06/10/2020
Héctor Martín Esteban, Jefe de producto Caudal Siemens España
Evolución y características
La transformación digital de los caudalímetros
Aplicación SAM IQ para monitorización de instrumentos. Aplicación SAM IQ para monitorización de instrumentos.// FOTO: Siemens

La instrumentación de campo y, dentro de ella los caudalímetros, entran de lleno en la digitalización, ofreciendo equipos tecnológicamente más avanzados, modernos, comunicables e integrables en cualquier sistema. Claro ejemplo de ello son las continuas innovaciones que desarrollan los fabricantes para satisfacer las demandas del mercado.

Los caudalímetros han evolucionado mucho en los últimos años, llevados por la transformación digital de la industria. Los principales cambios se encuentran en la parte electrónica del transmisor, que incorpora componentes de última generación, reduciendo el tamaño de las placas, micros más potentes, un software de configuración, operación y supervisión, mucho más completo, que además nos guía en la puesta en marcha, un interfaz HMI gráfico más grande e intuitivo para facilitar su manejo en campo y además una amplia conectividad con el resto de dispositivos.

A continuación, describimos aplicativos y novedades de los caudalímetros de última generación.

Detección de fugas en redes de distribución con caudalímetros alimentados por baterías

Los caudalímetros alimentados por baterías con módulo de comunicación directamente integrado y una duración de 10 años, posibilitan “olvidarte de ellos” ya que no requieren mantenimiento. Los caudalímetros pueden incorporar en su interior un modulo de comunicaciones RS-232/RS-485 Modbus RTU así como GSM/GPRS/3G lo que permite conectarlos a la nube sin equipamiento añadido, dataloggers, etc

Son de amplio uso en redes de distribución de agua potable en núcleos urbanos, así como en sistemas de regadíos.

La alimentación por baterías internas permite su instalación en cualquier lugar optimizando y mejorando el rendimiento de las redes hídricas, minimizando las fugas, o un uso inadecuado de los recursos. Son imprescindibles para la smart grid y estan presentes en cualquier infraestructura donde se requiera controlar los perfiles de caudal de la red.

Numerosas app’s posibilitan conectarse desde cualquier lugar con acceso a internet y de un rápido vistazo, saber en qué estado se encuentra el medidor y su histórico de lecturas. Asimismo el caudalímetro permite conectar una señal pasiva 4-20mA, por ejemplo para la posición de una válvula y un transmisor de presión ratiometrico 0-5VDC, de bajo consumo, para monitorizar la presión de la red y lo comunica por SMS, Email (SMTP/SMTPS), FTP/FTPS así como OPC server.

La gama de caudalímetros alimentados por baterías es extensa y además disponen de certificación OIML R49, MI-001 para facturación, con instalaciones 0D (sin tramos rectos) y ofrecen como estándar precisiones entorno al 0.4% si bien se puede mejorar a un 0,2%. El software de parametrización, permite acceder a toda la programación del equipo con un lector de infrarrojos, sin necesidad de abrirlo, para evitar que pueda entrar humedad en su interior ya que son IP68 hasta 10 mts de columna de agua.

La calibración húmeda es algo fundamental para garantizar la calidad y fiabilidad de la medida. Hoy en dia no se concibe una red de distribucion de agua potable en una ciudad sin un efectivo control de caudales y fugas para optimizar el rendimiento de la redes, así como para evitar cortes en el suministro.

La detección de fugas con aplicaciones como Siwa Leak, permite acceder a los caudalímetros por baterías comunicadas y conocer cual es su estado, así como los caudales instantaneos y totalizados. La aplicación para detectar fugas emplea algoritmos para ser mas rápidos y precisos en la detección de una fuga, ya que cuanto más pequeña es, más nos costará llegar hasta su origen.

Las fugas ponen en peligro la rentabilidad y el rendimiento de los sistemas de transporte de agua. Fugas en tuberías no solo significan una pérdida de agua potable, que ha sido purificada a un alto coste, sino también una pérdida económica potencial, causada por posibles daños consecuentes, especialmente debido al socavamiento de edificios y construcciones. El objetivo es detectar y localizar fugas en las tuberías de transporte de manera rápida y eficaz.

Caudalímetros ultrasónicos no intrusivos clamp-on con Digital Sensor Link

Estos equipos para aplicaciones sencillas, así como para sectores específicos como OIL&GAS facilitan la instalación sin necesidad de interrumpir el flujo en la conducción, ni tener que realizar trabajos en la tubería para instalar un equipo bridado.

Facilitan la instalación sin necesidad de interrumpir el flujo en la conducción, ni tener que realizar trabajos en la tubería para instalar un equipo bridado. La extensa gama de sensores ultrasónicos permite abordar prácticamente cualquier tamaño de tubería hasta DN10.000 asi mismo abarcar distintos rangos de precisión y temperaturas hasta 240 ºC. De instalación fija o portátiles nos permiten contrastar lecturas con contadores ya existentes desde hace tiempo y determinar si requieren algún mantenimiento.

Para aplicaciones específicas en el ámbito OIL&GAS como medición de hidrocarburos y gas natural en oleoductos, con detección de pigs o scrapers con software de correción API y software de compensación para gases AGA8 integrado directamente en el transmisor de campo.

La innovación DSL permite llevar las señales en formato digital desde el sensor, al tranmisor, evitando cualquier interferencia y errores de conversión analogico/digital. Con las instalaciones multicanal se puede mejorar mucho la precisión en la medida y con el software integrado en el transmisor saber qué tipo de producto está pasando en cada momento, pues lo clasifica según sea la velocidad de propagación del haz ultrasonico emitido en el medio.

También resultan de gran utilidad en aplicaciones sencillas para medida de agua, ya que en tamaños grandes de tubería, tienen una gran ventaja económica en comparacion con un caudalímetro electromagnético, por ejemplo. Asimismo al no estar en contacto con el fluido a medir, resultan ideales para medición de productos peligrosos o corrosivos, pues no es necesario tocar la tubería.

Caudalímetros digitales coriolis con integración en periferia E/S

Las innovaciones en caudalímetros coriolis digitales, permiten una directa y sencilla integración en los sistemas de control. La comunicación digital entre el sensor y el controlador, hace posible el refresco casi en tiempo real, de todas las variables captadas, como son por ejemplo la masa, densidad, volumen, temperatura, grados brix, fracción, totalizadores, etc, sin conversiones analógico/digital y con el autodiagnóstico del propio equipo.

Ya integrado se encuentra además un sistema de dosificación, lo que resulta de gran ayuda y simplicidad, además de faceplates y librerías ya confeccionadas y disponibles, ahorrando mucho tiempo a los técnicos en la programación.

Con una precisión del 0.1 % y una repetibilidad del 0.05% se pueden abordar multitud de aplicaciones como son la farma, química, alimentaria, marina, automóvil, etc, etc. Su tamaño reducido en comparación con las versiones de campo, hace posible instalarlo en espacios muy pequeños, además de abaratar los costes prescindiendo del clásico transmisor de campo.

Los paneles HMI a pie de máquina ayudan al operario a simplificar las tareas de producción y le dan la información necesaria para ajustar la dosificación y monitorizar las variables de proceso de un rápido vistazo. Por otra parte, con el uso de una barrera de seguridad, tambien resulta posible instalarlo en entornos ATEX.
Tambien son muy usados para aplicaciones específicas en la fabricación de productos alimentarios, como es la medida de la concentración de azucar, grados Brix, o Plato para la cerveceras, así como medidas de fracción de componentes en un mezcla, a través todas ellas de la medida de densidad.

Apps para Gestión de la Instrumentación de Campo (SAM IQ)

Dentro de las innovaciones en digitalizacion se encuentran las apps desarrolladas para la comunicación con los dispositivos de campo.

El acceso a dichos dispositivos de múltiples fabricantes a traves de un teléfono móvil o tablet de forma sencilla, facilita las labores del personal de mantenimiento, que tienen acceso en tiempo real a las variables transmitidas por los instrumentos.

Con la aplicación de gestión de activos inteligente SAM IQ, puede poner a disposición datos valiosos, pero no utilizados de los instrumentos inteligentes. Estos datos se recopilan a través de un segundo canal de datos (NOA, NAMUR Open Architecture) que aprovecha la información HART y son independientes del DCS. También podremos realizar una captación directa de los datos si disponemos del sistema de control SIMATIC PCS7.

SAM IQ gestionará todos los datos de su dispositivo, con amplias posibilidades de diagnóstico y monitorización.
Al revisar el estado de cada dispositivo de campo y la administración de dispositivos basada en eventos, reduce los futuros fallos de los dispositivos. Esto aumenta el tiempo de actividad de la planta y ahorra costes de mantenimiento. Además, los diagnósticos específicos del dispositivo de los valores del proceso y los cuadros de mando multiparámetro personalizados, le permiten validar las mediciones del dispositivo y optimizar sus procesos.

Dado que el 90% de la información que pueden entregar los dispositivos inteligentes no se usa normalmente en las plantas, ahora de esta manera podemos sacar al máximo partido a nuestros dispositivos.

Estas son en resumen algunas de las características de los caudalímetros actuales, necesarios e imprescindibles en la digitalización de los procesos para conseguir aumentar las prestaciones de nuestros sistemas y sacarles el máximo partido.

 

Héctor Martín Esteban, Jefe de producto Caudal Siemens España

 


Este artículo aparece publicado en el nº 523 de Automática e Instrumentación, págs. 50 a 52.
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