Medicion de Nivel

•Objetivos:
Al finalizar la sesión el participante estará en condiciones de identificar y comprender el funcionamiento, calibración y configuración de los instrumentos de medición de Nivel Industriales


La evolución tecnológica en el sector electrónico y las comunicaciones, ha propiciado la aparición de nuevos sistemas de medición de nivel para el control y gestión de inventarios en el sector industrial.
Los beneficios básicos que proporciona la instalación de un sistema de medición de nivel preciso y fiable son los siguientes:

• Mejora en la Calidad del Producto
• Reducción en los costos de operación y mantenimiento
• Cumplimiento de Normativas medioambientales y de calidad

Los dos parámetros que tienen mayor influencia en la selección de la tecnología para la medición de nivel son la presión y temperatura, pero existen otros factores a tener en cuenta:
•Variable requerida (masa, densidad,…)
•Precisión en la medida
•Características del tanque
•Condiciones ambientales
•Características del producto

•Requerimientos en instrumentación, incluyendo precisión, certificaciones, alimentación, etc...
Selección de Medidores de Nivel


Los dos parámetros que tienen mayor influencia en la selección de la tecnología para la medición de nivel son la presión y temperatura, pero existen otros factores a tener en cuenta:
•Variable requerida (masa, densidad,…)
•Precisión en la medida
•Características del tanque
•Condiciones ambientales
•Características del producto
•Requerimientos en instrumentación, incluyendo precisión, certificaciones, alimentación, etc...
Selección de Medidores de Nivel

Clasificación de Medidores de Nivel

Los medidores de Nivel Pueden clasificarse como:
1.Medidores de Nivel de Líquidos
2.Medidores de Nivel de Sólidos
Adicionalmente también se puede clasificar por el tipo de medición
1.Medición de Nivel Continua
2.Medición de Nivel por Detección Límite o de Punto Fijo
Usualmente se combinan ambas clasificaciones.

MEDICIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS

1.- Medición Directa
Medidor de Sonda
Medidor de Cinta y Plomada
Medidor de Nivel de Cristal
Medidor de Flotador
2.- Medición de Presión Hidrostática o Fuerza
Medidor Manométrico
Medidor de Membrana
Medidor de Tipo burbujeo
Medidor de Presión diferencial de diafragma
Medidor por Desplazamiento
3.- Medición de Características eléctricas del líquido
Medidor Conductivo
Medidor Capacitivo
Medidor Ultrasónico
Medidor por Radiación


MEDICIÓN DIRECTA


Varilla o sonda:
Varilla o regla graduada, de longitud conveniente para introducirla dentro del depósito.
El nivel se determina por la lectura directa de la longitud mojada por el líquido.
En el momento de la lectura el tanque debe estar abierto a presión atmosférica.
Cinta y plomada:
Consta de una cinta graduada y un plomo en la punta.
Se emplea cuando es difícil que la varilla tenga acceso al fondo del tanque.
También se usa midiendo la distancia desde la superficie del líquido hasta la parte superior del tanque.

Visor de Vidrio:
Tubo de vidrio con su extremo inferior conectado 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).
Funciona por el principio de vasos comunicantes.
El nivel de vidrio va acompañado de una regla graduada.
Se emplea para presiones hasta 7 bar. A presiones más elevadas el vidrio es grueso, de sección rectangular y está protegido por una armadura metálica.

Flotador:

Consiste en un flotador ubicado en el seno del líquido y conectado al exterior del tanque, indicando directamente el nivel sobre una escala graduada. Es usado en tanques de capacidad grande. El flotador debe mantenerse limpio. El flotador, sigue el movimiento del nivel de líquido.
Escala
Contrapeso
Tienen una precisión de 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en tanques abiertos y cerrados a presión o a vacío.
El flotador puede trabarse en el tubo guía por los sólidos o cristales que el líquido pueda contener
Los tubos guía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del líquido en el tanque.

MEDICIÓN POR PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Manométrico:
Es un manómetro conectado en la parte inferior del tanque y que mide la presión debida a la altura de líquido entre el nivel del tanque y el eje del instrumento. Sólo sirve para fluidos limpios, ya que los líquidos sucios pueden hacer perder la elasticidad del fuelle. La medición está limitada a tanques abiertos y el nivel viene influido por las variaciones de densidad del líquido.
Membrana:
Usa una membrana conectada al instrumento receptor por un tubo estanco.
El peso de la columna de líquido sobre el área de la membrana comprime el aire interno a una presión igual a la ejercida por la columna de líquido.

Burbujeo:

Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depósito hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas.
La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de líquido. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos o con materiales en suspensión, ya que el fluido no penetra en el medidor ni en la línea de conexión.

MEDICIÓN POR PRESIÓN DIFERENCIAL

El Medidor de Presión Diferencial
Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que permite medir la presión hidrostática en un punto del fondo.
En un tanque abierto, esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. El diafragma forma parte de un transmisor neumático o electrónico de presión diferencial.
La precisión de los instrumentos de presión diferencial es bastante buena.
El material del diafragma debe ser compatible con el fluido que se encuentra en el tanque.

MEDICIÓN POR DESPLAZAMIENTO

Está basado en el Principio de Arquímedes. Consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión, unido al tanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre hay una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al tanque. El ángulo de rotación del extremo libre del tubo de torsión es función directa de la fuerza aplicada. Al subir el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre el flotador igual al volumen de la parte sumergida multiplicada por la densidad del líquido, tendiendo a neutralizar su peso propio, así que el esfuerzo medido por el tubo de torsión será muy pequeño.
Puede usarse en tanques abiertos y cerrados, a presión o a vacío, con una buena sensibilidad, pero presenta el inconveniente del riesgo de depósitos de sólidos o de crecimiento de cristales en el flotador que afectan a la precisión de la medida).

MEDICIÓN POR CARACTERISTICAS ELECTRICAS DEL LIQUIDO

El Medidor de Nivel Conductivo
Consiste en uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos.
El relé electrónico dispone de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del líquido o ante cualquier perturbación momentánea o bien en su lugar se disponen dos electrodos poco separados enclavados eléctricamente en el circuito.
Se usa como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricos o electrónicos, en función de la conductividad del líquido.
Es versátil, sin partes móviles, su campo de medida es grande, con la limitación física de la longitud de los electrodos. El líquido contenido en el tanque debe tener un mínimo de conductividad

Medidor Capacitivo


Mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del 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.
También se usan como interruptores de nivel

Medidor Ultrasónico

Se basa 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 estanque.
El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivel
El tiempo depende de la Tº ==> compensar medidas
Evitar obstáculos en el recorrido de las ondas
Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas)

Medidores de Nivel por Radiación

•Consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del estanque y con un contador que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua.
•Como la transmisión de los rayos es inversamente proporcional a la masa del líquido en el estanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del líquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida.

MEDIDOR DE NIVEL DEL TIPO RADAR

•Los sensores de radar miden distancias de forma continua y sin contacto.
•Requieren de poco mantenimiento. Asimismo son prácticamente insensibles a la atmósfera del proceso controlado (vapor, presión, polvo o temperaturas extremas).
•Los instrumentos de radar miden el tiempo de recorrido de un impulso de radar desde su emisión hasta su recepción. Este tiempo de recorrido es proporcional a la distancia y por tanto al nivel del producto.
•Al contrario de la medida por ultrasonidos, las señales de radar no están ligadas por un medio que las transmita, y se propagan a la velocidad de la luz (300 000 000 m/s). Los sensores de radar emiten generalmente señales de 6 a 26 GHz

•El transmisor emite señales de radar en forma de impulsos de microondas reflectados por dos materiales con constantes dieléctricas diferentes (el entorno del sensor y el producto). Los impulsos se emiten con una frecuencia de repetición fija. Un receptor interno recoge los impulsos de radar reflectados (eco) y utiliza el tiempo de recorrido del impulso (emisión / recepción) para calcular la distancia y por tanto el nivel. Los impulsos de radar reflejados se convierten en un cuadro del eco. Con el análisis del cuadro el instrumento determina la distancia entre el producto y el punto de referencia en el instrumento