CONTROLADOR DE PRESION WIZARD 4150K.pdf

TUTORIAL:

CALIBRACIÓN DE UN CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD SERIE 4150K

PRESENTA: SANTOS LIBRADO OMAR

Minatitlán, ver a 26 de Noviembre de 2009

INSTITUTO INSTITUTO TECNOLÓG ICO DE MINATITTLÁN

INTRODUCCIÓN En todo todoss esto estoss proce roceso soss es absol bsolu utame tamen nte neces ecesa ario rio cont contro rola larr y man mantene tener r constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de rocí rocío, o, etcé etcéte tera ra.. El controlador es una componente del sistema de control que detecta los desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado o rogra amad mado por un operad erador or;; emit emitie ien ndo una una seña señall de corr corre ecc cciión “set point”, progr haci hacia a el actua actuado dorr.

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INTRODUCCIÓN Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura, flujo) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acue acuerd rdo o con con la desv desvia iaci ció ón. La vari variab able le con contro trolada lada la pued puede en recib ecibir ir dire direct ctam ame ente, nte, como como cont contrrola oladore doress locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digi digita tall proc proced eden ente te de un tran transm smis isor or.. El presente tutorial trata sobre la calibración de un controlador de presión WIZARD serie 4150K de la marca Fisher así como su previa información sobr sobre e los los ajus ajuste tess y espe especi cififica caci cion ones es del del inst instru rume ment nto, o, part partes es cons constititu tuye yent ntes es,, operac operación ión,, etc. etc.

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DEFINICIÓN: WIZARD El WIZARD (Figura 1) es un instrumento de control muy versátil que proporcionara por muchos años un funcionamiento confiable; es un controlador de presión neumático muy seguro y normalmente utilizado en zonas de alto riesgo de trabajo. Todos los ajustes, modificaciones de la manera de controlar y orientaciones o procedimientos de mantenimiento son sencillos. Figura 1. Controlador Wizard serie 4150K


ESTRUCTURA INTERNA DE UN CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD 4150K RELEVADOR

MANÓMETRO INDICADOR DE LA PRESIÓN DE SUMINISTRO

MANÓMETRO INDICADOR DE LA PRESIÓN DE SALIDA (NEUMÁTICA)

AJUSTE DE BANDA PROPORCIONAL

BLOCK Y TUBING DE PRESIÓN

AJUSTE DE SPAN

AJUSTE DE SET-POINT

TUBO DE BOURDON

FUELLE PROPORCIONAL

TORNILLOS AJUSTE DE SPAN

DIAL DEL SET- POINT AJUSTE DE ZERO (TOBERA)

PALOMETA

FUELLE DE VENTEO


VISTA POSTERIOR DEL WIZARD 4150K

Conexión de ¼ NPT de la presión de salida neumática que se conecta al actuador de la válvula

Conexión de ¼ NPT de la presión de suministro

Señal de entrada de la variable de proceso

Orificios para fijar el controlador a la válvula de control


ESPECIFICACIONES GENERALES

Señal de entrada Tipo: Presión manométrica Señal de salida Proporcional y proporcional integral: Señal neumática de 3 a 15 psig (0.2 a 1.0 bar) ó 6 a 30 psig (0.4 a 2.0 bar) Acción: La acción de control es reversible en campo entre: Directa (una presión sensada en aumento produce una señal de salida en aumento) Inversa (una presión en aumento produce una señal de salida en disminución) Requerimientos de presión Ver la tabla 1

Conexiones de suministro y de salida ¼” NPT hembra Conversiones comunes de presión de señal Ver la tabla 2 Ajuste de la banda proporcional Para controladores de acción solo proporcional y proporcional-integral: Cambio de presión de salida total ajustable desde 3 a 100% para 3 a 15 psig ó 6 a 100% para 6 a 30 psig del rango del elemento sensor Peso aproximado 18 libras (8.2 Kg)


INSTALACIÓN

Figura 4. Controlador Wizard montado al actuador de una válvula de control


Figura 5. Conexión de presión controlada para servicio. La tubería es derivada corriente abajo (adelante) de la válvula Control


Figura 6. Conexión de presión controlada para presión, relevada de servicio. La tubería se deriva corriente arriba (antes) de la válvula de control.


Figura 7. Controladores de presión Wizard en campo montado en un actuador 667 de Fisher


Figura 8. Controlador de presión Wizard 4150K en campo montado en un actuador 667 de Fisher


CONEXIONES DE SUMINISTRO Todas las conexiones de presión en los instrumentos de las series 4150K son ¼” NPT (Nominal Pipe Thread-Nominal para Tubería) hembra.

PRESIÓN DE SUMINISTRO La presión de suministro debe ser aire seco y limpio o gas no corrosivo que cumpla con los requerimientos de la norma ISA S7.3-1975 (R1981). Utilice un regulador adecuado para reducir presión de suministro a la presión de suministro de operación normal. Conecte la presión de suministro a la conexión SUPPLY ubicada en la parte posterior del chasis. Si se opera el controlador desde una fuente de presión alta [hasta 200 psig (138 bar)], utilice un sistema regulador de alta presión, tal como el Sistema de Suministro de alta Presión.


Requerimientos de presión de suministro: PSI (Pound Square Inches) ó lbs/pulg² RANGO SEÑAL DE SALIDA

PRESIÓN DE SUMINISTRO DE OPERACIÓN NORMAL

3 a 15 20 Psig 6 a 30 35 Bar 0.2 a 1.0 1.4 0.4 a 2.0 2.4 Si se excede esta presión, el controlador puede ser afectado Psig

PRESIÓN DE SUMINISTRO MÁXIMA PERMISIBLE PARA EVITAR DAÑO A PARTES INTERNAS 40 40 2.8 2.8


Convers iones de pres ión de s eñal

1. 2. 3.

Psi 3 5 6 7 9

kPa 20(1) 35 40(1) 50 60

Bar 0.2(2) 0.3 0.4 0.5 0.6

Kg/cm² 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Mps 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

11 12 14 15 18

75 80 95 100(1) 125

0.8 0.8 1.0(2) 1.0 1.2

0.8 0.8 1.0 1.0(3) 1.3

0.07 0.08 0.09 0.10 0.12

20 22 25 27 30

140 150 170 185 200(1)

1.4 1.5 1.7 1.9 2.0(3)

1.4 1.5 1.8 1.9 2.0

0.14 0.15 0.17 0.18 0.20

32 33 35 50 80

220 230 240 345 550

2.2 2.3 2.4 3.4 5.5

2.2 2.3 2.5 3.5 5.6

0.22 0.23 0.24 0.34 0.55

7.0 10.5

0.69 1.03

100 690 6.9 150 1035 10.3 Valores que se listan en ANSI/S7, 4. Valores que se listan en la norma IEC 382. Valores redondeados para que correspondan con los valores kPa.


OPERACIÓN Y AJUSTE OPERACIÓN En el sistema de control de presión de campo, el controlador WIZARD es el elemento central que efectúa las siguientes funciones: 1. Recibe la señal mecánica del Tubo de Bourdon. 2. Compara esta señal con el valor del punto de ajuste (set-point). 3. Determina la diferencia entre la presión de la tubería y la lectura del setpoint. 4. Envía una señal neumática correctiva de 3 a 15 ó 6 a 30 PSI a la válvula de control para que dicha válvula cierre o abra según la diferencia.


AJUSTES Ajuste: Set point Ajuste la perilla de presión girándola en sentido de las manecillas del reloj para incrementar el set point, y sentido contrario a las manecillas del reloj para disminuir el set point. Nota: El ajuste graduado y la presión real del proceso pueden variara significativamente, especialmente con una banda proporcional ancha.


Ajuste: Banda proporcional Para ajustar la banda proporcional, gire la perilla de banda proporcional al valor deseado. El ajuste proporcional de banda determina el cambio requerido en presión controlada para hacer que la válvula de control ejecute su carrera completa. Se puede ajustar desde 3-100 por ciento del valor nominal de presión del elemento sensor.


Ajuste de calibración


CAMBIO DE ACCIÓN DEL CONTROLADOR

Figura 9. Conexión del tubing y colocación de la tobera para acción Directa/Inversa.


CAMBIO DE ACCIÓN DEL CONTROLADOR

Figura 10. Controlador de acción Directa.

Figura 11. Controlador de acción Inversa.


Rangos de tolerancia según la acción del controlador

Acción de control

Rango de Salida

Suministro de Presión

Ajuste de Cero

Directa

3-15 lbs/pulg2

20 lbs/pulg2

8-10 lbs/pulg2

Directa

6-30 lbs/pulg2

35 lbs/pulg2

16-20 lbs/pulg2

Inversa

15-3 lbs/pulg2

20 lbs/pulg2

8-10 lbs/pulg2

Inversa

30-6 lbs/pulg2

35 lbs/pulg2

16-20 lbs/pulg2


CAMBIO DE LA SALIDA DEL CONTROLADOR El controlador normal tiene una salida de 3 a 15 psi y puede ser convertida a tener un rango de salida de 6 a 30 psi cambiando o reemplazando los fuelles de balance que son los que nos darán los rangos de salida del controlador. Los dos fuelles de control y los manómetros de presión deberán ser reemplazados cuando el cambio de rango se efectúa. Los manómetros de presión podrán ser desenroscados del chasis y atornillarse los manómetros de reemplazo en su lugar.


FUELLES Rango de Salida 3 a 15 psi Rango de Salida 6 a 30 psi Negro Amarillo Rojo Naranja Inoxidable

Figura 12. Fuelles de balance de 3 a 15 y 6 a 30 PSI


PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN DEL CONTROLADOR DE PRESIÓN WIZARD 4150K

Controladores de presión WIZAR D 4150K


PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN Nota: Solo para Controladores Proporcionales (WIZARD 4150K) de acción directa.

1. Antes de iniciar el procedimiento de calibración es necesario sacar de operación el control de presión. 2. Arme el siguiente diagrama o lazo de control tal y como se muestra a continuación.


Conexión para la calibración del controlador WIZAR D 4150K






3. Conecte y aplique presión de suministro de 20 psi (3 a 15 psi) ó 35 psi (6 a 30 psi) dependiendo del rango de salida.

4. Conecte la presión de salida a un manómetro de presión adecuado.


5. Ajuste la perilla de la banda proporcional a 1.5 (15%) como se muestra en la figura.

5. Aplique una presión de entrada igual al valor inferior del rango del elemento sensor (cero presión).


7. Gire la perilla de ajuste de presión (set-point) al valor mínimo (cero).

8. Ajuste la boquilla (Tobera) hasta que la presión de salida del controlador esté entre 8 y 10 psi (3 a 15 psi) ó 16 y 20 psi (6 a 30 psi) dependiendo del rango de salida y 50% de apertura en la válvula de control.


9. Gire la perilla de ajuste de presión (set-point) al valor máximo, es decir, al 100%.

10. Aplique una presión de entrada igual al valor de rango alto del elemento sensor y verificar que la salida esté entre 8 y 10 psi (3 a 15 psi) ó 16 y 20 psi (6 a 30 psi) dependiendo del rango de salida y el 50% de apertura en el elemento final de control.


11. Si la salida no está entre 8 y 10 psi ó 16 y 20 psi según el rango de salida y el 50% de apertura en el elemento final de control, ajuste el span del controlador aflojando los tornillos de ajuste y mueva el ajustador de calibración una pequeña distancia.

12. Repita los pasos 7 al 11 hasta que no requiera más ajuste.


Para hacer el ajuste de rango (Span) verifique la presión de salida del controlador: a) Si la salida del controlador es de acción directa: Verifique si la presión de salida está por debajo de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI según sea el rango de salida mover el ajuste a la izquierda y si está por encima de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI mover a la derecha (ver figura a)). b) Si la salida del controlador es de acción inversa: Verifique si la presión de salida está por encima de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI según el rango de salida mover el ajuste a la izquierda y si está por debajo de 8 a 10 PSI o de 16 a 20 PSI mover a la derecha (ver figura b)).


Ajuste de Span

a) Controlador de acción directa;

b) Controlador de acción inversa.


TABLA DE VERIFICACIÓN Y COMPROBACIÓN DE CALIBRACIÓN VÁLVULA INVERSA

VÁLVULA DIRECTA

SALIDA DEL

POSICION DE

SALIDA DEL

POSICION DE

CONTROL

VÁLVULA

CONTROL

VÁLVULA

PSI

% ABIERTA

PSI

% ABIERTA

3

0 (CERRADA)

15

0 (CERRADA)

6

25

12

25

9

50

9

50

12

75

6

75

15

100 (ABIERTA)

3

100 (ABIERTA)


Pos ición de la válvula de control para un actuador 657

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