Medición de Nivel en Pierna Seca y Pierna Húmeda con Transmisor DP: Guía de Configuración ABB 266DH y Yokogawa EJX110A

Dry Leg vs Wet Leg — Elegir la Configuración Correcta

Los transmisores DP miden el nivel de líquido comparando la presión hidrostática en el fondo del recipiente (toma HP) con una referencia en la parte superior (toma LP). Use una configuración dry leg cuando el fluido del proceso no condense o cuando la temperatura de operación mantenga el vapor por encima de su punto de rocío. La línea LP permanece llena de vapor — no se acumula una columna líquida, lo que simplifica el cálculo de LRV/URV.

Use una configuración wet leg cuando el fluido del proceso condense fácilmente, cuando la toma LP esté en un ambiente de vapor, o cuando el proceso sea un tambor de caldera por encima de 1 MPa. Un recipiente de condensado en la toma LP mantiene una columna de referencia llena de líquido constante. Esto introduce un desplazamiento fijo de presión que los ingenieros deben considerar en el cálculo del rango. Omitir este desplazamiento es la causa más común de errores sistemáticos en la medición de nivel en aplicaciones de tambores de vapor.

Cálculo de LRV y URV: Configuración Dry Leg

El puerto HP del ABB 266DH se conecta a la toma en el fondo del recipiente. El puerto LP se ventila al espacio de vapor a través de una línea de impulso abierta. El transmisor mide la presión hidrostática neta de la columna líquida sobre la toma HP.

Fórmula: DP_URV = H × SG × 9.81 kPa  |  DP_LRV = 0 kPa (toma HP en el nivel cero de referencia)

Ejemplo: H = 3.0 m, SG = 0.85. DP_URV = 3.0 × 0.85 × 9.81 = 24.99 kPa. Configure ABB 266DH: LRV = 0.00 kPa (4.00 mA), URV = 24.99 kPa (20.00 mA). En Yokogawa EJX110A, establezca H_RNG = 24.99 kPa y L_RNG = 0.00 kPa en el menú de calibración.

Si la toma HP está por debajo del nivel cero de referencia por una distancia X metros, ajuste: LRV = X × SG × 9.81 kPa. Esto asegura que 4.00 mA corresponda a recipiente vacío.

Cálculo de LRV y URV: Configuración Wet Leg

La configuración wet leg llena la línea de impulso LP con un líquido de referencia (condensado o fluido de sellado). El recipiente de condensado mantiene la columna LP a una altura fija sobre la toma LP, creando una presión permanente en el lado LP que se resta de la presión hidrostática del lado HP. La salida del transmisor se desplaza hacia DP negativo a bajo nivel — a menudo requiriendo una configuración de LRV negativa.

Variables: H_vessel = nivel máximo sobre la toma HP (m); SG_process = gravedad específica del fluido del proceso; H_wet = altura de la columna de condensado wet leg sobre la toma HP (m); SG_ref = gravedad específica del fluido de referencia (usualmente 1.0 para condensado de agua).

• DP en URV (recipiente lleno): DP_URV = (H_vessel × SG_process × 9.81) − (H_wet × SG_ref × 9.81)
• DP en LRV (recipiente vacío): DP_LRV = 0 − (H_wet × SG_ref × 9.81) = valor negativo

Ejemplo (tambor de caldera): H_vessel = 1.2 m, SG_process = 0.74 (agua saturada a 3 MPa), H_wet = 2.5 m, SG_ref = 1.0. DP_LRV = −24.53 kPa. DP_URV = 8.72 − 24.53 = −15.81 kPa.

Configure Yokogawa EJX110A: L_RNG = −24.53 kPa (4.00 mA = tambor vacío); H_RNG = −15.81 kPa (20.00 mA = tambor lleno). Ambos valores son negativos. Muchos ingenieros ingresan incorrectamente valores positivos, lo que resulta en una salida invertida. Confirme la asignación correcta aumentando el nivel del proceso y verificando que la salida del transmisor aumente hacia 20.00 mA.

Procedimiento de Puesta en Marcha HART

• Paso 1: Conecte un comunicador HART al lazo 4–20 mA. Aplique una resistencia de 250 ohmios en serie. Verifique el voltaje de alimentación del lazo en los terminales del transmisor — se requieren al menos 12 VDC bajo carga de 250 ohmios.
• Paso 2: Lea el valor actual de PV. En ABB 266DH, navegue a Configurar → Configuración Básica → Sensor → Rango. En Yokogawa EJX110A, vaya a Configuración del Dispositivo → Ajuste de Salida → Rango.
• Paso 3: Ingrese primero el valor calculado de LRV. Confirme que la pantalla acepte el valor negativo si usa configuración wet leg. Algunas versiones de firmware requieren ingresar LRV antes de URV para calcular correctamente el rango.
• Paso 4: Ingrese el valor de URV. El transmisor calcula automáticamente el rango (Rango = URV − LRV). Verifique que el rango calculado coincida con su cálculo manual dentro de ±0.1 kPa.
• Paso 5: Simule los puntos finales de 4 mA y 20 mA usando un calibrador de presión portátil o un probador de peso muerto. Aplique la presión LRV al puerto HP y confirme 4.00 mA ±0.02 mA. Aplique la presión URV y confirme 20.00 mA ±0.02 mA.
• Paso 6: Escriba la etiqueta del lazo, la unidad de ingeniería y los datos de conexión del proceso en la memoria del transmisor usando el comando HART 22 (Write Long Tag). Esto asegura la trazabilidad de la configuración sin depender de registros externos.

Reglas de Diseño de la Línea de Impulso

Para instalaciones dry leg: incline la línea de impulso HP continuamente hacia abajo desde la toma del proceso hasta el puerto HP del transmisor, manteniendo una pendiente mínima de 1:12 (83 mm de caída por metro de recorrido horizontal). Esto evita que se acumule condensado en la línea HP. Use tubería de acero inoxidable de 12 mm de diámetro exterior con conexiones de compresión Swagelok. Evite bolsillos, hundimientos o tramos horizontales mayores a 0.5 m sin pendiente adecuada.

Para instalaciones wet leg: incline la línea de impulso LP continuamente hacia arriba desde el puerto LP del transmisor hasta el recipiente de condensado. Monte el recipiente de condensado al menos 300 mm por encima de la toma LP en el recipiente. Aísle la línea LP para evitar gradientes térmicos que puedan evaporar el fluido de referencia en aplicaciones de alta temperatura.

Para ambas configuraciones: mantenga la longitud de la línea de impulso por debajo de 15 m. En instalaciones exteriores, trace térmicamente las líneas de impulso que manejan fluidos con alto punto de fluidez — la cristalización de parafina a 4°C puede bloquear completamente un tubo de impulso de 12 mm en 12 horas durante una ola de frío.

Matriz Diagnóstica de Cuatro Fallas

• Falla 1 — Bloqueo parcial en la línea de impulso: Síntoma: la lectura de nivel es baja y responde lentamente. Diagnóstico: desconecte la línea de impulso HP en el transmisor y mida la presión estática con un manómetro calibrado. Una discrepancia mayor a 2 kPa confirma bloqueo. Acción: desobstruya o lave con agua caliente la línea bloqueada. Instale una válvula raíz con conexión de lavado para mantenimiento futuro.
• Falla 2 — Pérdida de condensado en wet leg: Síntoma: la tendencia del nivel desciende progresivamente durante días o semanas sin cambio real de nivel. Diagnóstico: revise el visor del recipiente de condensado. Un recipiente vacío reduce la presión en el lado LP, causando que el transmisor lea falsamente un nivel más alto. Rellene el recipiente con agua desmineralizada e investigue la causa raíz.
• Falla 3 — Cambio en la densidad del fluido del proceso: Síntoma: la lectura de nivel es consistentemente alta o baja en todo el rango tras un cambio de proceso. Diagnóstico: obtenga una muestra de laboratorio actual de la gravedad específica del fluido. Si la SG difiere del valor de diseño en más de 0.02, recalcule URV y actualice la configuración del transmisor. Para Yokogawa EJX110A, actualice el parámetro de compensación de densidad en el menú de configuración avanzada.
• Falla 4 — Bolsa de gas en la línea de impulso HP (dry leg): Síntoma: la lectura de nivel es menor que la real, típicamente un desplazamiento constante sin importar el nivel. Diagnóstico: aísle la válvula raíz HP y ventile la línea de impulso HP en la válvula de purga del transmisor. Si salen burbujas de gas antes que líquido, existe una bolsa de gas. Acción: rediseñe la pendiente de la línea de impulso para eliminar el punto bajo donde se acumula el gas.

Conclusión y Recomendaciones

La medición de nivel con transmisores DP sigue siendo una de las tecnologías más rentables y robustas en plantas de proceso — cuando la mecánica de instalación y los cálculos de ingeniería se ejecutan correctamente. La diferencia entre una instalación exitosa y un problema persistente de calibración está casi siempre en el cálculo de LRV/URV (especialmente para configuraciones wet leg con rangos negativos) y en la pendiente de la línea de impulso.

Para aplicaciones ABB 266DH, verifique el voltaje mínimo de 12 VDC en los terminales antes de la puesta en marcha HART. Para Yokogawa EJX110A, confirme que la polaridad de H_RNG y L_RNG coincida con la aritmética wet leg antes de aceptar la configuración. Elabore una hoja de cálculo de una página para cada lazo de nivel DP en su planta — documentando H_vessel, H_wet, SG_process y SG_ref junto con los valores configurados de LRV y URV. Esta hoja reduce a la mitad el tiempo de diagnóstico en la próxima puesta en marcha.

Autor: Zhang Hua es un ingeniero de automatización industrial con más de 10 años de experiencia en PLC, DCS y sistemas de control.