Instrumentos de Medición de Nivel: Apuntes para Ingeniería, Esquemas y mapas conceptuales de Medición Electrónica e Instrumentación

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M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

Instrumentos de Medición de Nivel

• Funcionamiento correcto de

un proceso.

• Balance adecuado de

materias primas o de productos

finales

Impacto en la Industrial

Calidad de

la producción

Costo de la

producción

Variable de proceso: NIVEL (altura o profundidad)

Instrumentos de Medida Directa

Varilla Varilla con gancho Cinta y Plomada

Varilla o regla graduada. La determinación del nivel se efectúa por la lectura directa de la longitud mojada por el líquido. Varilla con gancho. Se utiliza en tanques a presión atmosférica y muestra indirectamente la medición cuando el gancho llega a la superficie. Cinta y plomada. Se utiliza cuando la distancia de la superficie a la parte superior del tanque es de difícil acceso.

Instrumentos de Medida Directa

Nivel de Cristal^ Flotador con conexión directa

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 de líquido en caso de rotura del cristal y una de purga. Solo permite indicación local y es susceptible de ensuciarse por lo que solo puede aplicarse en fluidos limpios.

Flotador. Consisten en un flotador situado en el seno del líquido y conectado al exterior del tanque, indicando directamente el nivel mediante una conexión mecánica, magnética o hidráulica. El flotador puede atascarse en el tubo guía por un eventual depósito de sólidos, ademas puede sufrir daño por caídas abruptas y olas.

Instrumentos de Presión Hidrostática

Medidor de tipo

burbujeo

Medidor de tipo burbujeo. Emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través se hace bubujear aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna de líquido, es decir, al nivel. Se utiliza en fluidos corrosivos o con sólidos en suspensión. Es de muy fácil mantenimiento. Medidor de presión diferencial. Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. También se emplean en la medida de interfases entre líquidos de diferente densidad, masa y volumen.

Instrumentos por características eléctricas del líquido

Medidor conductivo o resistivo. Consiste en uno o varios electrodos y un relé que es excitado cuando el líquido conductor modifica la impedancia. Se usa tensión alterna para evitar oxidación por electrolisis. Es versátil sin partes móviles pero su campo de medida esta limitado a la longitud física de los electrodos.

Medidor de capacitancia. Mide la capacitancia del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del tanque. Presenta errores por líquidos conductores , tienen el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes dieléctricas y de que posibles contaminantes se adhieran al electrodo falseando su lectura

Medidor ultrasónico. Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción de eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende el nivel del tanque. Los sensores trabajan a una frecuencia de 20Khz. Presentan el inconveniente de ser sensibles a la densidad del líquido y en el caso de espuma producen lecturas falsas.

Selección de los instrumentos

Instrumento Rango Precisión Presión Bar Temp. °C Desventajas Ventajas

Sonda Limitado 0.5 % Atm 60 Manual, sin olas, tanques abiertos

Barato y preciso

Cristal Altura del Tanque

• 150 200 Sin transmisión Seguro, preciso

Flotador 0-10 m 1-2% 400 250 Atascamiento Simple, Independiente del líquido

Manómetro Altura del Tanque

1% Atm 60 Tanques abiertos, fluidos limpios Barato

Burbujeo Altura del Tanque

1% 400 200 Mantenimiento, contaminación del liquido

Barato y versátil

Presión diferencial

0,3 m 0.15% 150 200 Atascamiento Interfase líquido

Desplazamiento 0-25 m 0.5% 100 170 Expuesto a Corrosión Fácil limpieza, robusto

Conductivo Limitado - 80 200 Líquido Conductor Versátil

Capacitivo 0.6 m 1% 80-250 200-400 Recubrimiento del electrodo Resistencia, corrosión

Ultrasónico 0.3 m 1% 400 200 Sensible a densidad, espuma Todo tipo de tanque y líquidos

Radar 0-30 m 2,5% - - Sensible a la constante dieléctrica

Líquidos con espuma

Radiación 0-2,5 m 0.5 % - 150 Fuente radiactiva Sin contacto con el líquido

Láser 0 – 2 m 0.5 % - 1500 Láser Sin contacto con el liquido

Los medidores de nivel se utilizan en procesos de líquidos, lodos y sólidos.

La selección adecuada del instrumento dependerá del proceso, su corrosión, temperatura, viscosidad, adherencia, rango de medición, propiedades eléctricas del fluido o sólido, reflexión, etc.

Los medidores de nivel de sólidos se utilizan en tanques y silos de almacenamiento de materias primas, y se clasifican en:

Detectores de punto fijo. Proporcionan Una medida en uno o varios punto Fijos. Instrumentos de diafragma, varilla flexible, conductivos, paletas rotativas y ultrasónicos

Detectores de nivel continuo. Proporcionan una medida continua en la altura del tanque o silo. Instrumentos ultrasónicos, básculas, presión diferencial, radiación y peso móvil.

5. EL________________________ emplea un tubo sumergido en el líquido a travé

del cual se hace pasa aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal

incorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática

ejercida por la columna de líquido, es decir, el nivel.

Medidor de tipo burbujeo

S

M

PT

PT

I^ PT

hmi

hi

mi

media h

P P Densidad

  inf

hi Densidad

P P Nivel 

 

inf sup

Masa  Pi  Ps   Area _ media _ del _tan que

Densidad

Masa Volumen 

r

6. De la siguiente figura que parámetros nos puede entregar un instrumento de

presión diferencial

7. ¿Que principio empuja hacia arriba un cuerpo sumergido, en el caso de los

Instrumentos con flotador?

Principio de Arquímides “Tip. Investigue la formula de flotación”

8. El vidrio en fusión es líquido y es conductor (sólido es dieléctrico), ¿Qué

Instrumento utilizaría para medir nivel en un crisol para vidrio fundido?

Medidor de nivel conductivo o resistivo

9. ¿El medidor de nivel por capacitancia puede se usado en líquidos conductores y

Dieléctricos?

Si

10. ¿Por qué no es recomendable usar los medidores de nivel ultrasónicos en

tanques con espumas?

Por señales falsas producidas por los ecos que genera la capa de espuma

11. ¿Qué diferencia encuentra entre la medición de nivel en sólidos y líquidos?