Sensor de Corriente de Foucault Emerson EPRO PR6423/011-100 + Convertidor CON021

Sistema de sensor de corrientes de Foucault Emerson EPRO PR6423/011-100 + convertidor CON021

El Emerson EPRO PR6423/011-100 + CON021 es un sistema completo de medición de desplazamiento por corrientes de Foucault que combina una sonda de proximidad de alta precisión de 8mm con un convertidor de señal avanzado. Esta solución integrada ofrece monitoreo sin contacto de la posición del eje, amplitud de vibración y desplazamiento axial en aplicaciones de maquinaria rotativa donde la fiabilidad y precisión son críticas.

Especificaciones Técnicas

Sonda del sensor PR6423/011-100:

• Número de modelo: PR6423/011-100
• Diámetro de la sonda: 8mm (rosca M8 × 1)
• Rango de Medición: 0 a 2.0mm (0 a 80 mils)
• Linealidad: ±1% de la escala completa en el rango calibrado
• Respuesta en frecuencia: DC a 10 kHz (punto -3dB)
• Temperatura de Operación: -200°C a +350°C (-328°F a +662°F)
• Longitud del Cable: 1 metro estándar (longitudes personalizadas disponibles)
• Tipo de Cable: Coaxial de bajo ruido con aislamiento de PTFE
• Material de la carcasa: Acero inoxidable 316L para resistencia a la corrosión
• Grado de Protección: IP67 cuando está correctamente instalado

Convertidor de Señal CON021:

• Número de Modelo: CON021
• Entrada: Señal de sonda de corrientes de Foucault (basada en capacitancia)
• Señal de Salida: Bucle de corriente 4-20mA o voltaje ±10V
• Escalado de Salida: Configurable por el usuario mediante interruptores DIP o software
• Alimentación: 18-30 VCC, consumo típico 50mA
• Precisión: ±0.5% de escala completa incluyendo linealidad y efectos de temperatura
• Coeficiente de Temperatura: <0.02% por °C
• Tiempo de Respuesta: <1ms para el 90% del cambio escalón
• Salidas de Diagnóstico: Detección de fallo de sonda, alarma de ruptura de cable
• Montaje: Opciones para riel DIN o montaje en panel
• Entorno de Operación: -20°C a +70°C, 5-95% HR sin condensación
• Certificaciones: CE, ATEX Zona 2, conforme a IECEx

Arquitectura del Sistema y Principio de Funcionamiento

La sonda PR6423/011-100 genera un campo electromagnético de alta frecuencia en su punta sensora. Cuando se posiciona cerca de un objetivo conductor (típicamente un eje giratorio), se inducen corrientes de Foucault en el material del objetivo. Los cambios en la distancia entre la sonda y el objetivo alteran el acoplamiento electromagnético, que la sonda detecta como variaciones en la impedancia. El convertidor CON021 procesa este cambio de impedancia, linealiza la curva de respuesta y produce una señal de salida proporcional adecuada para PLC, DCS o sistemas de monitoreo de vibraciones.

Este principio de medición sin contacto ofrece varias ventajas: cero desgaste mecánico, inmunidad a la contaminación por aceite o fluidos de proceso, y la capacidad de medir a través de barreras delgadas no conductoras. El sistema mantiene la estabilidad de calibración durante millones de ciclos de medición sin deriva ni degradación.

Características Clave y Ventajas de Rendimiento

• Amplio Rango de Temperatura: La sonda opera desde ambientes criogénicos hasta de alta temperatura, permitiendo el monitoreo en aplicaciones extremas como bombas de GNL y turbinas de vapor
• Respuesta de Alta Frecuencia: El ancho de banda de 10 kHz captura eventos transitorios y fenómenos de vibración de alta velocidad que sensores más lentos no detectan
• Diagnósticos Integrados: CON021 monitorea continuamente la salud de la sonda, detectando daños en cables, problemas en conectores o cambios en el material objetivo antes de que causen errores de medición
• Opciones de Salida Flexibles: Salidas configurables de 4-20mA o ±10V se integran perfectamente con la infraestructura existente de control y monitoreo
• Construcción Robusta: La sonda de acero inoxidable 316L resiste químicos corrosivos, alta vibración y choques mecánicos en ambientes industriales severos
• Estabilidad de Calibración: Electrónica compensada por temperatura mantiene una precisión de ±0.5% en todo el rango operativo sin necesidad de recalibración en campo

Escenarios de Aplicación Industrial

Monitoreo de Turbinas de Vapor y Gas: Mida la posición del empuje axial y la expansión diferencial en turbinas de generación eléctrica. La capacidad de alta temperatura del PR6423/011-100 permite el montaje directo cerca de las carcasas de la turbina donde las temperaturas superan los 300°C. El monitoreo en tiempo real del empuje previene fallas catastróficas en los rodamientos al detectar movimientos axiales anormales antes de que ocurra contacto. Las instalaciones típicas monitorean ambas caras de empuje, activas e inactivas, con configuraciones de doble sonda.

Protección de Compresores Centrífugos: Controle la vibración radial del eje y la posición en compresores multietapa que manejan gas natural, aire o refrigerantes. El ancho de banda de 10 kHz del sistema captura frecuencias de paso de palas e inestabilidades subsíncronas que indican un inminente golpe de ariete o desgaste de rodamientos. La integración con sistemas de protección de maquinaria API 670 permite el apagado automático cuando la vibración supera los umbrales de alarma, previniendo daños secundarios en sellos e impulsores.

Monitoreo de Motores Grandes y Generadores: Monitoree la excentricidad del rotor y la uniformidad del espacio de aire en motores que superan 1 MW. Los espacios de aire desiguales causan desequilibrio electromagnético, lo que conduce a un aumento de la vibración y fallas prematuras en los rodamientos. El sistema PR6423/011-100 detecta variaciones en el espacio de aire tan pequeñas como 50 micrones, permitiendo a los equipos de mantenimiento programar acciones correctivas durante paradas planificadas en lugar de responder a fallas de emergencia.

Monitoreo de Posición del Eje de la Bomba: Mida la posición axial y radial en bombas críticas que manejan fluidos corrosivos o de alta temperatura. En bombas verticales, el monitoreo de posición axial detecta desgaste del cojinete de empuje antes de una falla catastrófica. En bombas horizontales, las mediciones radiales identifican desalineación, asentamiento de la base o degradación del acoplamiento. La clasificación IP67 de la sonda y su construcción resistente a la corrosión permiten la instalación en ambientes húmedos o químicamente agresivos.

Molino de Rodillos y Procesamiento de Metales: Monitoree la posición y excentricidad de los rodillos en molinos de acero, aluminio y papel. El control preciso del espacio entre rodillos de trabajo y rodillos de respaldo asegura un grosor y acabado superficial consistentes del producto. La inmunidad del sistema de corrientes de Foucault a la escama, refrigerantes y lubricantes lo hace ideal para ambientes duros de molino donde los sensores ópticos o mecánicos fallan rápidamente.

Soluciones Técnicas y Estrategias de Integración

Optimización del Material Objetivo: El sistema está calibrado de fábrica para objetivos de acero al carbono pero puede ajustarse en campo para acero inoxidable, aluminio u otros materiales conductores. El acabado superficial del objetivo afecta la precisión de la medición—superficies mecanizadas con Ra <3.2 μm proporcionan resultados óptimos. Para superficies rugosas o irregulares, la función de promediado del CON021 reduce el ruido manteniendo un tiempo de respuesta adecuado.

Mejores Prácticas de Instalación: Monte la sonda perpendicular a la superficie objetivo con la punta sensora posicionada en el rango medio del espacio (típicamente 1.0mm para una sonda de rango 2.0mm). Esto proporciona espacio igual para desplazamientos positivos y negativos. Use compuesto fijador de roscas para evitar aflojamiento por vibración y dirija los cables lejos de líneas de alta tensión para minimizar interferencia electromagnética. El convertidor CON021 debe instalarse en un recinto con control de temperatura cuando las condiciones ambientales excedan su rango operativo.

Sistemas Multicanal: Para un monitoreo integral de maquinaria, despliegue múltiples sondas PR6423 en intervalos de 90° alrededor del eje para medir desplazamiento X-Y y calcular patrones de órbita. Los convertidores CON021 alimentan canales individuales en monitores de vibración como los sistemas Emerson AMS 6500 o Bently Nevada 3500. El muestreo sincronizado entre canales permite diagnósticos avanzados incluyendo análisis de forma modal y cálculos de vectores de desbalance.

Integración de Redundancia y Seguridad: En sistemas de seguridad con clasificación SIL, despliegue configuraciones de doble sonda con convertidores CON021 independientes que alimentan lógica de votación 2oo3. Esta arquitectura proporciona tolerancia a fallos mientras mantiene los niveles de integridad de seguridad requeridos para sistemas de parada de emergencia. Las salidas de diagnóstico del CON021 se integran con PLCs de seguridad para anunciar fallos de sonda sin activar disparos espurios.

Calibración y Puesta en Marcha

El sistema PR6423/011-100 + CON021 se envía con certificados de calibración de fábrica trazables a estándares nacionales. La verificación en campo requiere un micrómetro de precisión o calibre de brecha calibrado para establecer puntos de desplazamiento conocidos. Ajuste los potenciómetros de cero y rango del CON021 (o configuraciones digitales) para coincidir con el rango de salida deseado. Para aplicaciones críticas, realice calibración dinámica usando una mesa vibratoria para verificar la respuesta en frecuencia y características de fase en todo el ancho de banda operativo.

Mantenimiento y solución de problemas

Los sistemas de corriente de Foucault requieren mantenimiento mínimo debido a su diseño sin contacto. Las inspecciones trimestrales deben verificar la integridad del cable, la firmeza de los conectores y la condición de la superficie objetivo. Los LEDs diagnósticos del CON021 proporcionan indicación instantánea del estado: verde para operación normal, amarillo para calidad marginal de señal y rojo para condiciones de falla de la sonda. Problemas comunes incluyen contaminación de la superficie objetivo (resuelto con limpieza), daño en el cable por vibración (requiere reemplazo de cable) y ajuste incorrecto de la brecha (corregido reposicionando la sonda).

La deriva de señal con el tiempo típicamente indica cambios en el material objetivo (corrosión o recubrimiento) más que degradación del sensor. La recalibración restaura la precisión sin reemplazo de hardware. El MTBF del sistema supera las 200,000 horas bajo condiciones industriales normales, con la vida útil de la sonda limitada principalmente por daños mecánicos y no por fallas eléctricas.

Compatibilidad y expansión del sistema

El convertidor CON021 se conecta con todas las sondas de la serie PR6423 de Emerson EPRO, permitiendo la expansión del sistema o el reemplazo de sondas sin cambios en el convertidor. Las señales de salida se conectan directamente a los sistemas de monitoreo de salud de maquinaria Emerson AMS, tarjetas de entrada analógica DeltaV DCS o monitores de vibración de terceros que soportan entradas 4-20mA o ±10V. Para sistemas heredados que usan rangos ±5V o 0-10V, módulos externos de acondicionamiento de señal proporcionan compatibilidad de interfaz.

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