INSTRUMENTACION INDUSTRIAL BÁSICA

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 UNIDAD IV
Mantenimiento de Instrumentos
Industriales.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento correctivo
Los instrumentos se reparan cuando fallan por
completo o cuando está ya en su etapa final de
desgaste, cuando su coste de servicio es
extremadamente alto.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento correctivo
El 50% del mantenimiento es correctivo, es decir,
el personal de mantenimiento dedica la mitad de
su tiempo a reparar los instrumentos implicados
posiblemente en el peor momento y con prisas y
sin disponer de los aparatos y las piezas de
recambio correspondientes.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento correctivo
El 50% del mantenimiento es correctivo, es decir,
el personal de mantenimiento dedica la mitad de
su tiempo a reparar los instrumentos implicados
posiblemente en el peor momento y con prisas y
sin disponer de los aparatos y las piezas de
recambio correspondientes.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento correctivo
Si no están en stock los repuestos debe pedirlos
al precio que sea al proveedor que se lo entregue
más pronto. Como resultado, el mantenimiento
correctivo es 10 veces más caro que el
mantenimiento preventivo.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento correctivo

Dentro del coste de mantenimiento del lazo de

control, el mantenimiento correctivo representa
60%, mientras que el objetivo de las compañías
deber ser 10%.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento preventivo

Los instrumentos se revisan a intervalos

regulares de acuerdo con su historial de averías
en la planta y las recomendaciones del
fabricante.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento preventivo

Las revisiones se planifican por anticipado

presumiblemente en las fechas de paro de la
planta y estando el servicio preparado con los
aparatos, piezas de recambio y recursos
humanos necesarios.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento preventivo
Una desventaja de este método es que en muchas
ocasiones se revisa un instrumento sin necesidad,
con lo cual puede posiblemente alterarse su
funcionamiento, lo que podría conducir a un fallo
prematuro del mismo. Realmente, 60% de los
trabajos preventivos es innecesario.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
Los instrumentos se revisan de acuerdo con el
dictamen realizado mediante aparatos que avisan
del posible fallo del instrumento en un tiempo
determinado.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
Si bien el mantenimiento predictivo está muy
extendido en maquinas rotativas, se encuentra en
su fase de desarrollo creciente en los
instrumentos, representando actualmente 10%
de los trabajos totales de mantenimiento.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
Para reducir este tiempo, los transmisores
inteligentes, los controladores digitales y el control
distribuido e integrado, aportan autodiagnóstico
que avisa al departamento de mantenimiento
acerca de los fallos y de su localización facilitando
la reparación por sustitución de la tarjeta
electrónica donde está el componente averiado.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
El paso al mantenimiento predictivo tiene como
beneficios adicionales que el servicio de
mantenimiento se va a trabajar con los
instrumentos que realmente necesiten el servicio y
que este menor mantenimiento va a repercutir
favorablemente en la menor exposición riesgo de
la planta por parte de los instrumentistas y, por
consiguiente, en una mayor seguridad.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
Por otra parte, la implantación del control predictivo
va a precisar de una formación especial del
personal sobre el software de mantenimiento, los
instrumentos inteligentes, el control distribuido y
las comunicaciones.

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 Tipos de mantenimiento
Mantenimiento predictivo
De acuerdo con esta formación con la colaboración
de los proveedores de los instrumentos, deberá
cambiar las prácticas de mantenimiento, por lo que
los ahorros y beneficios solo empezarán a ser
aparentes al cabo de 1 a 2 años.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
La prevención de cualquier avería es de máxima
importancia en las aplicaciones de campo y a
menudo no es posible detectar los motivos
exactos. Sin embargo, se puede prevenir el daño.
A continuación le detallamos los motivos más
habituales que pueden provocar una avería.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
1. Vibraciones mecánicas Movimientos
periódicos que producen deformaciones y
tensiones sobre un medio continuo. Si el
movimiento se produce de manera regular y
repetitiva alrededor de una posición de
equilibrio se habla de una oscilación.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
2. Pulsación Aumento y disminución rítmica de una
presión determinada, por ejemplo en bombas o
compresores. Estas fluctuaciones bruscas de
presión repercuten en la vida útil de los
componentes afectados.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
3. Temperatura Grado de calor o frío medido en
una escala determinada. Se debe distinguir entre la
temperatura del medio y del medio ambiental. Un
manometro convencional de glicerina aguanta una
temperatura ambiental de aprox. -20 … +60 °C y
una temperatura del medio de medición máx. de
+60 °C.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
Para temperaturas extremas de hasta -40 ºC se
debe aplicar manómetros con un aceite de silicona
especial que puede aguantar temperaturas de
hasta - 70 °C.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
4. Sobrepresión Un instrumento sometido a
una presión superior al límite, normalmente el
fondo de escala, sufre daños en el elemento
sensible. Se debe distinguir entre picos de
sobrepresión puntuales y una sobrepresión
continua.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
5. Corrosión Destrucción gradual del material
causada por ataques químicos provocados por el
medio de medición o por el ambiente.
6. Obturación Limitar o impedir el flujo debido a
sustancias ajenas que se adhieren a los conductos
del fluido.

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 Motivos de falla más habituales de un
manómetro y cómo prevenirlos
7. Uso inadecuado Mal manejo o aplicaciones
inadecuadas. A menudo suceden averías
durante la instalación del manómetro. El
usuario debe enroscar el manómetro mediante
una herramienta adecuada y girar únicamente
la rosca y no la caja.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
Para asegurar el buen funcionamiento de la
instalación es imprescindible realizar en primer
lugar revisiones periódicas de la instrumentación.
En segundo lugar se puede acoplar un accesorio
para mitigar los efectos provocados por las
condiciones del proceso. Por ello existe una gran
variedad de productos.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?

– Selección adecuada del instrumento. El

usuario debe conocer y determinar en detalle las
condiciones de uso y considerarlas a la hora de
escoger el instrumento.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?

– Selección adecuada del instrumento. Para

aplicaciones con vibraciones es imprescindible
montar manómetros con relleno de líquido para la
amortiguación. En casos extremos se debe
recurrir a manómetros que disponen de un muelle
helicoidal con conexión directa a la aguja
indicadora

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
– Obturadores absorben los golpes de ariete y
amortiguan los choques provocados por
fluctuaciones de presión
– Torres de refrigeración previenen los
efectos de picos de temperatura. Flujos de aire
entre las aletas de intercambio de calor
reducen el impacto de la temperatura al líquido
de relleno

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
– Limitadores de presión protegen el instrumento
contra picos de presión y contra una sobrepresión
continua. Mediante la circulación de aire y la
radiación térmica se reduce la temperatura para
facilitar el uso de un manómetro en condiciones
adversas.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
– Sifones protegen los instrumentos contra las
pulsaciones del medio, impiden un calentamiento
excesivo y ofrecen una protección efectiva contra
los golpes de ariete. Son adecuados para
temperaturas de hasta 400 ºC y presiones
nominales de hasta 160 bar.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
- Separadores Son óptimos para proteger el instrumento
contra medios viscosos e impiden el contacto de fluidos
corrosivos y agresivos con los elementos sensibles del
instrumento.
Con los sellos separadores se pueden utilizar los
instrumentos de medición en aplicaciones con
temperaturas extremas de -90 a +400 ° C y con medios
agresivos, corrosivos, abrasivos, altamente viscosos o
contaminantes.

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¿Cómo prevenir una avería de un manómetro?
– Seleccionar manómetros con llenado de
líquido son versiones que contienen un líquido
amortiguador en la caja. Este líquido mantiene la
legibilidad en caso de vibraciones y aumenta la
vida útil.

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 La importancia de la detección oportuna
de fallas en los sensores de una planta
Los sensores pueden integrarse con una solución
de hardware adicional llamada “IO Link” que les
permite proporcionar diagnósticos en tiempo
real para una oportuna detección de fallas en su
sistema al monitorear las variaciones en los
indicadores clave de los mismos.

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 La importancia de la detección oportuna
de fallas en los sensores de una planta

Si no se detecta a tiempo la falla de un sensor

puede tener las siguientes consecuencias
negativas:
•Paros en la producción, lo cual tiene como
consecuencia pérdidas de dinero.

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 La importancia de la detección oportuna
de fallas en los sensores de una planta
•Daños y defectos en el producto, ya que si no
detectamos la falla puede suceder que en cierta
parte del proceso de producción se pase por alto
algún defecto de fabricación importante.
•Problemas de calidad como piezas incompletas,
piezas dañadas, mal envasado de producto, etc.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
No se requiere mantenimiento especial alguno
durante el régimen normal de funcionamiento.
La limpieza contribuye a que sean visibles la
placa de características y las marcas en el
equipo.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Para la limpieza hay que observar lo siguiente:
Emplear únicamente productos de limpieza que
no dañen la carcasa, la placa de características
ni las juntas u otros componentes.
Utilizar sólo métodos de limpieza que se
correspondan con el grado de protección.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores

Durante el funcionamiento pueden presentarse fallos.

Esos fallos pueden tener por ejemplo las causas
siguientes:
• Sensor
• Proceso
• Alimentación de tensión
• Evaluación de la señal

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Las primeras medidas son el control de la señal de
salida así como la evaluación de los mensajes de
error a través del módulo de visualización y
configuración si fuera el caso que tenga el
instrumento.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Otras posibilidades más amplias de diagnóstico se
tienen con un ordenador con software para el
diagnostico. En muchos casos por esta vía puede
determinarse las causas y eliminar los fallos.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Comprobar la señal de 4 … 20 mA
Conectar un multímetro adecuado al rango de
medida según el esquema de conexión.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Comprobar la señal de 4 … 20 mA

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Comprobar la señal de 4 … 20 mA
En el caso de aplicaciones Ex, hay que tener en cuenta
las reglas para la interconexión de circuitos eléctricos
de seguridad intrínseca.

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Ejemplo de Avisos de error a través del módulo
de visualización y configuración

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 Mantenimiento y eliminación de
fallos de transmisores
Cambiar módulo electrónico
En caso de un defecto el módulo electrónico puede
ser cambiado por el usuario. En caso de aplicaciones
Ex solamente se puede emplear un equipo y un
módulo electrónico con la homologación Ex
correspondiente.

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 Desmontaje del instrumento
Eliminar
El equipo se compone de materiales que pueden ser
recuperados por empresas especializadas en reciclaje.
Para ello hemos diseñado la electrónica de manera que
puede ser separada con facilidad y empleamos
materiales reciclables.

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 Seguridad y fiabilidad de los
instrumentos
La seguridad de funcionamiento de los elementos
de medida y transmisión depende de la correcta
aplicación y de la instalación adecuada de los
aparatos.

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 Seguridad y fiabilidad de los
instrumentos
Por ejemplo, un medidor de turbina que mida
caudales de fluidos con partículas en suspensión
y que está instalado sin filtro, tendrá seguramente
una vida útil corta, aparte de indicar caudales
erróneos todo el tiempo que continúe
funcionando con las palas de la turbina
desgastadas.

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 Seguridad y fiabilidad de los
instrumentos
Un medidor de caudal de presión diferencial que
utilice una placa orificio en fluidos con sólidos
abrasivos en suspensión dará lugar a una
degradación gradual de la medida, ya que el orificio
de la placa irá desgastándose con el tiempo y
perderá sus dimensiones y su forma.

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 Seguridad y fiabilidad de los
instrumentos
Aunque la fiabilidad de los instrumentos depende
mucho de la aplicación local en cada planta, por las
diferentes condiciones de servicio y ambientales a
que están sometidos, es útil tener una idea
aproximada del llamado tiempo medio entre fallos
de los aparatos.

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 Seguridad y fiabilidad de los
instrumentos
Los instrumentos inteligentes que disponen de
autodiagnóstico han alargado considerablemente
el tiempo medio entre fallos, de tal modo que ya
se puede afirmar que se instalan y luego detrás
esta el servicio de mantenimiento que
periódicamente piden datos de su estado al
sistema, o el sistema los da automáticamente.

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 Nivel integral de seguridad (SIL)
El concepto de seguridad de los instrumentos
engloba la llamada seguridad funcional durante el
ciclo de vida del instrumento, es decir, especifica el
Nivel de Integridad de la Seguridad (SIL : Safety
Integrity Level ) .

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 Nivel integral de seguridad (SIL)
SIL ・Safety Integrity Level
Define en función del posible impacto de un fallo
sobre personas y bienes y su probabilidad, el nivel
de seguridad requerido del sistema y, por tanto,
de todos sus componentes.

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 Sensor de presión SIL 2

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 Nivel integral de seguridad (SIL)

Los sistemas de seguridad tienden a que el tiempo

de tolerancia a fallo del proceso o tiempo de
seguridad del proceso PST (Process Safety Time)
no sea superado, cuando ocurre un fallo en el
proceso o en el sistema de seguridad, porque en
caso contrario el proceso pasaría a una situación
no segura.

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 Normas de interés especial
Desde el punto de vista de seguridad del proceso, las
normas de interés especial son:
IEC 61508. Define los requisitos que deben cumplir
los sistemas de control para la reducción del riesgo
de los sistemas y del equipo empleado, mediante el
SIL (Safety Integrity Level, nivel de integridad de
seguridad).

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 Normas de interés especial
ANSI/ISA 84.01-1996. Define los requisitos para los
Sistemas de Seguridad (SIL) y detecta las situaciones
de peligro potencial de un proceso y actúa para
llevar el proceso al estado seguro.

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 Normas de interés especial
La relación entre el Nivel de Integridad de la Seguridad
(SIL) y la probabilidad de fallo a la demanda (PFD)
puede verse en la tabla siguiente:

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
Los circuitos digitales de los instrumentos que excluyen o
toleran el fallo se conocen como:
1oo1 (uno de uno - one out of one) que utiliza un sistema
de canal simple. Un fallo se traduce en la pérdida de la
función de seguridad y en la parada forzosa del proceso. Si
dispone de diagnóstico automático de fallos se designa
1oo1D.

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
1oo2 (uno de dos - one out of two). Si un canal falla, el
otro realiza la función de seguridad. Sin embargo, la
probabilidad de fallo falso se duplica.

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
2oo2 (dos de dos - two out of two). Se reduce la
probabilidad del fallo falso pero se duplica la
probabilidad de fallo a la demanda.
2oo3 (TMR - Triple Modular Redundant - two
out of three). Existen tres canales de los que dos
funcionan bien para realizar las funciones de
seguridad, por lo que son tolerantes a un fallo.

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
2oo2 (dos de dos - two out of two). Se reduce la
probabilidad del fallo falso pero se duplica la
probabilidad de fallo a la demanda.
2oo3 (TMR - Triple Modular Redundant - two
out of three). Existen tres canales de los que dos
funcionan bien para realizar las funciones de
seguridad, por lo que son tolerantes a un fallo.

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
1oo2D (one out of two + diagnóstico automático de
fallos). 1oo2 es excelente con respecto a la seguridad
pero no es tolerante a fallos respecto a la
disponibilidad.
En la 1oo2D un fallo físico detectado no conlleva la
pérdida de la seguridad o la parada del proceso,
puesto que, aislado el canal afectado, el canal sano
continuará la operación.

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 Circuitos digitales de tolerancia de fallos
2oo4D (QMR, quadruple modular redundant)(two
out of four + diagnostico automático de fallos). Es
tolerante a dos fallos para la integridad de la
seguridad y a un fallo respecto a la disponibilidad
del sistema.

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 Arquitectura de PLC de seguridad

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 Los instrumentos certificados SIL

Los instrumentos certificados SIL presentan una

nueva área.
SIL 1 = Área normal (tolerable). Daños poco
importantes.

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 Los instrumentos certificados SIL
SIL 2 = Área de control crítico (tolerable). Daños
importantes en la propiedad y lesiones a personas.
Típico en la industria química y petroquímica.
Un transmisor de presión certificado proporciona el
mismo nivel de protección que dos transmisores
convencionales conectados en paralelo.

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 Los instrumentos certificados SIL
SIL 3 = Área de control muy crítico (indeseable).
Daños importantes en la propiedad y muerte de una
persona y lesiones a la comunidad. Típico en la
industria química y petroquímica. Dos transmisores
de presión certificados proporcionan el mismo nivel
de protección que tres transmisores convencionales.

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 Los instrumentos certificados SIL
SIL 4 = Área de control catastrófico (intolerable).
Daños muy importantes en la propiedad y muerte
de personas.

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 Clasificación de seguridad IEC 61508

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 Transmisor de presión bajo la norma IEC 61508
Con certificación que cumple con IEC 61508 en los
niveles SIL2 y SIL3 dispone de autodiagnóstico de
seguridad, validación de la señal del sensor y del
circuito eléctrico y un alto nivel de redundancia en
el hardware y el software (ABB Automation, 2007).

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 Transmisor de presión bajo la norma IEC 61508
El instrumento utiliza dos series inductivas
detectadas independientemente y analizadas
internamente. Un microcontrolador compara estas
dos señales para validar la señal de salida y en el
caso de que exista una diferencia entre las mismas,
conduce la señal de salida analítica a una condición
segura.

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 Transmisor de presión bajo la norma IEC 61508
La exactitud de este transmisor es 0,075%, un
tiempo medio entre fallos (MTBF) de mas de 100
años. Todos los datos de caracterización del
transmisor se almacenan en el sensor primario, de tal
modo que el módulo electrico puede actualizarse en
campo sin necesidad de efectuar una recalibración
del instrumento.

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 Frecuencia de mantenimiento de los
instrumentos

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 Frecuencia de mantenimiento de los
instrumentos

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 Frecuencia de mantenimiento de los
instrumentos

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