Calibración de instrumentos de medición de nivel: una guía completa

La mayoría de las plantas utilizan más de un tipo de instrumento de nivel. El mismo sitio podría tenersensores ultrasónicos en tanques abiertos, transmisores de radaren recipientes presurizados, ymedidores de nivel magnéticos en aplicaciones de interfaz- y cada uno se calibra de forma un poco diferente. Eso está bien en el papel, pero en la práctica es a menudo la razón por la que la calibración se vuelve inconsistente: los técnicos utilizan por defecto el procedimiento que mejor recuerdan, y el instrumento que no recibe mucha atención suele ser el que se desvía más antes de que alguien se dé cuenta.

Esta guía reúne las tres tecnologías de medición de nivel más comunes - ultrasónica, radar y magnética - en una sola referencia. Cubre lo que cada uno tiene en común, dónde divergen los pasos de calibración y cómo crear una rutina de mantenimiento que no dependa de la memoria de un técnico. Si necesita el procedimiento completo-paso-para un tipo de instrumento específico, hemos vinculado las guías detalladas en cada sección.

Por qué es importante una estrategia de calibración, no solo un procedimiento de calibración

Individualmente, calibrar un sensor es sencillo. El problema más difícil aparece a nivel de planta: con una docena o más de instrumentos en tres tecnologías diferentes, los intervalos de calibración inconsistentes y los procedimientos no documentados son los que en realidad causan discrepancias en el inventario, falsas alarmas e inspecciones no planificadas. Una estrategia - intervalos estándar por criticidad, un formato de documentación compartido y una comprensión común de lo que es "bueno" para cada tecnología - importa más que cualquier calibración individual realizada a la perfección.

Tecnologías de medición de nivel de un vistazo

Antes de entrar en los detalles de la calibración, es útil saber qué se está midiendo realmente y por qué el procedimiento difiere.

El denominador común: cada una de estas tecnologías necesita una referencia cero definida y una referencia a escala completa-definida. La diferencia está en qué genera la señal y qué puede interferir con ella.

Calibración del medidor de nivel ultrasónico

La calibración ultrasónica se centra en establecer las distancias cero (vacío) y span (lleno) y luego verificar con una referencia independiente en algunos puntos intermedios. La principal variable a gestionar es la trayectoria acústica - cualquier cosa que perturbe la superficie (espuma, turbulencia) o bloquee el haz (obstrucciones internas) arrojará lecturas incluso cuando el cero y el intervalo estén configurados correctamente.

Lea el procedimiento completo: Cómo calibrar un medidor de nivel ultrasónico- cubre la calibración en seco frente a la calibración en húmedo,-consideraciones de banda muerta, compensación ambiental y un ejemplo de campo de un problema de deriva relacionado con la espuma-que parecía un problema de calibración pero no lo era.

Calibración del sensor de nivel de radar

La calibración por radar sigue la misma lógica cero/span que la ultrasónica, pero con una variable adicional: la constante dieléctrica del medio de proceso. Debido a que el radar mide mediante reflexión electromagnética en lugar de sonido, los medios débilmente reflectantes - hidrocarburos ligeros, gases licuados, líquidos de baja-conductividad - devuelven un eco más débil, y el transmisor necesita conocer el valor dieléctrico del medio para interpretar ese eco correctamente.

Pasos típicos de calibración:

• Confirmar distancias de referencia vacías y llenas.desde el dibujo del recipiente, igual que el - ultrasónico medido desde la cara de la antena hasta los puntos más bajo y más alto en el rango de medición.
• Introduzca la constante dieléctricapara el medio de proceso, si el transmisor lo admite. La mayoría de los fabricantes publican tablas de referencia; Adivinar este valor es una de las causas más comunes de mala precisión en medios de bajo-dieléctrico.
• Calibración en secoutiliza un objetivo de referencia (una placa metálica plana, normalmente de al menos un metro cuadrado) colocado a las distancias vacías y llenas conocidas, con la antena mantenida perpendicular a él.
• Calibración húmedallena el recipiente a niveles conocidos y ajusta la salida para que coincida con los - necesarios cuando las obstrucciones internas generan ecos falsos que deben mapearse y filtrarse.
• Mapeo de eco-falso, a veces denominada "curva de eco" o "curva vacía", registra las reflexiones de estructuras internas fijas (agitadores, boquillas, escaleras) para que el software del transmisor pueda ignorarlas durante el funcionamiento normal.
• Verificar en niveles intermedios, no solo los puntos finales - particularmente importantes en embarcaciones con un techo no-plano o partes internas en ángulo, que pueden distorsionar la lectura casi por completo.

El radar tiende a requerir menos recalibración con el tiempo que el ultrasonido, ya que no se ve afectado por los cambios-de temperatura en la velocidad del sonido. Es una ruta de actualización común para aplicaciones donde los ultrasonidos luchan contra -vapor, espuma o polvo pesados ​​- ya que esas condiciones no atenúan las ondas electromagnéticas de la misma manera que lo hacen las ondas sonoras.

Calibración del indicador de nivel magnético

Los indicadores de nivel magnéticos funcionan de manera diferente a los otros dos. El indicador visual - una columna de banderas magnéticas volteadas - rastrea la posición física de un flotador y generalmente no requiere calibración en el mismo sentido; no hay procesamiento de señal que ajustar. Lo que requiere atención es laalineación de escalay, cuando hay un transmisor conectado al medidor, calibración de la salida de ese transmisor.

Controles y procedimiento típicos:

• Verifique que la gravedad específica del flotador coincida con el medio del proceso.Un flotador con un tamaño incorrecto para la densidad se desplazará en la posición incorrecta incluso si todo lo demás está instalado correctamente - esto es un problema de especificación, no algo que pueda solucionar ajustando la escala.
• Comprobar el libre movimiento del flotador.en la cámara de guía. Cualquier adherencia, causada por escombros, corrosión o una cámara doblada, se mostrará como una lectura de nivel retrasada o que no se mueve en absoluto.
• Alinear la escalautilizando el procedimiento de corrección del fabricante, que normalmente tiene en cuenta el desplazamiento entre la línea central del imán del flotador y la base del flotador.
• Si se conecta un transmisor de cadena magnetoestrictivo o de lengüeta-, realice una calibración estándar de cero/span en ese transmisor: mueva el flotador a la referencia del 0%, confirme o ajuste la salida, luego repita al 100%.
• Verifique-la columna visual con la salida del transmisorperiódicamente - una discrepancia entre los dos generalmente indica una desviación de la calibración del transmisor en lugar de un problema de flotación mecánica, ya que la indicación visual en sí no tiene componentes electrónicos que se desvíen.
• Inspeccionar si hay interferencias magnéticas.si las lecturas se ven consistentemente fuera de - fuertes campos magnéticos externos cerca de la cámara pueden afectar la respuesta de la bandera, aunque esto es poco común en instalaciones típicas.

Debido a que la indicación visual principal es mecánica en lugar de electrónica, los medidores de nivel magnéticos tienden a mantener su precisión durante largos períodos con una intervención mínima. - la principal carga de mantenimiento recae en la cámara del flotador y, si está instalado, en el transmisor.

Calibración en seco versus calibración en húmedo: la misma opción, en todas las tecnologías

Independientemente del instrumento con el que esté trabajando, se aplica la misma decisión fundamental: calibrar usando distancias de referencia conocidas (seco) o calibrar contra un recipiente lleno real (húmedo).

• Calibración en secoes más rápido y no requiere desconectar un recipiente ni llenarlo a niveles específicos. Es el valor predeterminado para la supervisión general de procesos, donde es aceptable un pequeño margen de error.
• Calibración húmedatiene en cuenta el comportamiento real dentro de ese recipiente específico - obstrucciones internas, geometría no-estándar, propiedades reales del medio - y es la opción correcta para transferencia de custodia, informes regulatorios o cualquier aplicación donde el costo de equivocarse supere el costo del tiempo de configuración adicional.

Un término medio razonable, que se utiliza a menudo en la práctica: calibrar-en seco durante la puesta en servicio utilizando dibujos precisos y luego verificar con una única verificación en húmedo con una cinta de inmersión o una lectura de mirilla antes de que el instrumento entre en servicio completo.

Un ejemplo de campo: el mismo síntoma, tres causas fundamentales diferentes

Una instalación de procesamiento que ejecuta los tres tipos de instrumentos en diferentes embarcaciones una vez rastreó una queja recurrente de "la lectura de nivel no coincide con el tanque" hasta tres causas no relacionadas en tres sensores diferentes, todos reportados la misma semana.

En el sensor ultrasónico, la causa fue una capa de espuma que confundió el eco - ya cubierto en la guía ultrasónica vinculada arriba. En la unidad de radar, la causa fue una falta de ajuste de la constante dieléctrica; se había dejado en un valor predeterminado apropiado para el agua, pero el medio real era un disolvente mucho menos reflectante, lo que debilitaba el eco e introducía ruido cerca del extremo inferior del rango. En el medidor de nivel magnético, el problema era el flotador en sí. - un flotador de reemplazo instalado durante una reparación anterior tenía una clasificación de gravedad específica incorrecta para el medio del proceso, por lo que estaba bajando más de lo que debería, independientemente de qué tan bien estuviera alineada la escala.

Ninguno de los tres se solucionó mediante una "recalibración" en el sentido genérico. Cada uno requería comprender de qué depende esa tecnología específica para producir una lectura precisa en primer lugar. Ese es el argumento práctico para tratar la calibración como un conocimiento-específico del instrumento en lugar de una única lista de verificación universal.

¿Con qué frecuencia se debe recalibrar cada tipo de instrumento?

Los intervalos especificados por el fabricante-siempre deben prevalecer sobre las pautas generales cuando sean más conservadores, especialmente para cualquier instrumento que alimente un sistema-instrumentado de seguridad.

Errores comunes que afectan a las tres tecnologías

Tratar cada discrepancia como un problema de calibración.Como muestra el ejemplo de campo, la solución suele ser un valor de configuración, un componente mecánico o una condición del proceso - y no los valores cero/intervalo en sí.

Saltarse documentación.Cualquiera que sea la tecnología involucrada, un registro de calibración que solo diga "calibrado, OK" es casi inútil para detectar tendencias de deriva. Registre el método de referencia, las condiciones ambientales y los valores antes/después cada vez.

Suponiendo que la configuración de fábrica sea definitiva.Cada instrumento se envía con una configuración predeterminada que puede no coincidir con la geometría específica de su recipiente o el medio de proceso. Verificar esa configuración durante la puesta en marcha - y no solo después de que aparezca un problema - evita la mayoría de los problemas tratados en esta guía.

Intervalos inconsistentes entre niveles de riesgo similares.Si una aplicación de transferencia de custodia-en una tecnología se verifica trimestralmente, una aplicación igualmente crítica en una tecnología diferente en el mismo sitio debe estar en un cronograma comparable, no dejarse en manos de lo que el contratista original haya establecido.

Creación de un programa de calibración simple

Para un sitio que ejecuta tipos mixtos de instrumentos, un programa viable generalmente tiene tres partes:

• Un nivel de criticidad para cada instrumento de nivel- transferencia de custodia/seguridad, proceso estándar y no-crítico - con un intervalo definido para cada nivel, aplicado de manera consistente independientemente de la tecnología.
• Un formato de registro de calibración compartido, de modo que quien obtenga el historial de mantenimiento más adelante pueda comparar los instrumentos uno al lado del otro en lugar de interpretar tres convenciones de registro diferentes.
• Una breve lista de verificación específica de tecnología-para cada tipo de instrumento - extraído de las secciones anteriores - para que los técnicos no dependan de la memoria ni apliquen una mentalidad ultrasónica a un medidor magnético.

Nada de esto requiere un software especial ni un gran presupuesto. Una hoja de cálculo compartida con las tres listas de verificación adjuntas cubre adecuadamente la mayoría de las operaciones de tamaño pequeño-y-mediano-; Los sitios más grandes con docenas de instrumentos generalmente incorporan esto en sus CMMS existentes.

Pensamientos finales

Los medidores de nivel ultrasónicos, de radar y magnéticos resuelven el mismo problema básico de tres maneras diferentes, y esa diferencia es más importante en el momento de la calibración de lo que la mayoría de los programas de mantenimiento tienen en cuenta. Estandarizar los intervalos y la documentación en un sitio es útil, pero no debería ocultar el hecho de que cada tecnología tiene sus propios modos de falla - espuma en ultrasonidos, desajustes dieléctricos en radar, errores de especificación de flotador en medidores magnéticos. Saber con cuál está tratando y de qué depende realmente ese instrumento específico para su precisión es lo que separa una solución rápida de una llamada de servicio repetida.

Referencias

• Instrument Society of America (ISA) - orientación general sobre instrumentación de medición de nivel y prácticas de calibración.
• Instituto Americano del Petróleo,Manual de estándares de medición del petróleo., Capítulo 3 - Principios de medición de nivel y medición de tanques.
• Datos de referencia del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) - sobre la velocidad del sonido en el aire y su dependencia de la temperatura.
• Documentación técnica del fabricante para instrumentos de nivel ultrasónicos, de radar y magnéticos. Referencias de especificaciones de -banda muerta-, constante dieléctrica y flotador.
• ¿No está seguro de qué tecnología de medición de nivel se adapta a su aplicación o necesita ayuda para auditar las prácticas de calibración en una flota mixta de instrumentos? Envíenos los detalles de su embarcación y las condiciones del proceso - estaremos encantados de ayudarle a resolverlo.

También te puede gustar

• Cómo calibrar un medidor de nivel ultrasónico: una guía paso-a-paso para una supervisión precisa del tanque
• Cómo calibrar un indicador de nivel magnético: una guía paso-a-paso para una supervisión precisa del tanque
• Cómo calibrar un sensor de nivel de radar: una guía paso-a-paso para una supervisión precisa del tanque