Relação entre Turndown Span mínima do transmissor precisão e modulação com um exemplo prático
Antes de explicar o span mínimo e o Turndown, vamos começar com um exemplo destacando o span máximo do sensor.
Suponha que queremos medir a pressão de 0-500 mm H2O
Normalmente os transmissores de pressão são fornecidos para atender determinadas faixas de medição, com ranges diferentes para cada modelo.
Estaremos neste caso avaliando transmissores da Rousemout modelo CD3051. Para melhor analisarmos fizemos um recorte em uma tabela de seu catalogo onde é apresentado os modelos sua relação de range.
Neste recorte da tabela apresentada acima vemos que existe existe uma faixa especial 0 (zero) que apresenta range maximo de 7 mbar ( 3 polegada de água) e outras faixas que mede pressões maiores, então iremos aqui avaliar a faixa que melhor atende a necessidade de medição de nosso processo que é 0-500 mmH2O =(50mbar)
Avaliando a próxima faixa de medição encontramos a faixa de medição 1 (um) que possui range de 0 a 62,2 mbar. Bingo encontramos a faixa perfeita para nossa medição.
Muito bom você encontrou o instrumento correto a usar porém você não tem ele no aumoxarifado e como é de praxe o tempo para aquisisão e muito longa.
Ao passar essa informação para gerencia, seu gerente pede para apresentar uma alternativa então você vai ao almoxarifado e encontra um instrumento faixa 2. Como avaliar se esse instrumento pode ser instalado para atender a emergencia.
Antes de respondermos precisamos avaliar se o span mínimo do instrumento atende dessa faixa 2 atende. Então voltamos a avaliar essa faixa olhando o catálogo do instrumento e consultemos a pagina que fala sobre os limites da “faixa e limites do sensor” já apresentado na imagem acima. Uma coisa que pode confundir é quando olhamos para o span mínimo do instrumento na tabela informa que seu span mínimo é 635 mBar =6350 mmH2O
Como podemos ver na captura de tela para “Faixa 2”, vemos que a amplitude mínima é 4 mBar = 40 mmH2O, ou seja, o transmissor pode ser calibrado pelo menos até 0 – 40 mmH2O
Quando olhamos para essa amplitude mínima pode gerar uma dúvida e seá que esse instrumento mede o valor de 20 mmH2O. De forma resumida podemos dizer que sem quando olhamos para os seguntes valores de sua calibração:
Para a 0 mmH2O, o transmissor dará 4mA
Para o 40 mmH2O o transmissor dará 20mA
Quando o instrumento estiver 20 mmH2O ele indicará 50% da faixa. Isso sim é possível
Porém não será capaz de ser configurado com valores de span menores que 40 mmH2O
Voltando a pergunta se seria possível utilizar um transmissor de faixa 2 para medir a faixa solicitada a resposta é sim.
Ajustando a sua amplitude para faixa medida que é de 0-500 mm
0 mmH2O = 4 mA
500 mmH2O = 20 mA
Vamos avaliar agora o transmissor de faixa 3 :
Olhando novamete para tabela vemos que o o range minimo atende por tem um valor minimo de 6,27 InH2O =159,25mm
Como vimos vimos acima mais de uma faixa atende a necessidade do projeto. Prque então se preocupar em usar a faixa 1?
O que estamos fazendo nos casos acima na faixa 1, 2 ou 3 é “diminuir” a faixa máxima do transmissor para a faixa desejada.
Turndown (TD) ou Rangeability: é a relação entre a pressão máxima (URL) e a pressão mínima medida (span mínimo calibrado).
Turndown = amplitude máxima (URL) / amplitude mínima (calibrável)
Portanto, para o caso com faixa 1 (0 – 25 inH2O) e nossa faixa desejada é 0 – 20 inH20
Vamos calcular QUANTO ESTAMOS REDUZINDO
O Turndown para nosso caso é = 25 inH2O / 20 inH2O
Turndown = 1,25
Então aqui estamos diminuindo 1,25 vezes
Mas para faixa 3 (0-1000 inH2O)
Vamos calcular QUANTO ESTAMOS REDUZINDO
O Turndown para nosso caso é = 1000 inH2O / 20 inH2O
Turndown = 50
Aqui estamos diminuindo 50 vezes em comparação com 1,25 vezes para o faixa 1
Os transmissores típicos disponíveis no mercado têm um Turndown muito alto de 100: 1, mas lembre-se de que se você for um turndown mais reduzido, a precisão será prejudicada!
Exemplo prático para nosso caso acima
Precisão :-
Abaixo está a captura de tela tirada do catálogo que informa qual será a precisão para determinada quantidade de desativação.
Se selecionarmos a faixa 1 (0 – 25 inH2O)
É mencionado para turndown maior que 15: 1, precisamos usar a fórmula fornecida para calcular a precisão
=0,025+0,005(25/20)% amplitude
= 0,0312% amplitude
Quando olhamos pra o erro na faixa temos :
Span = 0-20 pol H2O =
= 0,0312 * 20 =
= 0,625 pol = 15,88 mmH2O = 0,155 KPA =1,556 mBar
Se selecionarmos a faixa 3 (0 – 1000 inH2O)
É mencionado para turndown maior que 10: 1, precisamos usar a fórmula fornecida para calcular a precisão
VAMOS FAZER ISSO !!!
= {0,015 + 0,005 (1000/20)}% de amplitude
= 0,265% de imprecisão
Quando olhamos pra o precisão na faixa temos :
Span = 0-20 pol H2O =
= 0,265 * 20 =
= 139,6 mmH2O=5,5 pol = 1,36 KPA = 13 mBar
Portanto, a imprecisão de 0,04% mudou para 0,265% se usarmos a faixa 3 em nossa aplicação de 0-20 inH2O. Torna impraticavél para nossa aplicação!
Agora vamos a um estudo prático.
Um projeto de filtragem faz o controle da condição de saturação do filtro automaticamente através da medição da diferen faz o controle Uma aplicação um filtro de óleo com classe de pressão 150# . A pressão máxima do filtro é de 1,2 bar = 120KPA
O sistema controla a pressão da seguinte forma:
Filtro pronto para uso : Pressão diferencial abaixo de 0,035 bar = 350 mBar = 35 KPA
Friltro faixa de operação: Entre 35 KPA e 80KPA (350 a 700mBar)
Filtro para retro lavagem : Acima de 700 mBar
Considerando essa condição apresentada e a necessidade ea precisão na medição qual a faixa de medição mais indicada para essa aplicação :
Conforme a tabela podemos ver que as faixas 1 e 2 não atendem ficam a baixo da faixa de medição necessária para o processo ao range maiximo do instrumento
Comparando as precisoes entre a faixa 3 e 4 para entendermos porque embora os dois atendam porque optamos pela faixa 3
Se selecionarmos a faixa 3 (0 – 2,48 = 0-248 KPA)
É mencionado para turndown maior que 10: 1, precisamos usar a fórmula fornecida para calcular a precisão
=0,025+0,005(2,48/1,2)% amplitude
= 0,0353% amplitude
Quando olhamos pra o erro na faixa temos :
Span = 0 -1,2 bar = 120KPA
= 0,0353 * 120 =
= 4,24 KPA =0,044 Bar 44 mBar = 0.638 pol = 448 mmH2O
Se selecionarmos a faixa 4 (0 – 20,88 = 0 – 2088 KPA
É mencionado para turndown maior que 10: 1, precisamos usar a fórmula fornecida para calcular a precisão
= {0,015 + 0,005 (2088/120)}% de amplitude
= 0,112% de imprecisão
Quando olhamos pra o precisão na faixa temos :
Span = 0-120 KPA
= 0,112 * 120 =
= 11,36 KPA = 113,6 mBar = 0,113Bar
Portanto, a imprecisão de 0,04% mudou para 0,116% se usarmos a faixa 4 em nossa aplicação de 0-120 KPA. Esse elevado erro para processo em questão
Nota:-
Esta informação é do catálogo Rosemount é usada para exemplo (em outubro de 2020)!
A Rosemount pode alterar e atualizar as informações, consulte o catálogo mais recente. https://www.emerson.com/documents/automation/ficha-de-dados-do-produto-rosemount-3051-transmissor-de-press%E3o-pt-104828.pdf
https://www.dicasdeinstrumentacao.com/procedimentos-para-calibracao-de-instrumentos/
Treinamento HVAC – Medição de Pressão