Un transmisor que le ha hecho doler la cabeza a muchos técnicos e Ingeniero de Instrumentos a nivel Mundial. El salvador del proceso en aplicaciones extremas muy especiales.

La instalación de un transmisor de presión diferencial (DP) con sellos remotos y tuberías capilares en un tanque cerrado plantea algunos retos particulares en cuanto a la calibración y puesta en rango. A continuación veremos paso a paso cómo se realiza el cálculo de los valores de LRV (valor de 4 mA) y URV (valor de 20 mA), cuáles son los datos que se requieren, y un ejemplo numérico para ilustrarlo.

¿Qué estamos midiendo y por qué es “remoto / sello / capilar / tanque cerrado”?

En este tipo de montaje:

• Tenemos un tanque cerrado (es decir, un tanque presurizado o con vapor encima del líquido) en el cual se desea medir el nivel del líquido mediante un transmisor de presión diferencial.
• Se usan sellos remotos (remote seals) que conectan el proceso al transmisor por medio de tuberías capilares, normalmente llenas de un fluido de llenado.
• Una línea de sello remota conecta al lado de alta (que se toma generalmente en la parte inferior del tanque) y otra al lado de baja (que se conecta en la parte superior o a un punto de referencia). Esto permite que el transmisor quede físicamente separado del proceso, comúnmente sobre un soporte cerca del recipiente o tubería en el que esta instalado, la presión diferencial se transmite hidráulicamente a través del fluido dentro del tubo capilar de los sellos remotos a las cámaras del transmisor.
• En tanques cerrados, la presión del gas/vapor encima del líquido afecta la medición, por lo que el método de sellos remotos ayuda a equilibrar esas presiones y concentrarse en la columna de líquido que queremos medir.

Esto quiere decir que, aunque el transmisor está midiendo “diferencia de presión” entre la parte inferior y la parte superior del tanque, en la práctica lo que nos interesa es convertir esa diferencia de presión en un nivel de líquido. Y para definir la escala del transmisor (4-20 mA, por ejemplo) debemos establecer correctamente los valores mínimos y máximos (LRV y URV) de la presión diferencial que corresponden a los niveles mínimos y máximos de líquido.

Datos que necesitamos para el cálculo

Para hacer bien el cálculo de LRV y URV se requieren los siguientes valores:

1. SGp (specific gravity del proceso líquido) – la gravedad específica del líquido dentro del tanque.
2. SGf (specific gravity del fluido de llenado del capilar / sello remoto) – la gravedad específica del líquido de llenado en las tuberías capilares que conectan el transmisor a los sellos remotos.
3. d – la distancia vertical entre los dos puntos de conexión de los sellos remotos: entre el sello de alta presión (normalmente en el fondo del tanque) y el sello de baja presión (en la parte superior). Esto forma la “columna de fluido de llenado” que contribuirá a la presión diferencial.
4. a – la distancia vertical desde el punto de fondo (o de referencia) hasta el nivel mínimo de líquido correspondiente a 4 mA (LRV).
5. b – la distancia vertical desde el mismo punto de fondo hasta el nivel máximo de líquido correspondiente a 20 mA (URV).
6. Es importante Saber que el transmisor puede estar ubicado por encima o por debajo o al mismo nivel de los tapados de los sellos remotos, pero (como se comenta) cuando hay sellos dobles, la ubicación del transmisor no altera el cálculo de LRV y URV en cuanto a la fórmula básica.

Con esos datos se utiliza la fórmula:

• LRV = (SGp × a) – (SGf × d)
• URV = (SGp × b) – (SGf × d) I

Si en la instalación el nivel mínimo es justo en el fondo (es decir, a = 0), entonces (SGp × a) = 0, y la LRV resultará negativa — lo cual es totalmente válido.

Ejemplo numérico

Supongamos los siguientes datos:

• a = 0 (el nivel mínimo corresponde al fondo del tanque)
• b = 108 inches (27,43 cm × 4 = ~109 cm… bueno, 108″) → distancia hasta el nivel máximo del líquido.
• d = 120 inches (la distancia entre los dos tapados del sello remoto: fondo y parte superior)
• SGp = 0.95 (gravedad específica del líquido del tanque)
• SGf = 0.934 (gravedad específica del fluido de llenado de la capilar)

Ahora calculamos:

1. LRV = (SGp × a) – (SGf × d) = (0.95 × 0) – (0.934 × 120″) = 0 – 112.08″ = –112.08″ w.c. (pulgadas de columna de agua)
2. URV = (SGp × b) – (SGf × d) = (0.95 × 108″) – 112.08″ = 102.6″ – 112.08″ = –9.48″ w.c.

Por tanto, la escala del transmisor queda: LRV = –112.08″ w.c. (correspondiente a 4 mA) y URV = –9.48″ w.c. (correspondiente a 20 mA). El “span” (recorrido) es 102.6″ w.c., que coincide con la presión diferencial que genera la altura de líquido de 108″ con SG = 0.95.

Comentarios y recomendaciones

• No te alarmes si la LRV es un valor negativo, esto es normal en este tipo de aplicación cuando el fluido de llenado (SGf) “empuja” al transmisor desde el lado de baja presión debido a su columna de altura «d».
• Es crítico conocer con certeza la gravedad específica del fluido de llenado (SGf). Una estimación incorrecta puede generar errores significativos en la medición. Los fluidos de llenado comunes tienen SG desde ~1.26 (glicerina) hasta ~1.97 (Halocarbon).
• Aunque el transmisor esté instalado físicamente por encima o por debajo de las bridas de los sellos remotos, cuando hay doble sello remoto el cálculo básico de LRV y URV no cambia.
• Asegúrate de que las conexiones de alta y baja presión estén correctamente identificadas: en general, el sello de alta se conecta al fondo del tanque (lado líquido), y el sello de baja al tope o a la parte superior/tapa del tanque (o a un punto de referencia de presión).
• Verifica que la unidad esté correctamente configurada en la instrumentación (por ejemplo, que la lectura negativa sea asumida correctamente como nivel mínimo) y verifica que el rango asignado al transmisor cubra toda la variación de nivel esperada.

¿Tienes Altas Dudas con este tipo de Transmisores? ¿Has visto desde la primera fila lo grave y costoso que es errarle al blanco al elegirlos, configurarlos, parametrizarlos? y ¿Quieres Ahorrar Tiempo, dinero y muchos dolores de Cabeza?

ENTONCES, este Curso es para ti y tu equipo…