asegura que la lógica PLC y DCS reaccione a señales de entrada confiables, minimizando el riesgo operativo.
Sensores Bently Nevada: Tipos y Calibración de Fábrica
Bently Nevada suministra sondas de proximidad, acelerómetros y transmisores de vibración diseñados para monitoreo industrial de alta confiabilidad. La mayoría de los transductores de proximidad de la serie 3300 se envían calibrados de fábrica con objetivos de prueba estándar (disco de acero, 440C o aleación de aluminio). Por ejemplo:
- Sonda de proximidad 3300 XL, diámetro de 8 mm: brecha calibrada de fábrica en 25 mils ± 2 mils
- Acelerómetro 3300 XL: sensibilidad de fábrica establecida en 100 mV/g ± 5% en 0–500 Hz
- Transmisores de Vibración 990-05-70: salida calibrada de 4–20 mA para 0–50 mils de desplazamiento
Los ingenieros de campo típicamente verifican puntos de calibración en lugar de realizar una recalibración completa, ahorrando tiempo y reduciendo el riesgo de error.
Métodos de Calibración en Campo: Verificaciones Estáticas y Dinámicas
Existen dos métodos principales para la verificación in situ:
- Verificaciones estáticas: Mida separación vs. voltaje en múltiples puntos de referencia (p. ej., 10, 20, 30, 50 mil). Verifique linealidad y compensación de cero. Error aceptable: ±1 mil para rotores críticos.
- Verificaciones dinámicas: Use vibradores calibrados o la operación de la maquinaria para confirmar la respuesta en frecuencia y fase. Rango de frecuencia recomendado para maquinaria típica: 0–1000 Hz. Desviación tolerable de ganancia: ±5%.
Ambos métodos se complementan y aseguran la integridad de la medición bajo condiciones operativas reales.
Normas que regulan la calibración de vibración y sensores
Las normas internacionales proporcionan orientación para una calibración repetible:
- ISO 2954: Define procedimientos de calibración de acelerómetros y límites de sensibilidad.
- API 670: Especifica los requisitos mínimos para sistemas de protección de maquinaria, incluyendo la calibración de sondas de proximidad y transmisores.
- IEC 61508: Regula la seguridad funcional para la confiabilidad de la salida del sensor en sistemas de control relacionados con la seguridad.
Integración de señales calibradas en PLC y DCS
La integración adecuada de la señal requiere atención a escalado, compensación y cableado. Guía típica:
- Verifique el cero del canal: 0 VDC para separación de 0 mil
- Verifique el rango del canal: 10 VDC para separación de 50 mil
- Confirme la continuidad del cableado y la integridad del blindaje: resistencia < 1 Ohm, aislamiento > 100 MΩ
Los técnicos siempre deben seguir los manuales del módulo para los procedimientos de cero y rango. Las alarmas automáticas en PLC/DCS deben coincidir con los rangos verificados del sensor para una detección confiable de fallas.
Frecuencia de verificaciones y registros de calibración
El programa de calibración depende de la criticidad del activo y las horas de operación:
- Turbinas críticas: cada 3–6 meses o 500–1000 horas de operación
- Bombas secundarias: anualmente o 2000 horas de operación
- Documente cada calibración: incluya fecha, técnico, voltajes medidos y valores de separación. Los registros bien mantenidos facilitan la resolución de problemas y el cumplimiento de auditorías.
Errores comunes en el campo y cómo evitarlos
- Errores en el cableado pueden alterar las lecturas de fase y amplitud. Verificar longitudes de cable y continuidad del blindaje.
- Diferentes materiales del objetivo pueden afectar la sensibilidad de la sonda. Confirmar que el metal del objetivo coincida con el objetivo de calibración de fábrica.
- Variaciones de temperatura: asegurar que las mediciones consideren la expansión térmica (típico 0.2% por cambio de 25°C).
Herramientas y Técnicas Prácticas para Calibración en Sitio
Herramientas recomendadas incluyen:
- Vibradores calibrados con tolerancia de amplitud ±1%
- Dispositivos de calibración estática
- Calibradores de precisión para verificación de espacios en 10, 20, 50 mils
- Chequeo del voltaje del driver Proximitor: nominal 12–14 VDC
- Verificación de la escala del canal en PLC/DCS después de ajustes
Perspectiva del Autor: Una Estrategia de Calibración con Prioridad en la Confiabilidad
Adoptar un programa de calibración basado en riesgos:
- Comenzar con verificaciones estáticas para todos los activos
- Realizar calibración dinámica para rotores que superen 2000 RPM o rodamientos críticos
- Alinear los umbrales de alarma en PLCs con los rangos verificados de los sensores
- Revisar tendencias históricas de vibración para identificar sensores que se desvían con el tiempo
Casos de Aplicación / Escenarios de Solución
- Monitoreo de Turbomáquinas: Instalar sondas de proximidad 3300, verificar los espacios durante la puesta en marcha y registrar todas las mediciones estáticas.
- Bombas de Alimentación de Calderas: Realizar pruebas dinámicas con vibrador después de reemplazos de acoplamientos para confirmar la integridad de la señal de vibración.
- Proyectos de Retrofit: Reconfigurar la escala del DCS al reemplazar transmisores de proximidad, confirmando tanto el cero como el rango completo de operación.
Lista de verificación práctica para ingenieros
- Confirme la calibración de fábrica y el material objetivo utilizado
- Inspeccione el cableado, conectores y continuidad del blindaje
- Realice verificaciones estáticas de separación en puntos definidos (10, 20, 50 mils)
- Realice una verificación dinámica para activos críticos
- Actualice la escala de PLC/DCS, registre todos los resultados y adjunte los certificados de calibración
Implementar estas prácticas garantiza una entrada de datos confiable para PLC y DCS, reduce falsas alarmas, mejora la protección de maquinaria y maximiza el tiempo de actividad de la planta.
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