El IQS452 es un acondicionador de señal de alto rendimiento desarrollado por VM diseñado específicamente para funcionar con sensores de corrientes parásitas sin contacto como el TQ422 y el TQ432. Este sistema se utiliza para medir la vibración del eje y los cambios de posición en maquinaria rotativa (por ejemplo, turbinas, bombas, compresores) y se aplica ampliamente en industrias que incluyen la energía, el petróleo y el gas y la energía hidroeléctrica, especialmente en entornos peligrosos o de alta presión y temperatura.
El IQS452 admite dos modos de salida: salida de voltaje (3 cables) y salida de corriente (2 cables). Ofrece una excelente estabilidad de temperatura y capacidad antiinterferente, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales exigentes.
Comparación entre IQS452 e IQS450
| Artículo |
IQS452 |
IQS450 |
| Rango de medición |
4mm |
12 milímetros |
| Sensibilidad |
4 mV/μm o 1,25 μA/μm |
1,33 mV/μm o 0,417 μA/μm |
| Resistencia a la presión |
Hasta 100 bar en el extremo del sensor |
Capacidad de alta presión no indicada explícitamente |
| Rango de temperatura |
-30°C a +70°C (Acondicionador) |
-35°C a +85°C (Acondicionador) |
| Rango de salida |
Voltaje: -2,4 V a -18,4 V
Corriente: 15,75–20,75 mA |
Voltaje: -1,6 V a -17,6 V
Corriente: -15,5 a -20,5 mA |
| Escenario de aplicación |
Ambientes de alta presión (p. ej., turbinas hidráulicas, bombas sumergibles) |
Entornos industriales generales (p. ej., turbinas de vapor, compresores, generadores) |
| Certificaciones a prueba de explosiones |
ATEX, IECEx, CSA |
ATEX, IECEx, CSA, KGS, EAC |
| Interfaz mecánica |
Sensor con protección de armadura BOA opcional |
Manguera de acero inoxidable opcional o funda de FEP |
Principio de funcionamiento
El IQS452 funciona según el principio de corrientes de Foucault para lograr una medición de desplazamiento sin contacto. Su proceso de trabajo implica múltiples etapas de precisión que incluyen inducción electromagnética, modulación y demodulación de señales, linealización y compensación de temperatura, cada una de las cuales se detalla a continuación.
1. Fundamentos de los sensores de corrientes de Foucault y la inducción electromagnética
El núcleo de un sensor de corrientes parásitas es una bobina impulsada por corriente alterna de alta frecuencia. Cuando se acerca a un objetivo conductor (como un eje metálico), se inducen corrientes parásitas en la superficie del objetivo debido a la inducción electromagnética. Según la ley de Lenz, estas corrientes parásitas generan un campo magnético opuesto que reduce la impedancia efectiva de la bobina del sensor. Este cambio en la impedancia está altamente correlacionado con la distancia entre el sensor y el objetivo, aunque la relación es inherentemente no lineal y está influenciada por las propiedades electromagnéticas del material objetivo (como la conductividad y la permeabilidad) y la temperatura ambiente.
El IQS452 genera una señal de excitación de alta frecuencia (normalmente en el rango de MHz) a través de un oscilador interno. Esta señal se transmite a la bobina del sensor a través de un cable coaxial de alta calidad. La alta frecuencia se elige para mejorar la concentración del efecto de las corrientes parásitas en la superficie (efecto piel), mejorando así la sensibilidad y la resolución de la medición y al mismo tiempo reduciendo la interferencia de la estructura más profunda del material objetivo.
2. Modulación, transmisión y demodulación de señales
El cambio en la impedancia de la bobina del sensor modula (altera) la amplitud de la señal portadora de alta frecuencia. Esta señal modulada viaja de regreso a lo largo del cable coaxial hasta el acondicionador de señal IQS452. Para minimizar la pérdida de señal y la interferencia de ruido durante la transmisión de larga distancia, el sistema utiliza una estructura coaxial con adaptación de impedancia (normalmente 70 Ω).
Dentro del IQS452, la señal modulada de alta frecuencia que regresa se preamplifica primero. Luego se somete a demodulación (normalmente utilizando técnicas de detección de envolvente o sensibles a la fase), un proceso crítico que elimina la portadora de alta frecuencia para extraer la señal de voltaje de baja frecuencia que contiene la información de la distancia. Este proceso debe restaurar con precisión la amplitud real del cambio de impedancia y al mismo tiempo suprimir el ruido proveniente de fluctuaciones de energía, variaciones de capacitancia del cable e interferencias electromagnéticas externas.
3. Linealización, amplificación y conversión de salida
La señal de voltaje sin procesar del demodulador tiene una relación no lineal con la distancia (aproximadamente una función exponencial negativa). El circuito de procesamiento interno del IQS452 incluye un módulo de linealización dedicado que emplea algoritmos como ajuste polinomial o compensación lineal por partes para convertir la señal no lineal en una salida estándar que es altamente lineal con respecto al espacio mecánico.
Posteriormente, la señal linealizada se envía a un circuito de amplificación de precisión para ajustar la escala y la polarización para que coincida con el rango de salida seleccionado por el usuario:
Modo de salida de voltaje (3 cables): Proporciona una señal de voltaje lineal de -2,4 V (correspondiente al espacio mínimo de 0 mm) a -18,4 V (correspondiente al espacio máximo de 4,0 mm). Este modo presenta una baja impedancia de salida (normalmente 500 Ω) y una fuerte capacidad antiinterferencias, lo que lo hace adecuado para la transmisión de corta distancia a tarjetas de adquisición de datos o PLC.
Modo de salida de corriente (2 cables): Proporciona una señal de corriente de bucle de 4-20 mA de 15,75 mA (0 mm) a 20,75 mA (4,0 mm). La salida de corriente es inmune a las caídas de voltaje y al ruido en largas distancias, lo que la hace ideal para la transmisión a salas de control o sistemas DCS, e inherentemente proporciona detección de rotura de cable (la corriente cero indica una falla).
Ambos circuitos de salida están diseñados con protección contra cortocircuitos para evitar daños por cableado incorrecto o fallas.
4. Compensación de temperatura y calibración del sistema
Las variaciones de temperatura afectan la resistencia de la bobina, las características del cable y las propiedades electromagnéticas del material objetivo. El IQS452 incorpora un diseño de compensación de temperatura, utilizando un sensor de temperatura interno para monitorear la temperatura ambiente y algoritmos para ajustar dinámicamente la amplitud de la señal de excitación o los parámetros del circuito de demodulación. Esto garantiza señales de salida estables en todo el rango de temperatura de funcionamiento especificado (de -30 °C a +70 °C).
Todo el sistema (sensor + cable + acondicionador) se calibra en fábrica utilizando un objetivo de acero VCL 140 estándar (1.7225) a 23 °C ±5 °C, lo que garantiza la intercambiabilidad. Esto significa que cualquier componente dentro del sistema se puede reemplazar individualmente sin recalibrar toda la configuración, lo que simplifica enormemente el mantenimiento en campo.
Características y beneficios clave
El diseño del IQS452 incorpora múltiples tecnologías avanzadas para cumplir con los estrictos requisitos de confiabilidad, precisión y seguridad en entornos industriales.
1. Adaptabilidad superior a alta presión y al medio ambiente
Los sensores TQ422/TQ432 combinados con el IQS452 son una ventaja fundamental. La sonda del sensor está hecha de un material robusto PEEK (polieteretercetona), que no solo ofrece una excelente resistencia mecánica y estabilidad dimensional, sino que también puede soportar directamente presiones de fluido de hasta 100 bar (aproximadamente 100 atmósferas). Esto lo hace ideal para medir la vibración y la posición del eje en aplicaciones como turbinas hidroeléctricas (especialmente los tipos Francis y Kaplan), bombas sumergibles de pozos profundos, compresores de alta presión y sistemas de propulsión marina. Todo el cuerpo del sensor está construido en acero inoxidable (1.4435) y recubierto con resina epoxi de alta temperatura, lo que garantiza una durabilidad a largo plazo en ambientes húmedos, de alta presión y químicamente corrosivos.
2. Certificaciones Integrales de Seguridad y Protección contra Explosiones
El diseño del producto considera plenamente la seguridad operativa en entornos peligrosos, habiendo obtenido certificaciones a prueba de explosiones de múltiples regiones globales:
Certificación europea ATEX: LCIE 02 ATEX 6086 X, cumple con los estándares II 2G, apto para atmósferas de gases explosivos Zona 1 y 2 (EEx ib IIC T6-T3).
Certificación CSA de América del Norte: Certificado No. 1514309, que cumple con los requisitos de Clase I, División 1 y 2, Grupos A, B, C, D, confirmado como nivel de protección Ex ia.
Certificación internacional IECEx: proporciona prueba de cumplimiento reconocida mundialmente.
Estas certificaciones significan que el sistema IQS452 (versiones específicas a prueba de explosiones) tiene la energía de su circuito limitada a niveles extremadamente bajos, evitando la ignición de mezclas explosivas circundantes incluso en condiciones de falla, garantizando así la seguridad para industrias críticas como la de petróleo, gas y productos químicos.
3. Alta precisión, amplia respuesta de frecuencia y excelente rendimiento
Medición de alta precisión: el sistema proporciona una alta sensibilidad de 4 mV/μm o 1,25 μA/μm, capaz de detectar cambios de desplazamiento a nivel de micras con precisión, brindando datos confiables para el mantenimiento predictivo.
Amplia respuesta de frecuencia: la respuesta de frecuencia varía de CC a 20 kHz (-3 dB). Esta característica le permite no solo medir desplazamientos lentos del eje (como flotación axial), sino también capturar con precisión vibraciones de alta frecuencia causadas por desequilibrio, desalineación, engrane de engranajes, etc., en maquinaria giratoria de alta velocidad (hasta varios cientos de miles de RPM), proporcionando información espectral rica para el diagnóstico de fallas.
Excelente linealidad y estabilidad de temperatura: los circuitos de linealización internos y la tecnología de compensación de temperatura mantienen una salida y estabilidad altamente lineales en todo el rango y el rango de temperatura especificado, minimizando los errores de medición.
4. Tolerancia y confiabilidad ambiental sólidas
Amplio rango de temperatura: el acondicionador de señal funciona de manera confiable en temperaturas ambiente de -30 °C a +70 °C, mientras que el sensor soporta temperaturas de -25 °C a +140 °C.
Alto índice de protección: el cabezal del sensor alcanza un índice de protección IP68 (según IEC 60529), lo que permite una inmersión prolongada bajo el agua; El acondicionador de señal tiene clasificación IP40, adecuado para instalación dentro de gabinetes de control.
Resistencia a vibraciones y golpes: el acondicionador soporta vibraciones de 2 g entre 10 y 500 Hz, y el sensor soporta vibraciones de 5 g y golpes mecánicos de 15 g (media onda sinusoidal de 11 ms), lo que garantiza un funcionamiento estable en entornos mecánicos con alta vibración.
5. Flexibilidad del sistema y facilidad de uso
Intercambiabilidad de componentes: el sensor, el cable de extensión y el acondicionador forman un sistema precalibrado donde los componentes se pueden reemplazar de forma independiente sin recalibración, lo que reduce significativamente el inventario de repuestos y los costos de mantenimiento.
Múltiples opciones de salida: los usuarios pueden elegir de manera flexible modos de salida de voltaje o corriente según las condiciones del cableado de campo y las necesidades antiinterferencias.
Múltiples opciones de montaje: el acondicionador de señal se puede montar directamente mediante tornillos u opcionalmente equiparse con un adaptador MA130 para instalación en rieles DIN estándar, lo que facilita la integración.
Opciones de protección de cables: El revestimiento blindado opcional de acero inoxidable 'BOA' y el revestimiento exterior de FEP proporcionan una excelente protección contra la abrasión mecánica y resistencia a la corrosión química.
Resumen de diferencias:
IQS452 es más adecuado para entornos especiales de alta presión y alta confiabilidad, como energía hidroeléctrica y bombas de pozos profundos.
IQS450 es más versátil, con un rango de medición más amplio (12 mm), adecuado para monitoreo de vibración y posición en la mayoría de maquinaria rotativa.
Los dos difieren ligeramente en las características de salida, el rango de temperatura y las certificaciones a prueba de explosiones, pero comparten el mismo principio de funcionamiento básico.
