El transductor de proximidad TQ402 es un componente central del sistema de medición de proximidad TQ402/TQ412, EA402 e IQS900. Este sistema forma una cadena completa de medición de desplazamiento sin contacto basada en el principio de corrientes parásitas, diseñada específicamente para el monitoreo del estado y la protección de maquinaria rotativa industrial.
Conocido por su alta precisión, confiabilidad y excepcional resistencia ambiental, el transductor TQ402 se usa ampliamente en equipos críticos como turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas hidráulicas, generadores, turbocompresores y bombas para medir la vibración relativa del eje y la posición axial. El diseño del sistema cumple con los estándares API 670 y está disponible en versiones certificadas para uso en atmósferas potencialmente explosivas, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones industriales de alto nivel.
II. Características clave
Medición de alta precisión y sin contacto
El TQ402 mide con precisión cambios mínimos en el espacio entre la punta de la sonda y la superficie metálica objetivo, convirtiéndolos en señales eléctricas correspondientes. Este método sin contacto evita el desgaste de los componentes giratorios, lo que lo hace perfectamente adecuado para condiciones operativas duras que implican altas velocidades y temperaturas.
Intercambiabilidad de componentes del sistema completo
Todo el sistema de medición (incluidas las sondas TQ402/TQ412, los cables de extensión EA402 y el acondicionador de señal IQS900) está calibrado con precisión y todos los componentes son completamente intercambiables. Los usuarios pueden reemplazar cualquier componente sin la necesidad de realizar una compleja comparación o recalibración en el sitio, manteniendo el rendimiento específico del sistema. Esto simplifica enormemente el mantenimiento y reduce los costos de inventario.
Amplio rango de medición y opciones de salida
El sistema ofrece dos rangos de medición lineal estándar: 2 mm (0,15 a 2,15 mm) y 4 mm (0,3 a 4,3 mm). El acondicionador de señal IQS900 proporciona opciones de salida de voltaje (-1,6 V a -17,6 V) y corriente (-15,5 mA a -20,5 mA), lo que facilita la integración con varios sistemas de monitoreo backend como VM600 o VibroSmart®.
Robustez ambiental excepcional
Rango de temperatura: el cuerpo del transductor funciona de manera confiable desde -40 °C a +180 °C con una deriva de menos del 5 % y puede sobrevivir a una exposición a corto plazo de hasta +220 °C.
Clasificación de protección: La punta de la sonda y la parte integral del cable tienen clasificación IP68, lo que protege contra la entrada de polvo y la inmersión prolongada en agua.
Resistencia mecánica: Puede soportar una vibración máxima de 5 g (10-500 Hz) y una descarga máxima de 15 g (11 ms de duración), lo que garantiza un funcionamiento estable en entornos altamente vibratorios.
Construcción física robusta
Punta de sonda: Cuenta con una bobina encapsulada dentro de una punta moldeada de Torlon® (poliamida-imida), que ofrece excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia mecánica.
Cuerpo del transductor: Construido en acero inoxidable AISI 316L y encapsulado con resina epoxi de alta temperatura, lo que garantiza robustez y durabilidad generales.
Cable y conectores: Utiliza un cable coaxial de 75 Ω con aislamiento FEP, 3,6 mm de diámetro. Los conectores son tipos coaxiales en miniatura con autobloqueo, que se bloquean de forma segura apretándolos a mano y cuentan con un mecanismo antiaflojamiento.
Cumplimiento y certificaciones de seguridad integrales
El TQ402 está disponible en versiones certificadas para su uso en áreas peligrosas, que incluyen:
Ex ia Seguridad Intrínseca (para Zona 0, 1, 2).
Ex nA Antichispas (para Zona 2).
Además, el sistema cumple con múltiples estándares y directivas internacionales como CE, EAC y RoHS.
III. Principio de funcionamiento
El transductor de proximidad TQ402 y su sistema funcionan según el principio físico central del efecto de corrientes parásitas. A continuación se detalla el proceso completo desde la generación de la señal hasta la salida final.
1. Generación del efecto de las corrientes de Foucault
El corazón del sensor TQ402 es una bobina enrollada con precisión, moldeada dentro de la resistente punta de la sonda Torlon®. Cuando el sistema está encendido, el acondicionador de señal IQS900 suministrado suministra a esta bobina una corriente alterna de alta frecuencia (normalmente 1-2 MHz). Según las leyes del electromagnetismo, esta corriente alterna genera un campo electromagnético alterno de alta frecuencia alrededor de la punta de la sonda.
Cuando la sonda se acerca a un objetivo metálico conductor (p. ej., el eje de acero de una máquina), este campo electromagnético alterno penetra la superficie del objetivo. La Ley de Inducción de Faraday dicta que un campo magnético cambiante induce corrientes circulantes de circuito cerrado, conocidas como corrientes parásitas, dentro del conductor. La densidad y la intensidad de estas corrientes parásitas están estrechamente relacionadas con la distancia entre la sonda y el objetivo.
2. Cambio de impedancia y detección de señal
Las propias corrientes parásitas inducidas generan un campo electromagnético opuesto (ley de Lenz), que interactúa con el campo original producido por la bobina de la sonda. Esta interacción provoca un cambio en la impedancia de CA efectiva de la bobina de la sonda. Específicamente, a medida que la distancia disminuye, el efecto de acoplamiento se fortalece, el efecto de las corrientes parásitas se vuelve más significativo y la impedancia de la bobina aumenta. Por el contrario, a medida que aumenta la distancia, la impedancia disminuye.
Por lo tanto, la distancia entre la sonda y el objetivo se convierte directamente en un cambio en la impedancia eléctrica de la bobina del sensor TQ402. Este cambio de impedancia contiene información sobre los aspectos estático (distancia promedio) y dinámico (vibración) de la brecha.
3. Acondicionamiento y demodulación de señales
La función del acondicionador de señal IQS900 es detectar y procesar este sutil cambio de impedancia. Contiene un circuito modulador/demodulador preciso. El acondicionador monitorea continuamente los cambios en la señal de excitación suministrada a la bobina como resultado de la variación de impedancia.
A través de la demodulación de la señal de alta frecuencia devuelta, el IQS900 extrae con precisión el componente de voltaje o corriente proporcional a la distancia del espacio. Este proceso filtra la onda portadora de alta frecuencia, dejando solo la señal de baja frecuencia (CC a 20 kHz) relacionada con la distancia.
4. Linealización y salida
La señal demodulada se amplifica y linealiza, convirtiéndola en una salida de señal eléctrica estándar y fácilmente medible:
Modo de salida de voltaje: genera un voltaje de CC proporcional al espacio, con sensibilidades típicas de 8 mV/μm (200 mV/mil) para el rango de 2 mm, o 4 mV/μm (100 mV/mil) para el rango de 4 mm. La salida lineal normalmente oscila entre -1,6 V (espacio mínimo) y -17,6 V (espacio máximo).
Modo de salida de corriente: genera una corriente proporcional al espacio, con sensibilidades típicas de 2,5 μA/μm (62,5 μA/mil) o 1,25 μA/μm (31,2 μA/mil). La salida lineal normalmente oscila entre -15,5 mA (espacio mínimo) y -20,5 mA (espacio máximo).
El sistema exhibe una linealidad excelente dentro de su rango especificado (por ejemplo, 2 mm o 4 mm), lo que garantiza una relación proporcional altamente precisa entre el voltaje/corriente de salida y el espacio mecánico.
5. Separación de señales estáticas y dinámicas
La señal de salida final contiene componentes CC (corriente continua) y CA (corriente alterna):
Componente de CC: representa la posición promedio o espacio estático entre la sonda y el objetivo, que se utiliza para monitorear parámetros que cambian lentamente, como el desplazamiento axial o el desgaste de los rodamientos.
Componente CA: Superpuesto al componente CC, representa la vibración dinámica del objetivo en relación con la sonda. Su amplitud refleja la intensidad de la vibración y su frecuencia indica la fuente de la vibración. Esto permite que el sistema realice monitoreo de posición y vibración simultáneamente.
6. Compensación de temperatura y calibración del sistema
Para garantizar la precisión de las mediciones en todo el rango de temperatura de funcionamiento (-40 °C a +180 °C), el diseño del sistema incorpora mecanismos de compensación de temperatura para minimizar el impacto de la deriva de temperatura en la salida. El transductor se calibra en fábrica utilizando acero VCL 140 (1.7225) como material objetivo, que es equivalente a materiales de eje comunes como AISI 4140. Para aplicaciones con materiales especiales, se recomienda consultar con el fabricante para obtener curvas de rendimiento específicas.
IV. Puntos de selección e integración del sistema
Longitud total del sistema: La longitud total del sistema es la suma de la longitud del cable integral del transductor TQ402 y la longitud del cable de extensión EA402. Las longitudes estándar del sistema son 1 metro, 5 metros y 10 metros, y se pueden lograr mediante combinaciones flexibles de diferentes longitudes de sonda y cable de extensión.
Recorte eléctrico: Para garantizar el rendimiento y la intercambiabilidad del sistema, la longitud nominal de los cables de extensión requiere un 'recorte eléctrico'. La longitud total mínima utilizable real es ligeramente menor que el valor nominal (por ejemplo, 4,4 m como mínimo para un sistema de 5 m).
Protección opcional: Se pueden seleccionar mangueras flexibles de acero inoxidable con cubiertas de FEP para proporcionar protección mecánica adicional y resistencia química a los cables.
Instalación: El cuerpo del transductor ofrece opciones de rosca métrica e imperial y se puede combinar con varios soportes de montaje para adaptarse a diferentes espacios y requisitos de instalación.
V. Diagnóstico del sistema e integridad de seguridad (SIL)
El sistema TQ402, junto con el acondicionador de señal IQS900, ofrece funciones avanzadas que satisfacen las necesidades de seguridad y confiabilidad industrial modernas.
Funcionalidad de diagnóstico incorporada: El acondicionador de señal IQS900 ofrece un circuito de diagnóstico de autoprueba incorporada (BIST) opcional. Cuando los diagnósticos están habilitados, el sistema monitorea continuamente el estado de toda la cadena de medición (incluido el sensor, el cable y el acondicionador). Al detectar aperturas, cortocircuitos u otras fallas, altera la señal de salida para indicar claramente el problema:
En el modo de salida de voltaje/corriente, el valor de salida quedará fuera del rango normal de -1,6 V a -17,6 V o de -15,5 mA a -20,5 mA, proporcionando una alarma de falla clara al sistema de monitoreo backend y permitiendo el mantenimiento predictivo.
Certificación de seguridad funcional: El acondicionador de señal IQS900 con diagnóstico está diseñado para cumplir con SIL 2 (según IEC 61508) y PL c, cat. 1 (según ISO 13849) Niveles de integridad de seguridad. Esto significa que el diseño del sistema es adecuado para cumplir con los estrictos requisitos de muchas aplicaciones relacionadas con la seguridad (por ejemplo, sistemas de protección de maquinaria), lo que ayuda a los usuarios a construir más fácilmente sistemas de producción que cumplan con los estándares de seguridad.
VI. Opciones de instalación y configuración mecánica
Configuración mecánica flexible:
Especificaciones de roscas: El cuerpo del transductor TQ402 ofrece varias opciones de roscas, incluidas las métricas M10x1, M14x1.5, M16x1.5 e imperiales 3/8'-24UNF, 1/2'-20UNF, 5/8'-18UNF, que cumplen con los estándares globales de equipos y orificios de montaje.
Personalización dimensional: los usuarios pueden especificar la longitud de la caja (de 20 mm a 250 mm) y la longitud sin rosca (de 0 mm a 230 mm) según los requisitos de profundidad de instalación, lo que ofrece una alta flexibilidad de instalación.
Modelo de montaje inverso: para aplicaciones donde el TQ402 estándar no cabe, la serie también ofrece el modelo TQ412. El TQ412 está diseñado específicamente para aplicaciones de montaje inverso, donde la orientación de la punta de la sonda se alinea con la dirección de salida del cable, adecuado para mediciones tomadas desde el interior de la carcasa del equipo hacia afuera.
Accesorios de Conexión y Protección:
Protección del Conector: El protector de interconexión IP172 está disponible para salvaguardar el punto de conexión entre el cable de la sonda y el cable de extensión, evitando la contaminación por aceite, humedad y daños mecánicos.
Protección del cable: Además de la funda fija de FEP, hay disponibles como opción mangueras flexibles de acero inoxidable (tubos de protección). Estos pueden moverse en relación con el cable para facilitar la instalación, proporcionando una protección mecánica robusta en rutas de tendido complejas y difíciles.
Soportes de montaje: Hay disponibles una variedad de adaptadores de montaje de sonda (p. ej., serie PA15x), junto con el adaptador de montaje en riel DIN MA130 para el acondicionador de señal IQS900. Admite rieles TH 35 estándar, lo que facilita la instalación modular de alta densidad dentro de gabinetes de control.
