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Instalação e Operação

Revisão 8.6, Julho/2014

Manual de Instalação e Operação Densímetro TDM-01

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www.metroval.com.br Matriz: Filial Macaé: Rua Christiano Kilmeyers, 819 Rua Albacora, 250 CEP 13460-000 – Nova Odessa – SP CEP 27933-445 – Macaé - RJ Fone: 19 2127-9400 Fone: 22 2105-7200 Página 2 de 49

Sumário 1. Introdução .......................................................................................................................................... 5

1.1. Definições ................................................................................................................................ 5 1.2. Princípio ................................................................................................................................... 5 1.3. Características Elétricas ........................................................................................................... 6 1.4. Características Mecânicas ........................................................................................................ 7 1.5. Aplicações ................................................................................................................................ 8

1.6. Avisos e Alertas de Segurança ................................................................................................. 8 2. Marcação e Informações Adicionais .................................................................................................. 9

2.1. Marcação Densímetro TDM-01 ............................................................................................... 9 2.2. Informações de Assistência Técnica ........................................................................................ 9

3. Instruções de Segurança ................................................................................................................... 10

3.1. Colocação em Serviço ........................................................................................................... 10 3.2. Condições de Instalação ......................................................................................................... 10

3.3. Condições Específicas do Densímetro TDM ......................................................................... 10 4. Valores-Limites ............................................................................................................................... 11

4.1. Parâmetros Elétricos do Densímetro TDM ............................................................................ 11 4.2. Temperaturas Máximas de Superfície ................................................................................... 12

4.3. Pressão Máxima Admissível nos Densímetros TDM ............................................................ 12 5. Declaração de Conformidade ........................................................................................................... 12

5.1. Transmissor de Densidade TDM (Densímetro) ..................................................................... 12

6. Instalação Mecânica ......................................................................................................................... 13 6.1. Tipos de Montagens do Transmissor do TDM-01 ................................................................. 13

6.1.1. Transmissor integrado ao sensor ............................................................................................ 13 Figura 1: Transmissor Integral ..................................................................................................... 13

6.1.2. – Transmissor Remoto ........................................................................................................... 14 Figura 2: Transmissor remoto ...................................................................................................... 14

6.2. Trava Mecânica do Transmissor TDM .................................................................................. 14 6.3. Posições de Instalação ........................................................................................................... 15

Figura 3: Instalação típica, indicada para líquidos limpos em baixas vazões. ............................. 15

Figura 4: Instalação auto-drenagem ............................................................................................. 15

Figura 5: Instalação recomendada para líquidos com sólidos em suspensão ............................... 16 6.4. Tipos de Instalação ................................................................................................................ 16 6.4.1. – Instalação em série com o processo .................................................................................... 16

Figura 6: Instalação em série com o processo .............................................................................. 16

6.4.2. – Instalação através de By-Pass ............................................................................................. 17 Figura 7 - Instalação Através de By-Pass ..................................................................................... 17 Figura 8 - Instalação Através de By-Pass c/ Coleta de Sample .................................................... 17

7. Instalação Elétrica ............................................................................................................................ 18 7.1. Tipos de Instalação Elétrica para Áreas Classificadas ........................................................... 18 7.1.1. Instalação Ex d ....................................................................................................................... 18

Figura 9 – Instalação Ex d ............................................................................................................ 18 7.1.2. Instalação Intrinsecamente Segura – Ex i .............................................................................. 19

Figura 10 – Instalação Ex i – Barreira Externa ............................................................................ 19


7.1.3. Instalação Fisco ...................................................................................................................... 20 Figura 11 – Instalação Ex i – Fisco .............................................................................................. 20

7.2. Diagramas de Ligação ........................................................................................................... 21 7.2.1. Transmissor TDM-01 (Alimentação AC e Montagem Integrada) ......................................... 21

Figura 12 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC e montagem integrada. . 21 7.2.2. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC - 4 Fios e Montagem Integrada) ........................... 22

Figura 13 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (4 fios) e montagem

integrada. ...................................................................................................................................... 22 7.2.3. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC – 2 fios e Montagem Integrada) ............................ 23


integrada. ...................................................................................................................................... 23 7.2.4. Transmissor TDM-01 (Alimentação AC e Montagem Remota). .......................................... 24

Figura 15 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC e montagem remota ..... 24 7.2.5. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC – 4 fios e Montagem Remota) .............................. 25


remota. .......................................................................................................................................... 25 7.2.6. Transmissor TDM-01 Intrinsecamente Seguro (Barreira Externa) – 2 fios .......................... 26

Figura 17 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex ia, alimentação DC (2 fios) e montagem

integrada. ...................................................................................................................................... 26 7.2.7. Transmissor TDM-01 Rede RS-485 ..................................................................................... 27

Figura 18 – Diagrama de Ligação do TDM-01 em Rede RS-485 ................................................ 27 7.3. Diagramas em Blocos ............................................................................................................ 28 7.3.1. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação AC .............................................................. 28

Figura 19 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC ....................................... 28

7.3.2. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação DC (4 fios) .................................................. 29 Figura 20 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (4 fios) ........................... 29

7.3.3. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação DC (2 fios) .................................................. 30

Figura 21 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (2 fios) ........................... 30 7.3.4. Transmissor TDM-01 Ex ia – Alimentação DC (2 fios)........................................................ 31

Figura 22 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex ia, alimentação DC (2 fios) ................................ 31 8. Painel Frontal ................................................................................................................................... 32

Figura 23 – Painel Frontal ............................................................................................................ 32

8.1. Display ................................................................................................................................... 33 Figura 24 – Indicação de Massa Específica e Temperatura ......................................................... 33

9. Menus de Configuração ................................................................................................................... 34 9.1. Menu Principal ....................................................................................................................... 34

9.2. Menu de Serviço - Calibração................................................................................................ 35 9.2.1. Calib Menu Analog ................................................................................................................ 36 9.2.2. Calib Menu Temp .................................................................................................................. 36 9.2.3. Calib Menu Dens ................................................................................................................... 37 9.2.4. Calib Menu Conc ................................................................................................................... 37

9.2.5. Calib Menu Pas ...................................................................................................................... 38 9.2.6. Calib Menu SRN .................................................................................................................... 38 9.2.7. Calib Menu PARM ................................................................................................................ 38


9.3. Menu de Serviço - Setup ........................................................................................................ 39 9.3.1. Setup Menu Out 4-20mA ....................................................................................................... 40 9.3.2. Setup Menu Op Var 4-20mA ................................................................................................. 40 9.3.3. Setup Menu Filtro 4-20mA .................................................................................................... 40

9.3.4. Setup Menu Conc ................................................................................................................... 41 Tabela 1– Constantes para Concentração ..................................................................................... 41

9.3.5. Setup Menu SnSF .................................................................................................................. 41 9.3.6. Setup Menu OP Var DISP ..................................................................................................... 41 9.3.7. Setup Menu OP Var DISP1 ................................................................................................... 42

9.3.8. Setup Menu OP Var DISP2 ................................................................................................... 42 9.3.9. Setup Menu Serial COM ........................................................................................................ 42 9.4. Menu de Serviço - Teste ........................................................................................................ 43

9.4.1. Test Menu Show .................................................................................................................... 44 9.4.2. Test Menu Set ........................................................................................................................ 44 9.5. Tabela Resumo de Funções ................................................................................................... 45

Tabela 2– Resumo de Funções ..................................................................................................... 45 10. Manutenção ............................................................................................................................... 46

10.1. Verificação das Bobinas ........................................................................................................ 46

Tabela 3 - Resistência das Bobinas ............................................................................................. 46 10.2. Verificação do PT 1000 ......................................................................................................... 46

Tabela 4 – Valores de resistência para sensores tipo PT1000 conforme EN60751 (ITS68) –

Range de temperatura de -200 a 120 ºC ....................................................................................... 47 10.3. Calibração .............................................................................................................................. 48

10.4. Saída Analógica ..................................................................................................................... 48

11. Interface de Comunicação RS 485 - Modbus ............................................................................ 49 11.1. Tabela de Comandos Modbus ................................................................................................ 49


1. Introdução

1.1. Definições

Massa Específica (t ): Relação entre a massa e o volume da substância em uma determinada temperatura

[kg/m³];

Densidade 1

2

t

tD : Relação entre a massa de um volume da substância a temperatura t1 e a massa de igual

volume de água a temperatura t2 [adimensional]. Peso Especifico: Relação entre o peso e o volume de um corpo [kgf/m³]

1.2. Princípio

O transmissor de densidade Metroval TDM-01 utiliza como principio de medição a freqüência natural de vibração de dois tubos. A freqüência de ressonância do elemento tubular depende da massa, e conseqüentemente da densidade, do fluido que é deslocado. Através da medição da freqüência de oscilação é possível determinar a massa específica. Portanto, a massa específica é uma função da freqüência natural de oscilação dos tubos. A oscilação dos tubos é provocada pela interação entre campos magnéticos de uma bobina de excitação e um imã fixo. Uma segunda bobina captura o sinal de freqüência que será utilizado na medição da massa específica. Como a massa específica depende também da temperatura, um sensor tipo PT-1000 é utilizado. A indicação em concentração, por exemplo, ºINPM (teor alcoólico) ou ºBRIX (sacarose), pode ser obtida através da função concentração versus massa específica.


1.3. Características Elétricas

Tensão de Alimentação Versão DC ou 2 fios........................................................................16 a 24 V Tensão de Alimentação Versão AC.....................................................................................85 a 250 V Sinal analógico......................................................................................................................4 a 20 mA Impedância máxima do loop.................................................................................................750 Ohms Corrente máxima do loop (sinalização de defeito)......................................................................22 mA Interface de comunicação......................................................................RS-485 (protocolo MODBUS) Terminais de conexão da interface RS-485..................Half-Duplex e independentes da alimentação Display................................Tipo LCD (indicação de variáveis e acesso local a todos os parâmetros) Push-buttons........................................Chave Táctil (permite programação com proteção por senha) Reed Switches..................................................Permite programação sem abertura do visor de vidro Conversor analógico digital....................................................................................Sigma Delta 24 bits Sensor de temperatura............................................................................................................PT-1000 Tipo de proteção para áreas classificadas............................................................................Ex d / Ex i ............................................................................Zona 1 e 2 – Grupo II C (Utilizando barreira interna) ........................................................................Zona 0, 1 e 2 – Grupo II C (utilizando barreira externa) Impedância da bobina excitadora.........................................................................................120 Ohms Impedância da bobina sensora...............................................................................................60 Ohms

Para o TDM-01, a máxima resistência de carga (no loop de 4 a 20 mA) depende da tensão de alimentação que faz a polarização do loop, conforme gráfico abaixo

Máxima Resistência de Carga

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

14 16 18 20 22 24 26 28 30

Tensão de Alimentação (V)

Carg

a (

Oh

ms)


1.4. Características Mecânicas

Modelo TDM01.12 TDM01.19 TDM01.25 Faixa de medição

Standard

0 – 5000 kg/m³

400 – 2000 kg/m³

Exatidão < 0.2 kg/m³

Repetitividade < 0.05 kg/m³

Material Construtivo em contato com o fluido

316L

Tântalo

Titânio

Hastelloy C4

Monel

Temperatura

Ambiente

Processo

Especial

-40 - 85°C

-40 - 150°C

-40 - 210°C

Pressão Máxima 100 bar 100 bar 40 bar

Faixa de vazão de amostragem

Recomendada

0 - 50 l/min

1.5 - 6 l/min

0 - 200 l/min

10 – 30 l/min

0 – 350 l/min

20 – 50 l/min

Conexões OD12mm (Padrão - Swagelok) Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 150 Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 300 Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 600

Rosca 1/2" BSP ou NPT Tri-Clamp DN25

OD3/4" (Padrão - Swagelok) Flange 3/4" ou 1" Classe 150 Flange 3/4" ou 1" Classe 300 Flange 3/4" ou 1" Classe 600

Rosca 3/4" BSP ou NPT Tri-Clamp DN25

Flange DN1" Classe 150 Flange DN1" Classe 300 Flange DN1" Classe 600

Rosca 1" BSP ou NPT Tri-Clamp DN25

Peso 6 kg 12 kg 21 kg


1.5. Aplicações

É utilizado na medição continua de massa específica de líquidos e / ou concentração de misturas: Em usinas de açúcar e álcool pode ser utilizado para medição do teor alcoólico em ºINPM (álcool

hidratado e álcool anidro) ou brix do mosto, xarope e mel; Na industria química (tintas, solventes, ácidos e soluções); Petroquímica (GLP, diesel, gasolina, etc...); Industria de papel e celulose; Cimento e cal; Mineradoras; Na indústria alimentícia pode ser utilizado para medição de sacarose, polpa de frutas, sucos, xaropes,

cervejas, refrigerantes, bem como leite e seus derivados; Conversão massa volume.

1.6. Avisos e Alertas de Segurança

Manuseie o instrumento com cuidado, evitando impactos;

Não use líquidos incompatíveis com o material de construção do tubo sensor;

Não submeta o sensor a uma temperatura e pressão superiores a nominal;

Evite a instalação em locais com vibração excessiva, calor, radiação solar e

interferências eletro-magnéticas;

Evite a presença de bolhas no interior do medidor;

Mantenha a vazão através do densimetro TDM-01 dentro dos limites pré-estabelecidos e com atualização constante da amostra;

Tenha certeza de que todos os requerimentos exigidos quanto à instalação em

áreas classificadas estejam sendo atendidos;


CUIDADO

ATENÇÃO

2. Marcação e Informações Adicionais

2.1. Marcação Densímetro TDM-01

Ex d ia IIC T6 (- 20 °C ≤ Tamb ≤ + 60 °C) Gb (montagem integral) Ex d[ia Ga] IIC T6 (- 20 °C ≤ Tamb ≤ + 60 °C) Gb (montagem remota do transmissor)

Ex ia IIC T6 (- 20 °C ≤ Tamb ≤ + 60 °C) Ga (montagem remota do sensor) Ex ia IIC T6 (- 20 °C ≤ Tamb ≤ + 60 °C) Ga (configuração C.C. com limitação de energia nos terminais 3 & 2, loop

4-20 mA) Ex ia IIC T6 (- 20 °C ≤ Tamb ≤ + 60 °C) Ga (configuração FISCO – Profibus PA/Foundation Fieldbus), terminais (1

ou 2) & (4 ou 5)

2.2. Informações de Assistência Técnica

METROVAL CONTROLE DE FLUIDOS LTDA Rua Christiano Kilmeyers, 819 - Pq. Ind. Harmonia CEP: 13460-000 - Nova Odessa - SP Tel.: 19-2127-9400 - Fax: 19-2127-9401

Filial Macaé Rua Albacora, 250 - Novo Cavaleiros CEP: 27910-970 - Macaé - RJ Tel.: 22-2105-7200 - Fax: 22-2105-7201

Email: [email protected]

A equipe de suporte técnico da METROVAL é composta por mais de 20 profissionais especializados em serviços de manutenção preventiva e corretiva, start-up de equipamentos, calibração de instrumentos de medição e controle de vazão, temperatura, pressão, BS&W (medição do percentual de sedimentos e água em

óleo), fornecidos pela METROVAL ou de outros fabricantes, tanto on-shore quanto off-shore.

INSTALAÇÃO ELÉTRICA INADEQUADA EM ÁREAS CLASSIFICADAS

PODE CAUSAR EXPLOSÃO

INSTALAÇÃO MECÂNICA INADEQUADA PODE RESULTAR EM ERROS DE MEDIÇÃO

mailto:Email:%20%[email protected]


A METROVAL possui ISO 9001 em assistência técnica em on-shore e off-shore. Temos evoluído continuamente, colocando à disposição de nossos clientes profissionais treinados e altamente qualificados na prestação de serviços. A METROVAL dispõe de estoque de peças sobressalentes para sua linha de produtos, bem como esquema emergencial para produção de peças que, eventualmente, sejam necessárias em situações de urgência.

3. Instruções de Segurança

3.1. Colocação em Serviço

Na operação e instalação do equipamento em áreas classificadas (com risco de explosão) devem ser consideradas as recomendações das normas aplicáveis.

As condições de operação do equipamento são identificadas nas etiquetas ou plaquetas fixadas no corpo do medidor.

As mudanças de temperatura rápida dentro do sensor devem ser evitadas. Por favor, note as referências no manual.

A máxima pressão permitida de trabalho não deve ser excedida. Especialmente bombas de pistão podem produzir picos de pressão consideráveis.

Observe que fluido abrasivo pode com o tempo reduzir a espessura da parede dos tubos de medição, deste modo também reduzindo a vida útil do equipamento.

O material de construção dos tubos que entra contato com o fluido é identificado no corpo do medidor. A Metroval não se responsabiliza por uso indevido na aplicação do medidor.

Demais informações quanto a utilização, montagem e desmontagem, manutenção revisão e reparo, instalação e ajustes constam nas demais secções do manual.

3.2. Condições de Instalação

É responsabilidade do usuário utilizar os critérios estabelecidos na norma referente a instalação: ABNT NBR IEC 60079-14 –Instalação elétrica em áreas classificadas

3.3. Condições Específicas do Densímetro TDM

O número do certificado de conformidade NCC 14.02956 X é finalizado pela letra “X” para indicar quando o invólucro do transmissor for instalado em uma área EPL Ga (Zona 0), devido ao fato do mesmo ser feito em alumínio, cuidados especiais deverão ser tomados para assegurar que riscos de ignição devido a impactos ou fricção não ocorram.


4. Valores-Limites

4.1. Parâmetros Elétricos do Densímetro TDM

Parâmetros de entrada para unidade sensora do Densímetro TDM:

Circuito Ui (V) Ii (mA) Li (mH) Ci (uF) Pi (mW)

PT1000-A

5,36 73,8 - - 99 PT1000-B

PT1000-C

EXC1 5,36 60 5,2 - 80,4

EXC2

SENS1 5,36 60 1,43 - 80,4

SENS2

Parâmetros de entrada do Densimetro usado na configuração 24 VDC – Utilizando barreira externa IS (vide Figura 7 -Instalação Ex i – Barreira Externa):

Circuito Ui (V) Ii (mA) Li (mH) Ci (uF) Pi (mW)

AO 29,7 100 7,15 - 742,5

Parâmetros do Módulo DVM-03 (Barreira Zener) do densímetro TDM:

Circuito Uo (V) Io (mA) Lo (mH) Co (uF)

Po (mW) IIC IIB IIC

PT1000-A

5,36 73,8 7 27 65 99 PT1000-B

PT1000-C

EXC1 5,36 60 10,5 40 65 80,4

EXC2

SENS1 5,36 60 10,5 40 65 80,4

SENS2

Um = 250 V

(característica linear)

FISCO – Dispositivo de Campo :

Terminais de comunicação Fieldbus

Ui (V) Ii (mA) Pi (mW) Li (mH) Ci (uF)

17,5 380 5,32 desprezível desprezível

Nota: Consulte o manual específico para a versão de Fieldbus (FF ou PA) para o Densímetro.


4.2. Temperaturas Máximas de Superfície

T6 para Tamb = -20 a 60ºC

4.3. Pressão Máxima Admissível nos Densímetros TDM

Tipo Conexão Mecânica Pressão Admissível (bar)

TDM01.12

OD12mm (Padrão - Swagelok) 100

Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 150 18,9

Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 300 50

Flange DN1/2", 3/4" ou 1" Classe 600 100

Rosca 1/2" BSP ou NPT 100

Tri-Clamp DN25 30

TDM01.19

OD3/4" (Padrão - Swagelok) 100

Flange 3/4" ou 1" Classe 150 18,9

Flange 3/4" ou 1" Classe 300 50

Flange 3/4" ou 1" Classe 600 100

Rosca 3/4" BSP ou NPT 100

Tri-Clamp DN25 30

TDM01.25

Flange DN1" Classe 150 18,9

Flange DN1" Classe 300 50

Flange DN1" Classe 600 100

Rosca 1" BSP ou NPT 100

Tri-Clamp DN25 30

5. Declaração de Conformidade

5.1. Transmissor de Densidade TDM (Densímetro)

O transmissor de densidade TDM (Densímetro) de acordo com o certificado NCC 14.02956 X são declarados estar em conformidade com as seguintes normas:

ABNT NBR IEC 60079-0: 2008 Atmosferas explosivas Parte 0: Equipamentos - Requisitos gerais ABNT NBR IEC 60079-1: 2007 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas. Parte 1: Invólucros à prova de explosão “d” ABNT NBR IEC 60079-11: 2009 Atmosferas explosivas Parte 11: Proteção de equipamento por segurança intrínseca "i"


ABNT NBR IEC 60079-26: 2008 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas de gás Parte 26: Equipamento com nível de proteção de equipamento (EPL) Ga ABNT NBR IEC 60079-27: 2006 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 27: Conceito de Fieldbus intrinsecamente seguro (FISCO) e conceito de Fieldbus não-acendível (FNICO) ABNT NBR IEC 60529: 2009 Grau de proteção para invólucros de equipamentos elétricos (código IP)

6. Instalação Mecânica

6.1. Tipos de Montagens do Transmissor do TDM-01

A instalação deve ser conforme a ABNT NBR IEC 60079-14 ( Instalação elétrica em áreas classificadas).

6.1.1. Transmissor integrado ao sensor

Este tipo de montagem é recomentado quando a temperatura de processo não fizer com a temperatura do transmissor ultrapasse a 60 °C. Para instalação elétrica o usuário necessita de acesso direto somente à câmara traseira da caixa a prova de explosão.

Figura 1: Transmissor Integral


6.1.2. – Transmissor Remoto

Este tipo de montagem é recomendado para processos de temperatura mais altas que as de limite do transmissor. O usuário deverá considerar na instalação elétrica as recomendações da norma, onde a indutância e capacitância do cabo tem que ser somada as do sensor intrinsecamente seguro e seu resultado não pode ultrapassar os valores de saída do transmissor.

Figura 2: Transmissor remoto

6.2. Trava Mecânica do Transmissor TDM

É necessário abrir a tampa traseira para ter acesso aos blocos terminais (conforme especificado no item 7). Após conectar os cabos, é necessário recolocar a tampa. Para garantir o fechamento correto, rosqueie a tampa até o anel O’ring encostar na caixa. Em seguida, dê mais um aperto manual (aproximadamente 1/4 de volta) para garantir a vedação. Após isto, aperte o parafuso allen sem cabeça M4 para garantir que a tampa não se solte com vibrações. No caso da tampa frontal (display), as unidades originais recebidas da Metroval são corretamente instaladas e não devem ser adulteradas.


6.3. Posições de Instalação

Figura 3: Instalação típica, indicada para líquidos limpos em baixas vazões.

Figura 4: Instalação auto-drenagem


Figura 5: Instalação recomendada para líquidos com sólidos em suspensão

6.4. Tipos de Instalação

6.4.1. – Instalação em série com o processo

Este tipo de instalação em série com o processo é recomendado quando a vazão estiver enquadrada dentro da faixa especificada para o sensor do densímetro, conforme tabela abaixo:

Modelo TDM01.12 TDM01.19 TDM01.25

Faixa de vazão máx. 0 - 50 L/min 0 - 200 l/min 0 – 350 l/min

Recomendada 1.5 - 6 L/min 10 – 30 L/min 20 – 50 l/min

Figura 6: Instalação em série com o processo


6.4.2. – Instalação através de By-Pass

Quando a vazão do processo não for pequena o suficiente para permitir a instalação em linha (ver 1.6), deve-se optar pela configuração tipo by-pass. Uma obstrução entre a entrada e saída da tomada de amostra é utilizada para provocar o diferencial de pressão necessário para garantir uma vazão adequada através do densímetro (uma placa de orifício, por exemplo, pode ser utilizada). A vazão deve garantir uma boa renovação da amostra, refletindo as condições reais do processo. A instalação de válvulas na montante e jusante do densímetro é recomendada, para facilitar a instalação e a retirada do equipamento para manutenção e calibração.

Figura 7 - Instalação Através de By-Pass

Figura 8 - Instalação Através de By-Pass c/ Coleta de Sample


7. Instalação Elétrica

7.1. Tipos de Instalação Elétrica para Áreas Classificadas

7.1.1. Instalação Ex d

O invólucro é dividido em duas câmaras, sendo que a parte traseira destina-se a conexão da alimentação, sinais analógicos e digitais. Para a câmara traseira e frontal do invólucro é considerado o tipo de proteção Ex d, ou seja, a tampa que dá acesso aos terminais de ligação traseiro e tampa frontal (janela de inspeção) não devem ser abertas enquanto os circuitos estiverem alimentados. A parte frontal possui um display tipo LCD e visor de vidro, permitindo a visualização da indicação das variáveis e parametrização via teclado ou chaves magnéticas. Os circuitos destinados aos sensores são intrinsecamente seguros e conectados na parte inferior do invólucro através de bucha resinada e conector apropriado.

Figura 9 – Instalação Ex d


7.1.2. Instalação Intrinsecamente Segura – Ex i

Um circuito ou parte dele é intrinsecamente seguro quando o mesmo, sob condições de ensaio prescritas, não é capaz de liberar energia elétrica (faísca) ou térmica suficiente para, em condições normais (isto é, abrindo ou fechando o circuito) ou anormais (por exemplo, curto-circuito, falta à terra), causar a ignição de uma atmosfera explosiva. Quando o densímetro precisar ser instalado em Zona 0, uma barreira externa (equipamento associado) poderá ser utilizada em área segura, e o densímetro neste caso passa a ser considerado um equipamento intrinsecamente seguro como um todo.

Figura 10 – Instalação Ex i – Barreira Externa


7.1.3. Instalação Fisco

Para instalação Fisco consulte o manual específico.

Figura 11 – Instalação Ex i – Fisco


7.2. Diagramas de Ligação

7.2.1. Transmissor TDM-01 (Alimentação AC e Montagem Integrada)

Figura 12 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC e montagem integrada.


7.2.2. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC - 4 Fios e Montagem Integrada)

Figura 13 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (4 fios) e montagem integrada.


7.2.3. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC – 2 fios e Montagem Integrada)

Figura 14 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (2 fios) e montagem integrada.


7.2.4. Transmissor TDM-01 (Alimentação AC e Montagem Remota).

Figura 15 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC e montagem remota


7.2.5. Transmissor TDM-01 (Alimentação DC – 4 fios e Montagem Remota)

Figura 16 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (4 fios) e montagem remota.


7.2.6. Transmissor TDM-01 Intrinsecamente Seguro (Barreira Externa) – 2 fios

Figura 17 – Diagrama de Ligação TDM-01 Ex ia, alimentação DC (2 fios) e montagem integrada.


7.2.7. Transmissor TDM-01 Rede RS-485

Figura 18 – Diagrama de Ligação do TDM-01 em Rede RS-485


7.3. Diagramas em Blocos

7.3.1. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação AC

Figura 19 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação AC


7.3.2. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação DC (4 fios)

Figura 20 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (4 fios)


7.3.3. Transmissor TDM-01 Ex d [ia] – Alimentação DC (2 fios)

Figura 21 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex d [ia], alimentação DC (2 fios)


7.3.4. Transmissor TDM-01 Ex ia – Alimentação DC (2 fios)

Figura 22 – Diagrama em blocos TDM-01 Ex ia, alimentação DC (2 fios)


8. Painel Frontal

Figura 23 – Painel Frontal

O transmissor de densidade TDM-01 possui painel frontal com display LCD, teclas e reed switches que permitem a configuração local de todos os parâmetros de calibração. É possível executar também algumas funções de monitoramento e diagnóstico que avaliam o estado do equipamento com relação à medição de freqüência e temperatura, bem como, o sinal analógico de 4 a 20 mA. Os sensores tipo reed-switch (acionados através de imãs) operam em paralelo com as três teclas do painel frontal permitindo a configuração dos parâmetros sem necessidade de remoção da tampa frontal com visor de vidro. Para acesso a qualquer parâmetro de configuração é necessário acionar as teclas conforme seqüência apresentada nos fluxogramas indicados no item 6.


8.1. Display

Figura 24 – Indicação de Massa Específica e Temperatura

Tela Inicial (DISP1)

Quando o transmissor TDM-01 é alimentado eletricamente (conforme o diagrama específico apresentado no item 4.3 - Diagramas de Ligação), por alguns instantes é mostrada a versão do software, e em seguida, ele passará a indicar o valor das variáveis selecionadas para o primeiro display (DISP1) conforme descrito no item 6.3.5.

Segunda Tela (DISP2)

Para visualizar as variáveis selecionadas como segunda tela (DISP2) conforme descrito no item 6.3.6, pressiona-se a Tecla 1 uma vez. Pressionando-se a Tecla 1 novamente, retorna-se a tela inicial.

METROVAL kg/m³

998.00 22.00 ºC

METROVAL

789.231 22.00 ºC

Primeira Tela DISP1 (Massa Específica e

Temperatura)

Tecla 1

Tecla 1

Segunda Tela DISP2

(Freqüência e

Temperatura)


9. Menus de Configuração

9.1. Menu Principal

Para acessar os menus de configuração o usuário deverá pressionar as Teclas 1 e 3 simultaneamente. A partir da tela Service Menu pressiona-se então a Tecla 1, 2 ou 3 para selecionar a opção Calib, Setup ou Test respectivamente. Para acessar o menu Calib, digite a senha (default de fabrica = 9124), Tecla 1 tem função de seleção de dígito e Tecla 2 tem função de incremento, após inserir o valor da senha tecle Enter (Tecla 3)


9.2. Menu de Serviço - Calibração


9.2.1. Calib Menu Analog

Item Display Função 9.2.1.1

Constante de ajuste do 4 mA da saída analógica. A corrente medida através de um amperímetro em série com o loop é diretamente proporcional ao valor desta constante.

9.2.1.2

Constante de ajuste do span da saída analógica (20 mA). A corrente medida através de um amperímetro em série com o loop é diretamente proporcional ao valor desta constante.

9.2.2. Calib Menu Temp


Função de calibração do conversor analógico digital para temperatura, registrador OFFSET, normalmente executado para temperatura -45 ºC (resistência do PT1000 em 822,902 Ohms).

9.2.2.2

Função de calibração do conversor analógico digital para temperatura, registrador FULL SYSTEM, normalmente executado para temperatura 155 ºC (resistência do PT1000 em 1591,912 Ohms).

9.2.2.3

Função de calibração do conversor analógico digital para temperatura, ajuste da curva no ponto 0 ºC.

9.2.2.4

Função de calibração do conversor analógico digital para temperatura, ajuste da curva no ponto 100 ºC.

9.2.2.5

Constante de ajuste de temperatura (coeficiente linear da reta para correção do erro de off-set).

9.2.2.6

Constante de ajuste de temperatura (coeficiente angular da reta para correção da rampa de variação).


9.2.3. Calib Menu Dens


Termo independente na equação para determinação da massa específica (encontrada através da calibração em laboratório).

9.2.3.2

Coeficiente que multiplica o período de oscilação dos tubos (10000/freqüência) na equação para determinação da massa específica (encontrada através da calibração em laboratório).

9.2.3.3

Coeficiente que multiplica o período de oscilação dos tubos ao quadrado [(10000/freqüência)

2] na equação para determinação da

massa específica (encontrada através da calibração em laboratório).

9.2.3.4

Temperatura de calibração (determinada durante a calibração em laboratório).

9.2.3.5

Primeiro coeficiente de correção de temperatura (encontrada através da calibração em laboratório).

9.2.3.6

Segundo coeficiente de correção de temperatura (encontrada através da calibração em laboratório).

9.2.4. Calib Menu Conc


Primeira constante de compensação de temperatura em modo concentração (conforme certificado de calibração).

9.2.4.2

Segunda constante de compensação de temperatura em modo concentração (conforme certificado de calibração).

9.2.4.3

Constante do polinômio para cálculo de concentração (conforme certificado de calibração).


9.2.4.4


9.2.4.5


9.2.4.6

Temperatura de referência (conforme certificado de calibração).

9.2.5. Calib Menu Pas


Permite alteração da senha de acesso ao menu Calib (valor default = 9124).

9.2.6. Calib Menu SRN


Permite a configuração do número de série do medidor.

9.2.7. Calib Menu PARM


Função utilizada pata restaurar a parametrização de fábrica


9.3. Menu de Serviço - Setup


9.3.1. Setup Menu Out 4-20mA


Valor da massa específica (concentração ou temperatura ou densidade corrigida – dependendo da seleção em Var Op) correspondente a 4 mA (LRV – Lower Range Value).

9.3.1.2

Valor da massa específica (concentração ou temperatura ou densidade corrigida – dependendo da seleção em Var Op) correspondente a 20 mA (URV – Upper Range Value – Fundo de Escala).

9.3.2. Setup Menu Op Var 4-20mA


Quando esta opção for selecionada como variável operacional, a saída analógica será proporcional à indicação massa específica (densidade).

9.3.2.2

Quando esta opção for selecionada como variável operacional, a saída analógica será proporcional à indicação de concentração.

9.3.2.3

Quando esta opção for selecionada como variável operacional, a saída analógica será proporcional à indicação de temperatura.

9.3.2.4

Quando esta opção for selecionada como variável operacional, a saída analógica será proporcional à indicação de densidade corrigida.

9.3.3. Setup Menu Filtro 4-20mA


Constante de tempo (amortecimento) da saída analógica de 4 a 20 mA.


9.3.4. Setup Menu Conc


Biblioteca para configuração de concentração com valores e ranges padrão (conforme tabela 1). Ao selecionar a tabela, as constantes são automaticamente carregadas (item 6.2.4)

CONC unit range kc0 kc1 kcx0 kcx1 kcx2 tref

1 INPM 90-95 t20 1.340105 -0.0006 - 485.1636 1.789400 - 132.7973 20.00

2 INPM 90-100 t23 0.860000 0.0000 - 295.9729 1.327095 - 104.7128 23.00

3 INPM 98-100 t20 0.852684 0.0000 363.1719 -0.333300 0.0001 20.00

4 BRIX 10-35 t20 -0.485521 0.0008 - 450.8556 0.645700 - 19.4335 20.00

5 BRIX 30-60 t60 0.435276 0.0002 - 373.4294 0.514800 - 13.6110 60.00

6 BRIX 50-80 t20 0.289231 0.0002 - 300.9142 0.391000 - 8.5861 20.00

7 BRIX 50-80 t40 0.444390 0.0001 - 309.4995 0.407300 - 9.2277 40.00

8 BAUMÉ 0.5-25 t15.6 -0.485521 0.000813 N/A N/A N/A 15.60

Tabela 1– Constantes para Concentração

9.3.5. Setup Menu SnSF


Freqüência de referencia (com tolerância de ± 50%) para indicação de erro do medidor.

9.3.6. Setup Menu OP Var DISP


Seleciona como unidade de concentração o ºINPM (teor alcoólico), porém as constantes de calibração devem ser coerentes com esta função.

9.3.6.2

Seleciona como unidade de concentração o BRIX, porém as constantes de calibração devem ser coerentes com esta função.


9.3.7. Setup Menu OP Var DISP1


Seleção da variável densidade em kg/m³ (linha superior) e variável temperatura em ºC (linha inferior) para indicação no primeiro display (primeira tela)

9.3.7.2

Seleção da variável densidade em kg/m³ (linha superior) e variável densidade corrigida em kg/m³ (linha inferior) para indicação no primeiro display (primeira tela)

9.3.7.3

Seleção da variável densidade corrigida em kg/m³ (linha superior) e variável temperatura em ºC (linha inferior) para indicação no primeiro display (primeira tela)

9.3.8. Setup Menu OP Var DISP2


Seleção da variável freqüência de oscilação do tubo sensor em Hz (linha superior) e variável temperatura em ºC (linha inferior) para indicação na segunda tela

9.3.8.2

Seleção da variável concentração em unidade escolhida no item 6.3.4 (linha superior) e variável temperatura em ºC (linha inferior) para indicação na segunda tela

9.3.8.3

Desabilita a segunda tela

9.3.9. Setup Menu Serial COM


Seleção de endereço da interface RS 485 protocolo Modbus RTU


9.4. Menu de Serviço - Teste


9.4.1. Test Menu Show


Mostra o valor instantâneo, médio e a variação da saída analógica de corrente (em mA).

9.4.1.2

Mostra o valor instantâneo, médio e a variação da freqüência de oscilação do tubo sensor (em Hz).

9.4.1.3

Mostra o valor instantâneo, médio e a variação da palavra digital (24bits) gerada pelo conversor analógico digital no circuito de medição de temperatura (sensor PT1000).

9.4.1.4

Dispara a rotina de teste do LCD

9.4.2. Test Menu Set


Pressionando-se as teclas 1 (decremento) ou 2 (incremento) é possível forçar a saída analógica de corrente para um determinado valor. Esta função é utilizada para simulação da corrente que flui através do loop. O valor indicado no display é, teoricamente, o valor que deveria estar presente na saída analógica.


9.5. Tabela Resumo de Funções

Tabela 2– Resumo de Funções


10. Manutenção

10.1. Verificação das Bobinas

Em caso de falha no medidor, pode-se verificar o estado das bobinas medindo-se sua resistência ôhmica. Como explicado no item 2.2, o TDM-01 possui duas bobinas (uma sensora e outra excitadora). Veja no quadro abaixo suas respectivas características:

Bobina Medir a Resistência entre os Fios

Valor da Resistência

Excitadora Amarelo e Azul 120

Sensora Preto e Branco 60

Resistência contra massa - > 20 M

Tabela 3 - Resistência das Bobinas

10.2. Verificação do PT 1000

Se a indicação de temperatura não estiver correta, pode-se verificar o estado do sensor PT-1000 medindo-se sua resistência entre os fios vermelho e branco. Na tabela 4 se encontram alguns valores de resistência em função da temperatura, que podem ser utilizados como referência.


Tabela 4 – Valores de resistência para sensores tipo PT1000 conforme EN60751 (ITS68) – Range de temperatura de -200 a 120 ºC


10.3. Calibração

A calibração em campo não é recomendada. Porém, se necessário, pode-se corrigir pequenos desvios na indicação de massa específica ajustando-se a constante de calibração C0 conforme o seguinte procedimento: Comparar a indicação de massa específica atual com a referência (valor obtido em laboratório ou tabela). Calcular a diferença entre as indicações. Subtrair ou somar a diferença diretamente na constante C0 (se o erro for positivo soma-se, se o erro for negativo subtrai-se). Exemplo numérico:

Indicação de massa específica atual = 882,3 kg/m³

Valor obtido através da referência (padrão) = 881,9 kg/m³

Diferença = 0,4 kg/m³

C0 original = 4785,86182

C0 novo = C0 original + diferença = 4785,86182 + 0,4 => C0 novo = 4786,26182

10.4. Saída Analógica

Se o valor da corrente medido por um amperímetro (calibrado) em série com o loop estiver diferente do valor indicado no parâmetro CurOut (Test Menu Show - item 6.4.1), então um ajuste da saída analógica de corrente (4 a 20 mA) pode ser necessário – Observe que a impedância máxima do loop não deve ultrapassar 750 Ohms. Ajuste do 4 mA:

Acessar o Calib Menu conforme descrito em 6.1

Dentro do Calib Menu, pressionar a Tecla 2, para acessar a opção Analog.

Pressionar a Tecla 2 novamente e então será mostrada a constante de ajuste do 4 mA. Neste momento a saída analógica deverá estar fixada em 4 mA, caso contrário, pressionar a Tecla 1 (para decremento) ou a Tecla 2 (para incremento) para ajuste da constante até que a corrente esteja regulada em 4 mA.

Ajuste do 20 mA:

Acessar o Calib Menu conforme descrito em 6.1

Dentro do Calib Menu, pressionar a Tecla 2, para acessar a opção Analog.

Pressionar a Tecla 2 novamente e então será mostrada a constante de ajuste do 4 mA, em seguida, apertar a Tecla 3 para visualizar a constante de ajuste do 20 mA.

Neste momento a saída analógica deverá estar fixada em 20 mA, caso contrário, pressionar a Tecla 1 (para decremento) ou a Tecla 2 (para incremento) para ajuste da constante até que a corrente esteja regulada em 20 mA.

Simulação da Saída Analógica:


Acessar o Test Menu conforme descrito em 6.1

Dentro do Test Menu, pressionar a Tecla 1, para acessar a opção SET

Pressionar a Tecla 2, automaticamente a saída analógica de corrente irá para o valor conforme indicado no display CurOut. Através da Tecla 1 (decremento) e Tecla 2 (incremento) é possível variar o valor instantâneo da corrente conforme desejado.

11. Interface de Comunicação RS 485 - Modbus

11.1. Tabela de Comandos Modbus

Nome do Parâmetro ModBus

Register Type

ModBus Mapping Register Address

Data Type

Read/ Write Type

Massa Específica (kg/m3) Input Register 30100 2 Word Read

Densidade Corrigida (Kg/m3) Input Register 30102 2 Word Read

Concentração Input Register 30104 2 Word Read

Temperatura (ºC) Input Register 30106 2 Word Read

Frequência de oscilação do tubo sensor (Hz) Input Register 30108 2 Word Read

Valor instantâneo da saída analógica de corrente (mA)

Input Register 30110 2 Word Read

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