Principios de Medida - Nivel. James Robles Departamento de Instrumentación Huertas Junior College

Transcripción

1 James Robles Departamento de Instrumentación Huertas Junior College

2 En esta presentación: Definición de nivel Unidades de medida de nivel Medida de nivel utilizando métodos mecanicos Medida de nivel utilizando método hidrostático Ejemplos de cálculo de nivel hidrostático básico Medida de nivel utilizando método de burbujas Supresión de cero Ejemplos de supresión de cero Medida de nivel de tanques presurizados Ejemplos de cálculo de nivel de tanques presurizados Métodos elctrónicos de medida de nivel

3 Nivel es la medida de un producto fluido en un envase o tanque basado en su altura: Altura del Tanque Altura del Tanque Nivel Esta altura no depende del volumen del tanque.

4 El Nivel no depende del tamaño ni las dimensiones del tanque. Altura del Tanque Nivel Este Nivel se mide en pulgadas, pies, metros, etc. (Lineales)

5 Para medir un nivel de un tanque es necesario conocer el nivel máximo de este. Nivel máximo Nivel a medirse

6 Una manera sencilla para medir un nivel es mediante una boya flotante. Boya Nivel máximo Nivel a medirse

7 Otra forma sencilla para medir un nivel es mediante una mirilla de cristal. Nivel Máximo Mirilla de Nivel Nivel a medirse

8 La forma mas utilizada es el método Hidrostático. Consiste en medir la presión que produce la columna de nivel. Nivel máximo Nivel a medirse Pressure Gauge Para esto se mide la presión con un Pressure Gauge

9 La presion que produce la columna aumenta al subir el nivel y disminuye al bajar el nivel. Nivel máximo Nivel a medirse Sube Nivel Aumenta Presión Baja Nivel Disminuye Presión Pressure Gauge Esta relación entre nivel y presión es lineal

10 La presión es una medida del peso y el peso depende de la densidad (Г letra griega rho) del fluido dentro del tanque. La formula para medir nivel utilizando la presion es la siguiente: Presión=Densidad Gravedad Altura P = Г g h

11 En el sistema Inglés, el parámetro g no se utiliza ya que la unidad de medida de densidad es lb./in 3. El parámetro libras ya incluye la constante gravitacional. Presión = Densidad Gravedad Altura P = Г g h P = Г h P = lb/in 3 in P = lb/in 2 (psi)

12 En el sistema métrico, la fórmula permanece con la utilización de la constante gravitacional Presión = Densidad Gravedad Altura P = Г g h P = kg/m 3 m/s 2 m P = (N/m 3 ) m P = N/m 2 (Pa)

13 Ejemplo 1: Un tanque de agua tiene un manómetro en su fondo que indica 3.26 psi. Cuál es el nivel (en ft.) del tanque? P = Г h h = P/Г h = 3.26/.036 h = in h = 7.55 ft Nivel a medirse H 2 O Г =.036 lb/in 3 Pressure Gauge

14 Ejemplo 2: Un tanque de aceite tiene un nivel de 8.45 ft. Cual es la lectura (en psi) del manometro en el fondo del tanque? P = Г h P = (.028) (101.4) P = 2.84 psi P = 78.8 in H 2 O Nivel a medirse ACEITE Г =.028 lb/in 3 Pressure Gauge

15 Ejemplo 3: Un tanque tiene un nivel de 18.8 ft. y una presion de 8.65 psi en el manometro al fondo del tanque. Cual es la densidad del fluido dentro del tanque? P = Г h Г = P / h Г = 8.65 / Г =.038 lb/in 3 Nivel a medirse??? Pressure Gauge

16 Ejemplo 4: Un tanque de agua tiene un manometro en su fondo que indica 46.7 KPa. Cual es el nivel (metros) del tanque? P = Г g h h = P / (Г g) Г = 46.7 / (1 9.8) P = 4.77 m Nivel a medirse H 2 O Г = 1 Kg/m 3 Pressure Gauge

17 Para determinar el Rango de Proceso: Si el transmisor de nivel está en el fondo del tanque, el rango de proceso es la altura del tanque. H Rango del Transmisor: Input: 0 H Output: 4 20 ma h PT Pressure Transmitter

18 Método de Burbujas: Este método consiste en medir la presión del fondo del tanque con una columna de aire Nivel a medirse PT Pressure Transmitter Air Regulator Air Supply Con este método, podemos ubicar el Transmisor en cualquier parte Puede servir para tanques soterrados o sin puertos para adaptar el gauge

19 Supresión de Cero: Esta técnica nos permite tomar la medida de un punto que no es exactamente el fondo para así evitar el cieno u otros materiales en el fondo Nivel de Supresión Cieno en el fondo del Tanque

20 Supresión de Cero: La distancia desde el fondo hasta el gauge se le resta al rango de proceso Rango del Transmisor: Input: (0 s) (H-s) Output: 4 20 ma H h Nivel de Supresión (s) Cieno en el fondo del Tanque

21 Ejemplo 5: Un tanque de agua tiene una altura de 15 ft. El transmisor tiene una supresión de 4 in. Cuál es el rango del transmisor de nivel del tanque? 15 ft Rango del Transmisor: 15 ft 12 in/ft = 180 in 0 4 = -4 in = 176 in Rango = in H 2 0 H 2 O Г =.036 lb/in 3 PT Nivel de Supresión (4 in) Cieno en el fondo del Tanque

22 Ejemplo 6: Un tanque de aceite tiene una altura de 24 ft. El transmisor tiene una supresión de 6 in. Cuál es el rango del transmisor de nivel del tanque ( en in H 2 O)? 24 ft ACEITE Г =.028 lb/in 3 Rango del Transmisor: 24 ft 12 in/ft = 288 in = 8.06 psi = in H 2 O 0 6 = -6 in = in Rango = in H 2 0 PT Nivel de Supresión (6 in) Cieno en el fondo del Tanque

23 Método de Tanques Presurizados: Presión sobre el Nivel Wetleg ΔPT H L Nivel Se conecta la parte inferior del tanque al lado High del Transmisor Diferencial Inverso

24 Método de Tanques Presurizados: Ejemplo 6: Un tanque de tipo cilindro acostado de 10 pies de diámetro está presurizado con 100 psi. Cuál es el rango del transmisor diferencial de nivel del tanque? Wetleg Presión sobre el Nivel 10 ft 100 psi Nivel ΔPT H L

25 Método de Tanques Presurizados: Ejemplo 6: Un tanque de tipo cilindro acostado de 10 pies de diámetro está presurizado con 100 psi. Cuál es el rango del transmisor diferencial de nivel del tanque? Rango del Transmisor: 10 ft 12 in/ft = 120 in Cero = H L = 100 psi + 0 (100 psi in H 2 0) Cero = H L = 100 psi psi 120 in H 2 0 Cero = -120 in H 2 0 Span = H L = 100 psi in H psi in H 2 0 Span = H L = 120 in H in H 2 0 Span = H L = 0 in H 2 0 Rango = in H 2 0

26 Método de Tanques Presurizados: Ejemplo 6: Un tanque de tipo cilindro acostado de 10 pies de diámetro está presurizado con 100 psi. Cuál es el rango del transmisor diferencial de nivel del tanque? Presión sobre el Nivel Wetleg 100 psi 10 ft Nivel ΔPT H L Rango del Transmisor = in H 2 0

27 Métodos Electrónicos para Medir Nivel: Capacitancia Utiliza el principio de cambio de capacitancia con cambios en el dieléctrico Placas Capacitivas Fluido del Tanque actúa como dieléctrico Al subir el nivel, sube el porciento de dieléctrico entre las placas

28 Métodos Electrónicos para Medir Nivel: Ultrasonido Utiliza el principio de tiempo de tránsito entre la transmisión y la recepción de la onda t Al subir el nivel, baja el tiempo de tránsito. Al bajar el nivel, sube el tiempo de tránsito Ideal para medir sólidos

29 Métodos Electrónicos para Medir Nivel: Guía de Onda (microondas) Utiliza el principio de cambio en permeabilidad del fluido, al viajar la onda por diferentes medios (fluido/espacio vacío). Al subir el nivel, baja el tiempo de tránsito. Al bajar el nivel, sube el tiempo de tránsito Ideal para niveles de diferentes substancias.

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