SE REALIZA LA FABRICACION DE TERMOPOZOS , SEGUN SUS NECESIDADES Y APLICACIONES QUE REQUIERA DE EMPRESA.
FABRICACION DE TERMOPOZOS
Termopozos Roscados para aplicaciones de protección mecánica o abrasión en equipos de instrumentación como Termopares, RTDS, Manómetros, Termómetros Bimetálicos.
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Fabricados en Diferentes Acero Inoxidable , Grafito , Platino
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Roscas de conexión estándar y NPT
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Dimensiones personalizables
Termopozos Escalonados.
FABRICACION DE TERMOPOZOS
Termopozos roscados , ofrecen alta protección mecánica y abrasión en conjunto con una velocidad de respuesta aceptable.
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Fabricados en Acero Inoxidable,Grafito,Platino.
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Roscas de conexión estándar y NPT
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Dimensiones personalizables
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Termopozos Bridados:
Termopozos con conexión de brida para aplicaciones de altas especificaciones de protección contra presión, abrasión e impactos en equipos de instrumentación como Termopares, RTD, Manómetros, Termómetros Bimetálicos,
FABRICACION DE TERMOPOZOS
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Fabricados en Acero Inoxidable
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Bridas de conexión RF , RTJ
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Dimensiones personalizable
FABRICACION DE TERMOPOZOS
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INDICE:
1. INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
1.1. Indicadores locales de medida
1.2. Transmisores (Señal analógica de la temperatura)
1.3. Switches o termostatos (Señal digital-disparo por temperatura)
2. TERMOVAINAS
2.1. “Socketweld”
2.2. “Buttweld”
2.3. “Elbolet”
2.4. “Flanged”
2.5. “Threaded”
2.6. Otras opciones
2.7. Criterios para la longitud de inserción de las termovainas
2.8. Criterio para selección de la extensión (nipples) de los termopozos
2.9. Criterio para selección de los materiales de los termopozos
3. HOOKUPS INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
3.1. Para sckoletweld
3.2. Para buttweld
3.3. Para flanged
3.4. Para la medida de temperatura en un tanque
4. OTRAS CURIOSIDADES SOBRE INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
4.1. Cables de extensión para termopares
4.2. Termopar
4.3. Distintos tipos de montaje
MEDIDA DE TEMPERATURA
1. INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
Hagamos una primera división en tres grupos, 1º Indicadores locales (termómetros), 2º Transmisores de temperatura (para PT100, termopares..) y 3º Switches de temperatura (termostatos, PTC…)
1.1. Indicadores locales de medida
Normalmente son el típico reloj escalado en el que a través de una aguja indicadora se sabe la temperatura del fluido que pasa por la tubería donde están conectados.
Normalmente se instalan en la misma tubería por lo que muchas veces resulta complicado ver el valor indicado. Sobretodo si la tubería está alta o poco accesible.
Se pueden usar capilares que permiten llevar el valor medido a zonas más accesibles, hay otros modelos con pilas que te permiten llevar la indicación a unos metros de la tubería.
1.2. Transmisores (Señal analógica de la temperatura)
Llamamos trasmisores a aquellos equipos que nos dan una medida “analógica” que se envía a un lugar remoto. Esto nos permitirá saber la temperatura que tenemos en un punto determinado. (Estos equipos se pueden especificar también con indicación local, que será un display que nos mostrará el valor medido).
La medida se puede transmitir de forma remota como un valor de corriente, un valor de tensión, información enmascarada en algún protocolo de comunicaciones etc…
Es importante saber distinguir entre dos elementos, el sensor y el transmisor.
El sensor reacciona ante la variable medida (en este caso la temperatura) su reacción es medida e interpretada por el transmisor que envía la información de una forma entendible al equipo final que va a procesar la información.
Pongamos un ejemplo:
Al calentar una PT100, la resistencia entre dos de sus cables varía siguiendo una grafica determinada. La PT100 es el sensor. Este sensor se debe conectar a un transmisor que interpreta esa variación de la resistencia y la traduce en otra medida; normalmente el transmisor traduce la señal del sensor a una medida de corriente entre 4 y 20 mili-amperios que se envía al sistema de control (la medida enviada con corriente es muy robusta, será menos sensible a ruidos electromagnéticos y la resistencia del cable).
Cuando el transmisor envíe 4 miliamperios es porque estará midiendo la temperatura más baja de la escala establecida (por ejemplo 10ºC) y cuando el transmisor esté enviando 20 miliamperios será porque esté midiendo la medida más alta de la escala (por ejemplo 120ºC), esto es lo más habitual aunque se puede ser configurable.
Nota: Se marca 4 miliamperios como la corriente mínima porque de esta forma si el sensor envía “0” miliamperios el sistema de control podrá interpretar como un fallo en la señal.
El dibujo del ejemplo es lo que se llama colocar el transmisor en cabeza. Esto es instalar el transmisor lo más cerca posible del sensor. Esta configuración para las medidas de temperatura suele ser la más aconsejable porque permite transformar la señal medida por el sensor a una señal mucho más robusta enviada por el trasmisor.
La señal del sensor es muy sensible a errores producidos por la naturaleza del cable o por la inducción electromagnética de otros cables. Por ello la distancia de este cable para los casos en los que no se instale el transmisor en cabeza es mucho más limitada que la distancia del cable entre el transmisor al armario de control.
En algunas ocasiones a la vez que se manda un valor de corriente se enmascara información comunicada que también se envía por los mismos cables. Esto se suele llamar comunicación HART. En esta comunicación (bidireccional) se puede enviar más información que la variable medida, como el estado del equipo y otros parámetros de configuración del instrumento.
Normalmente se usan dos familias de sensores para la medida de temperatura: Las termo-resistencias (ejm.PT100) y los termopares.
1º Las termo-resistencia, varían su valor de resistencia en función de la temperatura. Lo más común es usar PT100. Se suelen cablear al transmisor a 3 o 4 hilos para evitar el error introducido por la propia resistencia del cable.
2º Los termopares, generan un valor de tensión en función de la diferencia de temperatura entre dos puntos. Por ello para medir correctamente se necesita saber la temperatura en el punto donde se interpreta la medida (en el transmisor) esto se llama medida o compensación del lado frío.
1.3. Switches o termostatos (Señal digital-disparo por temperatura)
Los switches (interruptores) envían una señal digital (todo-nada, 1 o 0, sí o no..) a un lugar remoto.
Los switches más usados en nuestro día a día son los llamados comúnmente termostato.
Estos equipos los podemos encontrar en la mayoría de las calderas de agua.
Los termostatos al llegar a una temperatura, un elemento metálico se dilata y activa un interruptor. Ese interruptor será cableado a lugar remoto correspondiente (por ejemplo un armario de control)
Otros switches ampliamente usados en la industria son los comúnmente llamados PTC.
Estos switches son realmente termo-resistencias pero al contrario que las PT100 (usadas para transmisores), estas termo-resistencias su valor varían exponencialmente cuando llegan a un valor de temperatura.
Esto hace que no sean útiles para medir pero si para mandar una señal de disparo.
Las PTC no se suelen cablear directamente a ningún equipo de control, suelen requerir instalar un equipo electrónico en el medio que interprete el valor medido por el sensor y que abriendo o cerrando un interruptor nos indique si se ha sobrepasado o no un valor previamente fijado.
Muchas veces este equipo electrónico requiere de una alimentación auxiliar que pueda interpretar la señal. Se suelen instalar en cajas próximas a la PTC.
Es muy común instalar PTC en los devanados de un motor cuando se quiere tener una indicación o proteger el motor cuando la temperatura sobrepasa un determinado valor.
Nota: Tanto las PT100 como las llamadas PTC pertenecen a la familia de las “RTD” (resistance temperature detector), sensores cuya resistencia varia con la temperatura. Estas a su vez se dividen en:
-“NTC” (negative temperature coefficient) sensores que a más temperatura disminuyen la resistencia. Este tipo de sensores suelen tener una repuesta exponencial cuando llegan a un determinado valor de temperatura. Lo que hace que su uso suela estar restringido para transmitir señales todo-nada. (aplicaciones para switches)
-PTC (positive temperature coefficient) sensores que a más temperatura aumenta la resistencia. Realmente las PT100 pertenecen a esta familia, pero debido a sus características responden de una forma mucho más lineal dentro de un determinado rango de temperatura lo que les hace ser aptos para poder interpretar la temperatura medida. Por otro lado y hay otras PTC que al igual que la mayoría de las NTC tienen respuesta exponencial al alcanzar una determinada temperatura, lo que les hace prácticas para el uso como switches. Es muy común hablar de PTC cuando nos referimos a aplicaciones para switches y hablar de PT100 cuando nos referimos a medidas de temperatura
1.2 TERMOVAINAS
Una termovaina o termopozo (thermowell) es el capirucho que se le pone sensor de temperatura para protegerlo de la corrosión y del fluido del proceso.
Una vez instala la termovaina en la tubería se roscará el sensor (PT100, termopar o el indicador local) a la termovaina.
Nota: En algunas ocasiones se instala la termovaina sin ningún sensor con el propósito de dejar un punto de medida (SP) por si hubiera que hacer alguna tarea de mantenimiento o alguna comprobación.
¿Cómo instalar una “termovaina” a una tubería?
Para establecer como instalar una “termovaina” a una tubería siempre tendremos que seguir lo indicado en:
1º La normativa aplicable.
2º Los criterios del proyecto.
Siendo prioritario seguir los dos puntos antes mencionados, comentamos a continuación algunas recomendaciones.
Nota: Se suele pedir con las termovainas un tapón roscado unido a la termovaina con una cadena. Esto nos permitirá tener la termovaina tapada durante el montaje o durante el mantenimiento hasta que se introduzca el sensor.
Opciones de como conectarla al proceso:
2.1. “Socketweld”
En esta opción se introduce la termovaina en un “Sockolet”, tanto la termovaina con el sockolet tienen un rebaje que permite apoyarse a ambos, para luego fijar la termovaina mediante una soldadura.
2.2. “Buttweld”
En los casos en los que las condiciones de diseño de la tubería principal esté por encima de 425ºC o 62barg, se recomienda no usar Sockelet y se suelda directamente a la tubería. Este tipo de instalación es mucha más robusta por lo que esta soldadura soportará mejor la fatiga producida por las vibraciones.
En este caso las termovainas para soldar sin sockolet vienen sin rebaje.
La termovaina se introduce directamente en la tubería y se suelda.
Se puede pedir cuando se especifican las termovainas "buttweld" que se marque en la termovina una línea donde se recomienda realizar la soldadura.
Nota: Usar Buttweld resulta mucho más robusto que usar un Sockolet. El uso Buttweld se extendió tras el desarrollo de las primeras centrales nucleares, las líneas de vapor de muy alta presión se dieron casos en los que las soldaduras de las termovainas se rompían por la vibración y las termovainas alguna vez salieron volando. Por otro lado resulta muy engorroso realizar un buttweld en una tubería muy gruesa y aunque realmente es muy peligroso que una termovaina se salga en una línea de alta presión y alta temperatura lo que produce las vibraciones que pueden fatigar la soldadura será la velocidad y masa del fluido al pasar, no la presión y la temperatura.
Se debe tener en cuenta, que cuando se trata de un depósito a presión, no se le pueden realizar agujeros después de realizar las pruebas de presión y estanqueidad del tanque. Por ello en estos casos si el tanque debe llevar instalado termovainas. Es conveniente que las termovainas vengan instaladas “buttweld o socketweld” con el tanque. Este sería uno de los pocos casos en los que la termovaina no vendrá suministrada por el que suministra la PT100 o el termopar. No obstante he visto casos en los que los tanques en vez de pedirlos con las termovainas instaladas, se pedían con sockolets, a los que se les ponía un tapón roscado para hacer las pruebas de estanquidad y después se les quitaba el tapón y en capo se soldada la termovaina (Esto no es la solución más aconsejable)
Nota: Tener cuidado el usar “weldolets” para instalar termovianas en tubería o en tanques ya que es muy posible que la termovaina no entre si el diámetro interior del weldolet no es el adecuado.
2.3. “Elbolet”
Para tuberías estrechas de hasta 4” podemos aprovechar una esquina e instalar un “Elbolet”, funcionalmente es igual a un “Sockolet”.
2.4. “Flanged”
El uso de bridas es muy común en tuberías no metálicas, como en las tuberías de PRFV (polietileno reforzado con fibra de vidrio), en estos casos no queda más remedio que instalar una brida con escuadras en el cuello del picaje para reforzar su sujeción a la tubería.
2.5. “Threaded”
La instalación de termovainas roscándolas directamente en la tubería o al equipo es poco común en la industria aunque está muy extendido en la fontanería de los hogares. Esto no es muy recomendable. Se suele ver en la red de agua de las plantas. Sobre todo cuando las tuberías son por ejemplo de acero galvanizado y no permiten soldar con accesorios de acero inoxidable.
Nota: En el sistema de aire comprimido de un proyecto se usó acero galvanizado, pero al tener que ser roscado los accesorios en la tubería en los test de fugas de aire se necesitó mucha mano de obra. A la empresa en cuestión les hubiera resultado más barato haber usado acero inoxidable y haberlo soldado.
2.6. Otras opciones
Para tuberías estrechas, poner una “T” y colocar el medidor enfrentándose al flujo del fluido o hacer una ampliación de la tubería a cuatro pulgadas
Cuando se haga la ampliación de la tubería el tubo instalado puede ser concéntrico o excéntrico. Si la tubería está en vertical da igual, pero si la instalación de la tubería esta horizontal convendrá que sea excéntrico.Sobresaliendo hacia arriba si es vapor para que no se acumulen condensados y sobresaliendo hacia abajo si es agua para que no se acumule aire.
Nota: Menos de 300# nos hacen agujeros para instrumentos
2.7. Criterios para la longitud de inserción de las termovainas
¿Cuánto tenemos que introducir la termovaina?
Por un lado para saber la inserción a la que se debe introducir una termovaina hay normativa que se puede consultar (norma 43772), pero en algunas ocasiones la longitud de la termovaina se estrella al cálculo de estrés, que se debe realizar antes de seleccionar la termovaina correcta.
Cuando con la longitud establecida por la norma, la termovaina no aguanta el cálculo de estrés, deberíamos ir a una termovaina más gruesa con más rating pero esto afectará negativamente a la medida haciéndola más lenta.
También podemos introducir menos la termovaina en la tubería aunque esto también puede perjudicar la medida e incluso hacer que nos salgamos de las recomendaciones de la norma. No obstante en algunas ocasiones se ha visto que no queda más remedio que incumplir algunas recomendaciones de la norma para poder cumplir con los cálculos de estrés.
Tabla ejemplo:
Nota: Hay un fenómeno conocido como sombra térmica que ocurre cuando colocamos dos termovainas cerca seguidas en una tubería (principalmente de vapor) el vapor pega de lleno en la primera termovaina haciendo un poco de sombra a la segunda termovaina. Esto hace que el primer instrumento mida un poco más siempre que el segundo. Para evitar esto es conveniente que las termovainas no estén alineadas si no que se instalen con cierto ángulo de desfase.
Nota: En algunas especificaciones se recomiendan que en líneas con posibles fluidos muy viscoso (Slurry fluid). El montaje en ángulo la dirección del fluido se recomiendo que vaya al revés, y cuando se va instalar la termovaina en tramos rectos se recomienda dar cierta inclinación al termopozo.
2.8. Criterio para selección de la extensión (nipples) de los termopozos
Los nipples es un accesorio metálico que se rosca al termo pozo y sirve como prolongación del cuello de la termovaina. Normalmente se usa para separar el transmisor o al indicador de temperatura de la línea de proceso de esta forma se puede vencer el aislamiento permaneciendo el sensor en una zona visible.
Ejemplo de tabla para la longitudes de nipples en transmisores:
-Entre 100 ºC-299 ºC Extensión de 150 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-Entre 300 ºC-399 ºC Extensión de 200 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-A partir de 400 ºC extensión de 250 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
Ejemplo de tabla para la longitudes de nipples en termómetros e indicadores de prueba:
-Entre 100 ºC - 199 ºC extensión de 50 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-Entre 200 - 299 ºC extensión de 100 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-Entre 300 - 399 ºC extensión de 150 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-A partir de 400 ºC extensión de 200 mm con dos nipples de unión de ½”NPT
-Para aquellos casos en que la tubería tenga aislamiento se pondrá la extensión inmediatamente superior a la necesaria
2.9. Criterio para selección de los materiales de los termopozos
Para termopozo de tipo (socketweld) – AISI 316
Para termopozo de tipo (buttweld)– según línea
Ejemplos:
-Acero aleado: mirar el tipo
-Acero al carbono: A105
-Acero inoxidable: AISI 316
Para termopozo de tipo 3 (flanged)– AISI 316
3. HOOKUPS INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
Junto con cada hoja de datos de cada instrumento en todo proyecto debe realizarse un dibujo esquemático de cómo instalar el instrumento en la tubería o en el equipo correspondiente, indicando claramente las recomendaciones pertinentes.
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Piping diameter
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"U" Insertion lenght
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"A" Straight length
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4"
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80
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According to datasheet (insulation thickness +50mm)
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5"-6"
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80
|
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8"
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100
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10"-14"
|
130
|
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16"-20"
|
175
|
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22"-30"
|
200
|
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>30" or tanks
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250
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4. OTRAS CURIOSIDADES SOBRE INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
4.1. Cables de extensión para termopares
Como antes explicábamos cuando hablamos de los trasmisores, la disposición habitual es tener el transmisor en cabeza del sensor. Por lo que se enviará la señal emitida por el transmisor (habitualmente de 4-20ma) desde la cabeza del termopar o la PT100 al armario de control.
Sin embargo en algunas ocasiones se puede llevar la señal del sensor al armario de control directamente sin hacerlo pasar por un transmisor. Para ello se requiere utilizar un cable especial denominado cable de extensión que debe ser del mismo material que el termopar en cuestión.
La distancia máxima para un cable de extensión depende de varios factores sin embargo, no se recomiendan extensiones de más de 30 metros.
4.2. Termopar
Tras una discusión sobre termopares llegamos a la conclusión que eléctricamente un termopar obedece al siguiente esquema:
En base a esto se podría poner varios transmisores en paralelo a un solo sensor y cada uno compensara con sus juntas frías sin que uno afecte a la medida del otro. De esta forma con un solo termopar podríamos enviar la señal medida a dos puntos.
Esto aunque fuera técnicamente posible no deja de ser una chapuza que no debería hacerse si se puede evitar.
4.3. Distintos tipos de montaje
En los termopares y PT100 se pueden hacer continuidad eléctrica con la termovaina o no.
Si se hace continuidad eléctrica con la termovaina al estar tocándola directamente, permitirá que la medida sea más rápida. Pero por otro, al darle una referencia de tensión la termovaina puede actuar como cátodo y en líquidos corrosivos podría provocar un deterioro acelerado de la termovaina.
Podemos distinguir 3 arquitecturas:
-Aislado el mas lento
-A tierra más rápido que el anterior
-Expuesto el de más velocidad de respuesta.
Tener en cuenta que la velocidad de respuesta depende también en gran medida del diámetro de la termovaina. A más diámetro más lento.
Notas: En algunas ocasiones no es necesario una termovaina en la medida de temperatura, como por ejemplo al medir la temperatura del aire.
