Medicion De Nivel

MEDICIÓN DE NIVEL

El nivel es una de las variables de proceso más utilizadas en los procesos industriales, pero muy especialmente para el control de almacenamiento tanto de materias primas como de productos terminados, normalmente en la selección del tipo de instrumento de medición de nivel se basa en la evaluación de las especificaciones del equipo de medición y de su capacidad de realizar las mediciones bajo las condiciones de operación (medición de nivel de sólidos y/o fluidos) que permitan tener mayor control sobre el proceso y que requieran de la menor cantidad de modificaciones en el recipiente para su instalación sin afectar su correcto funcionamiento. Antes de la aparición en el mercado de los instrumentos de medición de nivel basados en semiconductores, la mayoría de los métodos de medición se basaban en principios mecánicos y neumáticos.

TIPOS DE SENSORES UTILIZADOS PARA LA MEDICIÓN DE NIVEL

1. FLOTADORES

El dispositivo de medición de nivel denominado flotador consiste en un cuerpo flotante montado sobre un brazo móvil y acoplado a un interruptor el cual puede ser accionado por un mecanismo mecánico o por señales eléctricas, así como también puede ser conectado a un indicador de nivel colocado en la parte externa del tanque que permite realizar la medición directa del nivel del fluido dentro de este .Comercialmente existe una gran variedad de estos instrumentos utilizados en aplicaciones de nivel de líquido. Los más comunes son los flotadores horizontales y los flotadores verticales. El diseño mostrado en la figura siguiente permite que el movimiento del flotador puede ser usado para operar un interruptor (switch) neumático eléctrico.

Fig. 1. Medidores de media directa de nivel (flotador).

2. DESPLAZADORES

La operación del desplazador está basada en el principio de Arquímedes, el cual establece que un cuerpo sumergido en un liquido seráempujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del liquido que eldesplaza, aunque existen desplazadores con diversas formas geométricas,tales como cilíndricos, esféricos, entre otros. El medidor, que aparece en lafigura siguiente, se basa en el principio de Arquímedes y tiene elfuncionamiento que se describe a continuación

Fig. 2. Medidores de medida directa de nivel (desplazadores).

El desplazador está suspendido de un brazo conectado al sistema detorsión y su peso es superior al máximo empuje ascendente que puede recibir del líquido en el que se encuentra sumergido. El brazo de torsión está diseñado para rotar una cantidad específica por cada cambio en el empuje, siendo insensible a los cambios de presión en el recipiente. El grado de rotación es una función lineal del grado de flotabilidad. El otro extremo del brazo de torsión se encuentra unido al sistema de transmisión de señal o control, el cual puede ser neumático o electrónico. En algunos tipos de instrumentos el sistema neumático puede realizar control directamente o bien ser utilizado como transmisor, para lo cual sólo hay que colocar la banda proporcional en valor 100%. Teniendo en cuenta que el nivel se mide en valor porcentual, al colocar la banda proporcional (BP) en100%, o lo que es igual, ganancia 1, la salida es igual a la entrada.

Salida = Entrada * 100/ BP

Por último queda decir que este tipo de medidor se construye con diferentes acoplamientos al proceso, para facilitar el montaje sobre los recipientes, la figura siguiente muestra cuatro tipos diferentes de acoplamiento, conocidos como:

Fig. 3 Tipos de Acoplamientos para Desplazadores.

A: Parte superior – Fondo

.B: Parte superior – Lateral inferior

.C: Lateral superior – Lateral inferior.

D: Lateral superior – Fondo.

3. CINTA Y PLOMADA

Este sistema es parecido al de la sonda, solo que este se emplea cuando es difícil que la regla graduada tenga acceso al fondo del tanque

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4. NIVEL DE CRISTAL

Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que están unidos al tanque generalmente mediante tres válvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape del líquido en caso de rotura del cristal y una de purga. El nivel de cristal normal se emplea para presiones de hasta 7 bar. A presiones más elevadas el cristal es grueso, de sección rectangular y está protegido por una armadura metálica. La lectura del nivel se efectúa con un cristal a reflexión o por transparencia.

5. MEDIDORES DE TIPO CAPACITIVO

Medidor de nivel capacitivo; mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del es tanque. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido, en fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total del sistema se compone de la del líquido, la del gas superior y la de las conexiones superiores. En fluidos conductores el electrodo está aislado usualmente con teflón interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del líquido y del gas. En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total del sistema se compone de la del líquido, la del gas superior y de las conexiones superiores. En fluidos conductores con una conductividad mínima de100_microhmios/c.c. el electrodo está aislado usualmente con teflón interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del líquido y del gas.

La precisión de los transductores de capacidad es de ± 1 %. Se caracterizan por no tener partes móviles, son ligeros, presentan una buena resistencia a la corrosión y son de fácil limpieza. Su campo de medida es prácticamente ilimitado. Tiene el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes dieléctricas (0,1 % de aumento de la constante dieléctrica / °C) y de que los posibles contaminantes contenidos en el líquido puedan adherirse al electrodo variando su capacidad y falseando la lectura, en particular en el caso de líquidos conductores.

Fig. 5. Estructura Interna de un Medidor de Nivel de Tipo Capacitivo.

El circuito electrónico (puente de capacidades) alimenta el electrodo a una frecuencia elevada, lo cual disminuye la reactancia capacitiva del conjunto y permite aliviar en parte el inconveniente del posible recubrimiento del electrodo por el producto. Hay que señalar que en los fluidos conductores, los sólidos o líquidos conductores que se encuentran en suspensión o emulsión, y las burbujas de aire o de vapor existentes, aumentan y disminuyen respectivamente la constante dieléctrica del fluido dando lugar a un error máximo del 3% por cada tanto por ciento del desplazamiento volumétrico. La exactitud de los transductores de capacidad es de ± 1%. Se caracterizan por no tener partes móviles, son ligeros, presentan una buena resistencia a la corrosión y son de fácil limpieza. Su campo de medida es prácticamente ilimitado y puede emplearse en la medida de nivel de interface.

Fig. 6. Diagrama simple de Funcionamiento de un Medidor de Nivel de Tipo Capacitivo.

6. MEDIDORES DE TIPO ULTRASONICO

Se basan en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque.

Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20_kHz. Estas ondas atraviesan con cierto amortiguamiento o reflexión el medio ambiente de gases o vapores que se reflejan en la superficie del sólido o del líquido. Existen varias disposiciones de montaje de los detectores que se utilizan en los casos de alarmas o de indicación continua de nivel. En las aplicaciones de alarma de nivel los sensores vibran a una frecuencia de resonancia determinada, que se amortigua cuando el líquido los moja. En las aplicaciones de indicación continua de nivel, la fuente ultrasónica genera impulsos que son detectados por el receptor una vez ha transcurrido el tiempo correspondiente de ida y vuelta de la onda a la superficie del sólido del líquido. Los medidores del tipo ultrasónico se usan tanto para medición continua, como discreta de nivel, aunque generalmente su uso está dado en acciones de alarma. En todos los diseños, se genera una señal en frecuencia y la interrupción o detección de la señal generada es la base para una acción de control (detectores discretos). En medición continua, se mide el tiempo transcurrido entre la emisión de la señal y la recepción de la reflejada

.Principales ventajas de los medidores ultrasónicos:

Son fáciles de transportar.

Su instalación es rápida y sencilla.

Se instalan en cualquier tipo de tubería.

Son equipos de Alta

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