Monitoreo versus control: Factor clave en caudalimetría wireless

Las técnicas de medición de caudal siguen creciendo y evolucionando con nuevos métodos, tales como caudalimetría ultrasónica multihaz, magnética y Coriolis, a expensas de tecnologías más tradicionales, tales como placas orificio, vertederos y otras técnicas basadas en presión diferencial.

El uso ampliado de estas nuevas tecnologías se debe en parte a la mayor capacidad de los microprocesadores y sensores, lo que permite incorporar mediciones imposibles de realizar sin las mejoras logradas en estas áreas. Otra razón para su adopción es que, en la mayoría de los casos, también ofrecen una mayor exactitud y rangeability que las tecnologías de presión diferencial.

Sin embargo, la mayoría de estas técnicas de medición de caudal tienden a requerir más energía que la caudalimetría de presión diferencial, de modo que no resultan adecuadas para su implementación como dispositivos wireless.

Un experto en estándares internacionales comentó recientemente que su empresa pudo encontrar sólo una batería adecuada para sus transmisores wireless que tenga 10 años de vida útil. Esto, por supuesto, con recarga periódica.

Otras baterías recargables tienden a tener ‘memoria’ y otros problemas que se traducen en una vida operativa cercana a los cinco años.

Un tema importante a la hora de usar wireless para medición de caudal es la dinámica del proceso en sí. La mayoría de los lazos de caudal, especialmente para líquidos (fluidos incompresibles), tienen tiempos de respuesta de proceso muy cortos, muchas veces en el orden de los segundos, a diferencia de los lazos de temperatura y nivel, que tienden a ser mucho más largos (posiblemente mensurables en minutos). Por lo tanto, si se usara un sensor wireless para control de caudal, haría falta como mínimo una tasa de actualización rápida para el transmisor, lo que lleva, por supuesto, a una vida corta de batería.

Dentro de este contexto, sería bueno desarrollar una máquina de movimiento perpetuo y recolectar cierta energía a partir de distintos caudalímetros para mantener o cargar las baterías. Por ejemplo, si la barra de desprendimiento de vórtices de un caudalímetro vortex, o la paleta o turbina en otros medidores de caudal, o si las pulsaciones en un medidor de desplazamiento positivo pudieran accionar alguna forma de bobina sin afectar la medición propiamente dicha, quizás quede eliminado el tema de la energía en estos medidores.

Una manera de abordar el problema del tiempo de respuesta es aumentar la capacidad del dispositivo de caudal, incorporando la posibilidad de funcionar como controlador de caudal de un solo lazo o autocontenido. En este caso, el lazo de control sólo requiere la transmisión de la salida al elemento de control final y HMI remota cuando sea necesario un tal cambio, que no es probable que se dé cada ciclo de sensado o actualización (suponiendo que el sistema de control puede aceptar algún grado de banda muerta en la señal).

Si la banda muerta no es aceptable, tener el transmisor actualizando el sistema de control con fines de historia y medición cada ciclo y la salida directamente al dispositivo ‘según necesidad’ es una situación mucho más compleja que operar con diferentes tasas de actualización de un dispositivo en función del tipo de datos.

Una alternativa a las actualizaciones en cada ciclo que puede tener aceptación es utilizar la opción de totalización según la tasa de actualización del sistema de control, lo que, sin embargo, corre el riesgo de perder granularidad de los datos en bruto.

Con todas estas características, el transmisor se acerca a la visión de Open Process Automation (OPA) en lo que hace a un nodo de control de dispositivos (DCN) y a un controlador de campo SCADA RTU monitoreado y controlado (es decir, cambiando el setpoint) remotamente desde la estación de control central.

Por lo general, un sistema SCADA incluye wireless pero, de nuevo, con ciclos de actualización más largos y necesidad de inteligencia en el campo.

Como ya lo aclaramos anteriormente, monitoreo versus control afecta directamente el diseño del sistema. La aparentemente simple elección de monitoreo versus control o transferencia de custodia incide no sólo en el tipo de sensor requerido, sino también en la manera en que ese dispositivo interactúa con el sistema de control y otros dispositivos dentro del sistema de control.

Aun cuando todo esto sea cierto para otras tecnologías más, no sólo medición de caudal, el efecto es más pronunciado en caso de lazos de control rápidos como el de caudal, independientemente de lo que se intente hacer para superar los principios básicos y la razón por la cual se instala el sistema.

 

Preparado por Ian Verhappen, gerente senior de proyectos de automatización en CIMA.

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