El TQ432 es un transductor de proximidad a prueba de presión especialmente diseñado por VM para entornos de alta presión, que sirve como un componente importante del sistema de medición de proximidad TQ 422 y TQ 432/EA 402/IQS 452. Al igual que el TQ422, este sensor funciona según el principio de corrientes parásitas, lo que permite la medición sin contacto del desplazamiento relativo o la vibración de componentes de maquinaria en movimiento. Su diseño único le permite soportar presiones de hasta 100 bar, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones de medición que requieren montaje inverso en entornos sumergidos, como bombas sumergibles, turbinas hidráulicas (por ejemplo, turbinas Kaplan y Francis) y otras aplicaciones de alta presión.
El transductor TQ432 forma un sistema completo de medición de proximidad calibrado cuando se combina con un acondicionador de señal IQS 452 correspondiente y un cable de extensión EA 402 opcional. Todos los componentes de este sistema son intercambiables, lo que garantiza flexibilidad operativa y comodidad de mantenimiento.
El TQ432 y el TQ422 son transductores de proximidad funcionalmente idénticos. Las principales diferencias radican en su método de montaje y configuración de protección:
TQ422: Diseñado para montaje delantero. Su sonda cuenta con una tapa de protección BOA (de aproximadamente 0,6 mm de grosor) en la parte frontal, lo que provoca una compensación inherente de -2,4 V en la salida de voltaje. Está expuesto directamente al medio de alta presión.
TQ432: Diseñado para montaje inverso. Por lo general, se instala desde el lado opuesto del recipiente a presión, lo que significa que la punta de la sonda no está expuesta directamente al medio de alta presión y, por lo tanto, no requiere una tapa de protección BOA, lo que genera una señal de salida que comienza desde 0 sin compensación.
Características y características clave
1. Diseño de aplicaciones de alta presión
La sonda del sensor está fabricada con material PEEK (polieteretercetona), capaz de soportar directamente presiones de fluido de hasta 100 bar.
El cuerpo del transductor está fabricado en acero inoxidable (1.4435), lo que ofrece una excelente resistencia mecánica y a la corrosión.
2. Medición sin contacto
Funciona según el principio de corrientes parásitas, que no requiere contacto físico con el objetivo (normalmente un eje metálico), evitando así el desgaste y permitiendo una medición fiable a largo plazo sin fricción.
3. Idoneidad para atmósferas explosivas
4. Diseño de montaje inverso
Diseñado específicamente para aplicaciones de montaje inverso, generalmente instalado desde el lado opuesto del recipiente a presión.
La punta de la sonda no está expuesta directamente a medios de alta presión, por lo que no requiere una tapa protectora BOA.
Este diseño da como resultado una señal de salida sin compensación inherente, lo que simplifica el procesamiento de señales y los procedimientos de calibración.
5. Solución completa del sistema
Emparejado con el acondicionador de señal IQS 452 para proporcionar salida de voltaje o corriente:
Salida de voltaje (3 cables): Sensibilidad 4 mV/μm, rango dinámico de 0 V a -16 V (sin compensación).
Salida de corriente (2 cables): Sensibilidad 1,25 μA/μm, rango dinámico de 4 mA a 20 mA (usado con la unidad de aislamiento GSI 124).
Se puede utilizar con cables de extensión EA 402 para ampliar la distancia de medición, formando un sistema completo de 5 o 10 metros.
6. Adaptabilidad ambiental
Amplio rango de temperatura de funcionamiento: Cuerpo del transductor de -25°C a +140°C (deriva <5%); El cable puede soportar -100°C a +200°C.
Alto índice de protección: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), que proporciona protección completa contra el polvo y capacidad para funcionamiento sumergido a largo plazo.
Excelente resistencia a las vibraciones: Puede soportar vibraciones de 2 g dentro del rango de frecuencia de 10 Hz a 500 Hz.
7. Configuración de protección opcional
Ofrece la opción de funda trenzada de acero inoxidable BOA (armadura exterior trenzada), que proporciona protección mecánica adicional para el cable coaxial integral del transductor y mejora la resistencia al aplastamiento y la abrasión.
Con funda BOA, la resistencia a la presión del conjunto transductor/cable aumenta a 10 bar (1 bar sin BOA).
Principio de funcionamiento detallado
El transductor de proximidad TQ432 funciona según el principio de corrientes parásitas, una tecnología de inducción electromagnética ampliamente utilizada para la medición de vibraciones y desplazamientos sin contacto. Las siguientes secciones detallan su mecanismo de funcionamiento, la composición del sistema y el flujo de señales.
1. Principio físico básico: efecto de las corrientes de Foucault
Cuando un conductor metálico se coloca en un campo magnético cambiante o se mueve con respecto a un campo magnético, según la ley de inducción electromagnética de Faraday, se inducen corrientes de circuito cerrado, conocidas como corrientes parásitas, dentro del conductor. La fuerza, distribución y fase de estas corrientes parásitas dependen de varios factores:
La distancia entre la bobina y el conductor: este es el parámetro objetivo para la medición.
La conductividad eléctrica (σ) y la permeabilidad magnética (μ) del conductor.
La frecuencia (f) del campo magnético excitante.
La forma geométrica del conductor.
El núcleo del sensor TQ432 es una bobina enrollada con precisión encapsulada dentro del material PEEK en la punta de la sonda. PEEK es un plástico de ingeniería de alto rendimiento conocido por su excelente resistencia mecánica, resistencia química y baja absorción de humedad. Fundamentalmente, presenta una pérdida dieléctrica muy baja y buenas propiedades de transmisión de ondas en campos electromagnéticos de alta frecuencia, lo que garantiza que no interfiere con el campo magnético generado por la bobina.
2. Flujo de trabajo del sistema
El flujo de trabajo operativo de todo el sistema de medición de proximidad es un proceso de circuito cerrado de 'transmisión-inducción-demodulación-salida':
Generación y transmisión de señales de alta frecuencia:
El acondicionador de señal IQS 452 emparejado contiene un oscilador de alta frecuencia (HF) y un circuito de modulación/demodulación.
El acondicionador suministra una corriente de excitación CA de alta frecuencia a la bobina del transductor TQ432 a través de un cable coaxial.
Generación de campos electromagnéticos e inducción de corrientes de Foucault:
La corriente alterna que pasa a través de la bobina genera un campo magnético alterno de alta frecuencia a su alrededor.
Cuando este campo magnético penetra la punta de la sonda PEEK y actúa sobre la superficie de un objetivo metálico cercano (por ejemplo, el eje de una máquina), se inducen corrientes parásitas en la capa superficial del objetivo.
Detección de cambio de impedancia:
Las propias corrientes parásitas inducidas generan un campo magnético. Según la ley de Lenz, este campo magnético se opone al campo magnético de la bobina original, debilitando así el campo magnético de la bobina original.
Este efecto de 'debilitamiento' se manifiesta como un cambio en la impedancia equivalente de la bobina del sensor. La impedancia de la bobina (Z), una combinación de resistencia (R) y reactancia inductiva (ωL), cambia de manera sensible y regular con variaciones en el espacio entre la bobina y el objetivo.
Disminución de la brecha -> Efecto de corrientes parásitas más fuerte -> Mayor cambio en la impedancia de la bobina.
Aumento de la brecha -> Efecto de corriente parásita más débil -> Cambio más pequeño en la impedancia de la bobina.
Demodulación y procesamiento de señales:
El acondicionador de señal IQS 452 monitorea continuamente los cambios en la impedancia de la bobina del sensor.
El circuito de demodulación interno convierte (demodula) este cambio de impedancia de alta frecuencia en un voltaje de CC lineal o una señal de corriente proporcional al espacio.
Dado que el TQ432 no tiene tapa de protección BOA, su señal de salida comienza desde 0 V (o 4 mA) y mantiene una relación lineal con el espacio, simplificando el procedimiento de procesamiento de la señal.
Salida y calibración:
El sistema se calibra en fábrica a +23 °C ±5 °C utilizando un material objetivo específico (acero VCL 140, 1.7225).
La salida final es una señal altamente lineal a la distancia:
3. Características del Sistema y Compensación
Compensación de temperatura: el sistema incorpora compensación de temperatura para minimizar el impacto de las variaciones de temperatura ambiente en la precisión de la medición, asegurando que la deriva se mantenga por debajo del 5 % en un amplio rango de temperatura de -25 °C a +140 °C.
Ajuste de la longitud del cable (recorte eléctrico): debido a los parámetros distribuidos (capacitancia, inductancia) del cable coaxial que afectan la transmisión de señales de alta frecuencia, el sistema tiene requisitos mínimos para la longitud total del cable (TSL - Longitud total del sistema, es decir, cable integral del transductor + longitud del cable de extensión EA402) (sistema de 5 m ≥4,4 m, sistema de 10 m ≥8,8 m) para garantizar un rendimiento óptimo del sistema y la intercambiabilidad del transductor.
Requisitos del material objetivo: la sensibilidad y la linealidad del sensor están relacionadas con la conductividad eléctrica y la permeabilidad magnética del material objetivo. La calibración estándar se basa en acero VCL 140. Si el material objetivo difiere, se debe proporcionar una muestra para una calibración especial.
Áreas de aplicación
Grupos Generadores Hidroeléctricos: Medición de desplazamiento relativo, vibración y alabeo de ejes en diversas turbinas hidráulicas como Francis y Kaplan, especialmente indicado para posiciones que requieren montaje inverso.
Bombas sumergibles: monitoreo de las condiciones dinámicas de operación de los ejes de las bombas en ambientes submarinos de alta presión.
Maquinaria rotativa industrial: monitoreo de vibración y desplazamiento de ejes para equipos críticos como compresores, turbinas de gas y turbinas de vapor.
Cualquier aplicación que requiera medición de desplazamiento sin contacto en ambientes de alta presión, peligrosos (explosivos) o sumergidos en líquidos, particularmente aquellos que requieren montaje inverso o donde se desea evitar la compensación de señal.
