Curso de Control de Procesos 

Tema 3: Instrumentación de los sistemas de control

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Problema Resuelto 3.2

Se necesita medir e indicar la temperatura del agua de un tanque cuya magnitud se estima que variará entre 20 y 160 °C. Se usará una termoresistencia Pt-100 construido según normas DIN que asegura una exactitud de ± 0.1 % del span. Se va a emplear un indicador/transmisor Omega DP1610 para indicación local y transmitir la señal a un panel de control. A partir de la información técnica de Omega indique:  

Tipos de señales de entrada y de salida del elemento primario.Tipos de señales de entrada y de salida del indicador/transmisor.Rango de calibración del transmisor.El valor de las salidas del sensor y del transmisor cuando la temperatura es de 120 °C.Cota del error en la medición del valor anteriorFunción de transferencia del sistema medidor-transmisor.

 

 

Identificación del tipo se señales

El elemento de temperatura es uno de contacto. Mide la temperatura basándose en el cambio de resistencia de un metal con la temperatura. La salida del sensor puede considerarse aproximadamente lineal según la relación:

donde   R(T):Resistencia del elemento primario a la temperatura T

 R(To):Resistencia del elemento primario a la temperatura de referencia To (normalmente es 0 ºC)

:Coeficiente de variación de la Resistencia con la temperatura

La termoresistencia Pt-100 es uno de los dispositivos primarios más difundidos y existen diversos estándares internacionales, todos muy próximos entre sí. Para todos, la resistencia de platino vale 100 a la temperatura de refeencia de 0 ºC. Por ejemplo, para la norma DIN 43760, entre los extremos:  

Temperatura (° C) Resistencia ()0 100

250 194.08

se mantiene aproximadamente la relación lineal antes presentada con un coeficiente  de 0.00385 ºC-1. .Haciendo un diagrama en bloques de elemento primario y transmisor:

donde quedan identificadas las señales de entrada y salida del elemento primario y del transmisor.    

Rangos de calibración

El transmisor propiamente dicho se calibrará para una entrada de 0-250  C se tendrá una salida de 4-20 mA.    

ELEMENTO RANGO DE  SEÑALES ENTRADA

RANGO DE SEÑALES SALIDA

RTD Pt-100 0-250  C 100-194.08  (0-100%)

Transmisor-Indicador 100-194.08  4-20 mA (0-100%)

   

Valores de las señales para una temperatura de 120 ºC

En ambos elementos hay  un comportamiento lineal en la relación entrada-salida.

Cota del error de medición

Se conoce la exactitud del elemento primario que es  0.1% del span (Kerlin T., Shepard R , 1982. Industrial Temperature Measurement, Instrum. Soc. of America, Research Triagle Park, U.S.A) y la del indicador transmisor se la saca del catálogo y es igual a  0.25% del span. Para la cadena de instrumentos vale:

y la cota de error será:

La temperatura medida es de 120  0.7  C

.

Función de Transferencia

Se considera que la dinámica del transmisor es despreciable, por lo que la función de transferencia es una ganancia estática que es el producto de la ganancia del elemento primario y del transmisor indicador. Debido a que ambos elementos son lineales se cumple: