Guía técnica del sistema de transductor de proximidad TQ 402 y TQ 412 / EA 402 / IQS 452: configuración, instalación, operación, depuración y mantenimiento

Capítulo 1: Introducción – Descripción general del sistema

Sistema de transductor de proximidad TQ 402 y TQ 412 / EA 402 / IQS 452 responsable de capturar con precisión la vibración relativa del eje y la posición axial de maquinaria rotativa crítica (como turbinas de vapor, turbinas de gas, compresores y bombas), proporcionando los datos más fundamentales y básicos para la protección de equipos y el mantenimiento predictivo. Esta guía tiene como objetivo proporcionar a ingenieros y técnicos una referencia técnica completa que cubra todo el ciclo de vida, desde la selección y configuración del sistema hasta la operación y el mantenimiento a largo plazo.

Componentes centrales del sistema:

• Transductor de proximidad TQ 402 / TQ 412: El elemento sensor central del sistema, que funciona según el principio de corrientes parásitas.

• TQ 402: Versión de montaje estándar, cuerpo totalmente roscado, apto para instalación directa en el interior de maquinaria.

• TQ 412: Versión de montaje inverso, con tuerca de bloqueo integral, diseñada específicamente para instalación a través de adaptadores de sonda desde el exterior de la máquina.

• Cable de extensión EA 402: Conecta el transductor al acondicionador de señal, asegurando que la longitud total del sistema cumpla con estrictos requisitos eléctricos.

• Acondicionador de señal IQS 452: El 'cerebro de señal' del sistema, que proporciona potencia de excitación de alta frecuencia al transductor y demodula, amplifica y emite una señal proporcional a la brecha. Sus subversiones incluyen:

• IQS 452 versión. 0XX/1XX: Proporciona un rango lineal de 4 mm, con salida de voltaje (4 mV/μm) y salida de corriente (1,25 μA/μm) respectivamente.

• IQS 452 versión. 2XX/3XX: Proporciona un rango lineal de 2 mm, con salida de voltaje (8 mV/μm) y salida de corriente (2,5 μA/μm) respectivamente.

Certificaciones clave y compatibilidad:

• Certificación a prueba de explosiones: Los componentes del sistema están disponibles en versiones intrínsecamente seguras (Ex i) certificadas por ATEX (LCIE 02 ATEX 6086 X) y CSA (1514309), adecuadas para su uso en atmósferas potencialmente explosivas.

• Integración del sistema: las señales estándar emitidas por este sistema se pueden integrar perfectamente en los principales sistemas de protección de maquinaria.

Base de la documentación: Todo el contenido de esta guía se extrae, integra y compila del documento oficial MANUAL - Equipo de campo del sistema de vibración (Sec n.º 36400), lo que garantiza precisión y autoridad.

Capítulo 2: Configuración: Diseño del sistema y preparación de ingeniería

La configuración correcta del sistema es un requisito previo para garantizar su rendimiento y precisión de medición, lo que implica principalmente la selección del transductor, la determinación de la longitud del sistema y la configuración del acondicionador de señal.

2.1 Configuración del transductor y del cable

• Selección de transductor:

• Según el objetivo de medición (vibración/posición) y las limitaciones espaciales, elija TQ 402 (montaje estándar) o TQ 412 (montaje inverso).

• Según el rango de desplazamiento del eje esperado, determine el rango de medición lineal requerido (2 mm o 4 mm), lo que determinará la versión IQS 452 correspondiente.

• Determinación de la longitud total del sistema (TSL):

• Regla de Oro: La longitud total del cable desde la punta del transductor hasta la entrada del acondicionador de señal (Cable Integral + Cable de Extensión) debe ser estrictamente de 5 metros o 10 metros. Las características eléctricas del sistema están optimizadas para esta longitud. Cualquier desviación provocará pérdida de calibración y degradación del rendimiento.

• Cálculo de longitud y pedido: según la distancia de instalación, seleccione la longitud adecuada del cable integral (p. ej., 1 m, 5 m) y el cable de extensión EA 402 (p. ej., 4 m, 9 m), asegurándose de que la suma sea 5 m o 10 m.

• Configuración de protección de cables:

• Armadura de acero inoxidable BOA: Proporciona protección mecánica.

• BOA Armor + Funda Termocontraíble KYNAR: Proporciona protección mecánica y aislamiento eléctrico.

• Tubo de Protección KS 106: Proporciona protección mecánica y ambiental integral (IP67).

• Seleccione la protección adecuada para los cables según el entorno de campo:

2.2 Configuración del acondicionador de señal

• Selección del modo de salida:

• Salida de voltaje de 3 cables (Versiones 0XX, 2XX): Baja impedancia de salida, buena compatibilidad, distancia máxima de transmisión de 200 metros.

• Salida de corriente de 2 cables (Versiones 1XX, 3XX): Fuerte capacidad antiinterferente, distancia máxima de transmisión de 1000 metros, pero debe usarse con un aislador como el GSI 123.

• Coincidencia de sensibilidad y rango:

• Asegúrese de que la sensibilidad (4 u 8 mV/μm) y el rango (2 o 4 mm) del IQS 452 seleccionado coincidan con los requisitos de medición y transductor TQ 402/412.

• Requisitos de energía:

• El IQS 452 requiere una fuente de alimentación de -20 VDC a -32 VDC desde el marco de protección de la maquinaria.

2.3 Caracterización del sistema y material objetivo

• Material objetivo estándar: el sistema está calibrado para su uso con acero VCL 140 (1.7225).

• Materiales no estándar: si el material objetivo es una aleación diferente (p. ej., acero inoxidable, aluminio), la sensibilidad y el rango lineal del sistema cambiarán. En este caso, la caracterización del sistema debe realizarse antes de la instalación para determinar la curva voltaje-distancia real y el verdadero rango de medición lineal y la sensibilidad mediante experimentación.

Capítulo 3: Instalación – Implementación mecánica y eléctrica

La instalación correcta es la base física para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo y la precisión de los datos del sistema.

3.1 Instalación mecánica

• Ubicación y entorno:

• Asegúrese de que el área de instalación esté limpia, seca y libre de gases corrosivos.

• Mantener alejado de fuentes de fuertes vibraciones y fuentes de calor.

• Restricciones de montaje del transductor (deben observarse estrictamente):

• Espacio libre: Se deben mantener distancias mínimas delante, a los lados y detrás del cabezal del transductor (rango completo TQ 402/412: frontal 34 mm, laterales 13 mm, trasero 46 mm).

• Distancia al soporte de montaje: la distancia mínima desde el cabezal del transductor al soporte de montaje es de 13 mm.

• Distancia entre transductores: la distancia mínima entre dos transductores uno al lado del otro es de 51 mm.

• Distancia al hombro/extremo del eje: La distancia mínima al hombro del eje para la medición radial es de 9 mm; La distancia mínima al extremo del eje para la medición axial es de 14 mm.

• Métodos de montaje:

• Interior de la carcasa de la máquina: utilice soportes de montaje con orificios roscados o de paso. Para los orificios de paso, se requieren dos contratuercas. Aplique adhesivo LOCTITE 241 a las roscas para evitar que se aflojen.

• A través de la carcasa de la máquina: utilice adaptadores de sonda PA 113 o PA 103 (solo para TQ 412). Esto permite el ajuste y reemplazo del transductor desde el exterior.

• Ajuste mecánico de la holgura inicial:

• Medición de vibración: Establezca en el centro del rango lineal.

• Medición de posición: colóquela hacia el extremo opuesto a la dirección del movimiento esperado.

• Concepto: La distancia entre la punta del transductor y la superficie objetivo cuando la máquina está en reposo.

• Principio de configuración:

• Método de ajuste: Utilice una galga de espesores para fijar el espacio con precisión. Margen de seguridad: el espacio mínimo no debe ser inferior a 0,4 mm (para sistemas de 4 mV/μm).

3.2 Cableado eléctrico

• Instalación de cables:

• Dentro de la máquina, fije los cables cada 100 a 200 mm mediante abrazaderas para cables.

• Respete estrictamente el radio de curvatura mínimo: 40 mm para cable coaxial FEP, 50 mm para cable con armadura BOA.

• Nunca acorte ni alargue los cables. El cable sobrante debe enrollarse con un diámetro no inferior al radio de curvatura mínimo y asegurarse.

• Conexión y Protección:

• Acople el conector del cable integral del transductor con el conector del cable de extensión EA 402 e inmediatamente colóquelo dentro de una Caja de Conexiones JB 118 o la carcasa protectora del PA 113 para protección IP65.

• Crítico: La carcasa metálica del conector no debe hacer contacto con piezas metálicas conectadas a tierra para evitar interferencias del bucle de tierra.

• Pasacables:

• Utilice un pasacables SG 102 y envuelva las roscas con cinta de teflón para garantizar un sellado (IP68).

• Montaje del acondicionador de señal:

• Monte el IQS 452 en la placa aislante dentro de una carcasa industrial ABA 15X para evitar bucles de tierra.

• Cableado del sistema:

• 3 hilos: utilice el cable K 309/K 310, conéctelo a 'OUT', 'COM', '-24V'.

• 2 hilos: utilice el cable K 209/K 210, conéctelo a 'OUT', '-24V' y conéctelo a un aislador GSI 123.

• Conecte el cable de extensión a la entrada del IQS 452.

• Conecte el cable de transmisión según el modo de salida:

• Blindaje: El blindaje del cable de transmisión debe estar puesto a tierra en un solo punto: el extremo del sistema de protección de la maquinaria (dentro del gabinete). Los extremos del transductor y del acondicionador deben permanecer flotantes.

Capítulo 4: Operación: tiempo de ejecución y monitoreo del sistema

Una vez que el sistema está encendido y operativo, la operación diaria y el monitoreo del estado son clave para garantizar la seguridad de la producción.

4.1 Monitoreo de estado

• Estado del acondicionador de señal IQS 452: Supervise su estado 'OK', 'Alerta', 'Fault' a través de las luces de estado de la tarjeta del sistema de protección de maquinaria o el software adjunto (por ejemplo, ToolboxST).

• Monitoreo de señal de salida: monitoree el valor dinámico de la señal del transductor (el componente de CC representa el espacio promedio, el componente de CA representa la vibración) y la forma de onda en tiempo real en la HMI o las páginas de diagnóstico del sistema de control.

4.2 Comunicación de datos

• Integración con el sistema de control: La salida de señal analógica de voltaje/corriente del IQS 452 se conecta directamente a la tarjeta de entrada analógica del sistema de protección de maquinaria (por ejemplo, Bfully Nevada 3500/42M).

• Alarma y disparo: cuando los valores de vibración o posición exceden los umbrales de alarma y peligro preestablecidos, el sistema genera alarmas y activa acciones protectoras.

• Registro y análisis de datos: las señales se pueden enviar a una base de datos histórica para análisis de tendencias y diagnóstico de fallas.

4.3 Operaciones Básicas

• Monitoreo en línea: observe el valor general de la vibración, el voltaje de separación, la forma de onda y el espectro en tiempo real a través del software del sistema sin detener la máquina.

• Precauciones:

• Evite el uso de herramientas eléctricas u otros equipos con interferencias electromagnéticas fuertes cerca del transductor.

• Asegúrese de que la superficie del objetivo esté limpia y libre de aceite, óxido o depósitos magnéticos, ya que estos afectan la precisión de la medición.

Capítulo 5: Depuración: verificación del sistema y pruebas funcionales

La depuración es el proceso necesario para verificar que el sistema esté instalado correctamente, configurado con precisión y funcione según lo diseñado.

5.1 Comprobaciones previas al encendido

• Vuelva a verificar que se cumplan todas las restricciones de montaje mecánico.

• Verifique que todas las conexiones de los cables sean seguras y que el blindaje esté correctamente conectado a tierra (punto único).

• Verifique la polaridad de la fuente de alimentación.

5.2 Prueba y verificación de bucle

• Verificación de la característica de tensión de separación:

• Utilizando una galga de espesores, establezca la separación en varios puntos conocidos dentro del rango lineal (p. ej., mínimo, medio, máximo).

• Mida el voltaje o corriente de salida correspondiente del lado del sistema de protección de la maquinaria o directamente en los terminales de salida del IQS 452.

• Comparar los valores medidos con la curva teórica de la hoja de datos o la curva obtenida de la caracterización; el error debe estar dentro de un rango aceptable.

• Prueba de función dinámica:

• Para medir la vibración, golpee suavemente el eje (si es seguro hacerlo) y observe si la señal de vibración responde en consecuencia.

• Para medir la posición, mueva lentamente el eje y observe el cambio lineal en el voltaje del espacio.

5.3 Pruebas de integración del sistema

• Prueba de función de alarma y disparo:

• Simule señales de alta vibración o exceso de posición para verificar que el sistema de control genera correctamente señales de alarma y peligro (disparo).

• Verifique que las visualizaciones de alarma en la HMI sean correctas.

• Prueba de redundancia de canales (si corresponde): si el sistema está configurado con transductores y canales redundantes, simule una falla del canal principal y verifique que el sistema cambie sin problemas al canal de respaldo.

Capítulo 6: Mantenimiento – Acciones preventivas y correctivas

El mantenimiento sistemático es la piedra angular para garantizar la confiabilidad del sistema a largo plazo.

6.1 Mantenimiento de rutina

• Inspecciones periódicas:

• Inspección visual: Verifique los transductores, cables y protecciones en busca de daños físicos (rayones, abolladuras, quemaduras).

• Inspección mecánica: Confirme que los transductores estén montados de forma segura y no sueltos. Verifique el estado de las abrazaderas de cables.

• Verificación eléctrica: realice periódicamente pruebas de circuito (consulte 5.2), registrando datos para observar tendencias de deriva a largo plazo.

• Inspección del conector: verifique la integridad de los sellos en JB 118 o las carcasas protectoras y busque signos de humedad o corrosión en el interior.

• Limpieza: Mantenga limpios el cabezal del transductor y la superficie objetivo. Limpie cuidadosamente la cara de la sonda utilizando alcohol isopropílico y herramientas no metálicas.

6.2 Diagnóstico y solución de problemas

6.3 Reemplazo de componentes

• Reemplazo de un transductor:

1. Apague la máquina y realice Bloqueo-Etiquetado (LOTO).

2. Desconecte los cables después de anotar sus puntos de conexión.

3. Retire el transductor viejo.

4. Instale el nuevo transductor y siga estrictamente los pasos del Capítulo 3 para reajustar el espacio mecánico inicial.

5. Vuelva a conectar los cables.

6. Realice una prueba y verificación del circuito (Sección 5.2) para garantizar que el nuevo sistema de transductor esté funcionando correctamente.

• Reemplazo de un acondicionador de señal (IQS 452):

1. Prepara un nuevo IQS 452 del mismo modelo y versión.

2. Apague y reemplace el acondicionador.

3. Después del encendido, dado que los parámetros del sistema se almacenan en el lado del sistema de control, generalmente no se necesita configuración adicional. Sin embargo, se debe realizar una verificación de salida.

6.4 Gestión de repuestos

• Se recomienda almacenar repuestos críticos, como transductores, cables de extensión y acondicionadores de señal.

• Registre los números de modelo, números de versión y números de serie de las piezas de repuesto para garantizar la compatibilidad con el sistema existente.