Las siguientes tres categorías principales de instrumentos requieren que la conexión a tierra de la señal (conexión a tierra funcional) se realice en-sitio, de acuerdo con el principio de "conexión a tierra de un solo punto-de bucles de señal", para evitar la formación de bucles de tierra que podrían introducir interferencias.
Instrumentos que requieren señal de conexión a tierra en el sitio de instalación.
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Tipo |
Razones por las que las señales de campo deben estar conectadas a tierra |
base principal |
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Termopar tipo tierra- |
Su extremo de medición (extremo caliente) está conectado directamente al equipo de proceso (que generalmente está conectado a tierra) a través de una funda protectora de metal, y la propia fuente de señal sirve como punto de conexión a tierra. Si se realiza una conexión a tierra adicional en el lado de la sala de control, se formará un bucle de conexión a tierra de dos-puntos. |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas explicativas): "Los instrumentos como termopares, medidores de pH y caudalímetros electromagnéticos conectados a tierra solo deberán conectarse a tierra en el sitio". |
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Medidor de pH (medidor de acidez) |
El electrodo de referencia está conectado a tierra a través de la solución electrolítica que se está probando y la fuente de señal (electrodo) ya está conectada a tierra. |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas explicativas): "Los instrumentos como termopares, medidores de pH y caudalímetros electromagnéticos conectados a tierra solo deberán conectarse a tierra en el sitio". |
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Caudalímetro electromagnético |
El principio de medición requiere que el sensor, el medio conductor que se está midiendo y la tubería del proceso permanezcan al mismo potencial, estableciendo así un punto cero de referencia estable y limpio para la débil fuerza electromotriz inducida (en el rango de milivoltios). Esta conexión equipotencial debe realizarse en el lugar de instalación del sensor (en el campo). |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas explicativas): "Los instrumentos como termopares, medidores de pH y caudalímetros electromagnéticos conectados a tierra solo deberán conectarse a tierra en el sitio". |
Explicación
Principio de conexión a tierra-de un solo punto. Para los tres tipos de instrumentos mencionados anteriormente, el punto de conexión a tierra del bucle de señal se fija en la ubicación del campo. Si tanto la fuente de la señal (instrumento de campo) como el extremo receptor (sistema de la sala de control) están conectados a tierra, puede existir una diferencia de potencial entre las dos ubicaciones, creando así un "bucle de tierra" en la capa de blindaje o línea de señal. Esta corriente se superpondrá a la señal de medición útil, causando graves interferencias y dando como resultado valores de medición inestables, fluctuantes o inexactos. Para las señales débiles de los caudalímetros electromagnéticos, que van desde unos pocos microvoltios hasta unos pocos milivoltios, dicha interferencia es catastrófica. Nota especial: La capa de blindaje de los cables de señal para este tipo de instrumentos debe estar conectada a tierra del lado de la sala de control (tierra de trabajo); sin embargo, dado que el circuito de señal en sí (como el terminal negativo de un termopar o la línea de señal de un medidor de flujo) ya está conectado a tierra en el sitio de campo, el lado de la sala de control debe permanecer aislado y está estrictamente prohibida la conexión a tierra adicional.
El principio de "solo un punto de tierra por bucle de señal": 1) HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.2, Notas explicativas: Cada bucle de señal de instrumento deberá tener solo un punto de tierra. 2) GB 50093-2013, Cláusula 10.2.8: Cada circuito de instrumentación deberá tener solo un punto de tierra del circuito de señal. Notas explicativas: Esta cláusula tiene como objetivo evitar señales de interferencia causadas por diferencias de potencial. 3) SH/T 3551-2024, Cláusula 10.4.2: La puesta a tierra de los circuitos de señales deberá adoptar un método de puesta a tierra de un solo punto.
GB 50093-2013 Código para la construcción y aceptación de calidad de ingeniería de instrumentación de automatización, Cláusula 10.2.9: Cuando se utilizan termopares e instrumentos conectados a tierra con elementos sensores ya conectados a tierra, no se debe proporcionar conexión a tierra adicional en el lado del instrumento de visualización.
Los caudalímetros electromagnéticos deben estar conectados a tierra para garantizar que el tubo de medición, el fluido y los electrodos tengan el mismo potencial, proporcionando así una referencia de señal estable y reduciendo la interferencia de modo común-. Dado que los caudalímetros electromagnéticos son instrumentos del tipo de velocidad-basados en la inducción electromagnética, sus electrodos detectan la fuerza electromotriz inducida generada cuando el fluido corta las líneas del campo magnético. Si el potencial del fluido fluctúa, la señal de detección será inestable. Por lo tanto, este punto equipotencial debe establecerse forzosamente en-el sitio mediante un circuito de conexión a tierra, un electrodo de conexión a tierra o una tubería de conexión. Una conexión a tierra adecuada del caudalímetro electromagnético es un requisito previo necesario para una medición precisa.
Si el diseño del sistema requiere que la señal esté conectada a tierra en la ubicación de campo mientras que el instrumento receptor debe estar conectado a tierra en la sala de control (por ejemplo, debido a ciertos requisitos de la arquitectura del sistema), simplemente conectar a tierra ambos extremos no es suficiente. Se debe utilizar un "aislador eléctrico" (como una barrera de seguridad aislante o un aislador de señal).
