Esp. Duby Castellanos

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1 1 Lamedición de nivelpermite conocer y controlar la cantidad de líquido o sólidos almacenada en un recipiente, por lo que es una medición indirecta de masa o volumen. A nivel industrial la medición de nivel es importante tanto para el correcto funcionamiento de algunos procesos (p.ej. procesos por lotes) como para el balance correcto de materias primas y de productos finales terminados. Cuando se realizan mediciones directas de nivel generalmenteloquesemideesladistanciaentrela superficie del líquido y un punto de referencia. 2 1

2 También se pueden realizar mediciones indirectas de nivel a partir de variables como la presión hidrostática, la capacitancia, la conductancia, el ultrasonido, entre otras. El nivel puede ser medido en forma continua o discreta. 3 MEDIDOR DE TUBO DE VIDRIO Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a la pareddeltanqueyquedisponede unaescalagraduada,porloquela indicación de nivel es directa. Se puede utilizar en tanques abiertos o cerrados. 4 2

3 MEDIDOR DE TUBO DE VIDRIO Generalmente se instalan dos válvulas que permiten aislar el medidor, y una tercera para la purga de suciedades que se acumulanenlaparteinferioryque pueden obstruirlo. 5 MEDIDOR DE TUBO DE VIDRIO El espesor de la pared de vidrio se calcula en función de la presión máxima que soportará el instrumento, que para el caso será la presión en el fondo del tanque,encasodetratarsedeunfluido líquido. Se pueden utilizar armaduras metálicas para proteger el instrumento de las altas presiones. 6 3

4 MEDIDORES DE SONDA (CINTA-PLOMADA) Son varillas o cintas graduadas que se sumergen desde lo alto del tanque, para obtener una medida directa del nivel. Son instrumentos manuales para indicación local y proporcionan una medición continua. 7 MEDIDORES DE SONDA (CINTA-PLOMADA) La determinación del nivel se efectúa por lectura directa sobre la longitud de superficie mojada por el líquido. Los más comunes son: la varilla (simple o con gancho) y la cinta plomada. Se utiliza como elemento de medida y verificación en tanques de gasolina, tanques cerrados y subterráneos. 8 4

5 NIVEL POR DESPLAZAMIENTO DE FLOTADORES Este medidor consiste en un flotador (cuerpo que por sus características físicas se mantiene siempre en la superficie del líquido, por lo que sube y baja dependiendo de los cambios de nivel). El movimiento del flotador se transmite por diferentes mecanismos a un indicador que muestraenunaescalaelniveldel tanque. 9 NIVEL POR DESPLAZAMIENTO DE FLOTADORES Estos medidores pueden ser utilizados como detectores (interruptores) de nivel en uno o dos puntos, aunque también puede adaptarse para obtener una medición continua (flotadorpotenciómetro). Una desventaja de estos medidores es que se ven afectados por el oleaje y la presencia de espumas, sólidos flotantes, etc. 10 5

6 MEDICIÓN DE NIVEL POR BURBUJEO Mediante un regulador de caudal se hace pasar aire, o gas inerte, por un tubo sumergido en el deposito hasta producir una corriente continua de burbujas. A mayor cantidad de líquido en el tanque mayorserálapresióndeairequesenecesitapara hacerlo burbujear. 11 MEDICIÓN DE NIVEL POR BURBUJEO 12 6

7 MEDICIÓN DE NIVEL POR BURBUJEO Estesistemaesmuyventajosoen aplicaciones con líquidos corrosivos con materiales en suspensión. La presión necesaria para hacer burbujear el líquido es proporcional al nivel de este. 13 MEDICIÓN DE NIVEL POR BURBUJEO El tubo debe tener una longitud adecuada para evitar que las variaciones bruscas de nivel introduzcan en su interior alguna columna de líquido que retarde el paso del aire y genere un error momentáneo en la indicación. Ventajas: es un dispositivo simple, se utiliza en mediciones donde el líquido es muy corrosivo y/o con sólidosensuspensióndebidoaqueenestesistemael fluido no penetra en el medidor ni en la tubería de conexión. Desventajas: no debe usarse para fluidos altamente viscosos (las burbujas no se separan rápidamente del tubo). 14 7

8 MEDICIÓN DE NIVEL POR ELECTRODOS Consisteendoselectrodosy un relé eléctrico que es excitado cuando el líquido, que debe tener una conductividad mínima, toca los electrodos cerrando el circuito. 15 MEDICIÓN DE NIVEL POR ELECTRODOS A mayor resistividad específica del fluido (ohm/m) y mayor distancia entre los electrodos, el voltaje de excitación debe ser mayor para garantizar una corriente de excitación mínima. Sin embargo un alto voltaje puede crear problemas de electrólisis, polarización (en corriente directa) y descarga eléctrica. Comodetectorsolopuedeindicarsielnivelestápor encima,opordebajo,delaposicióndelelectrodopor loqueseaplicaencontrolon-off. 16 8

9 MEDICIÓN DE NIVEL POR ELECTRODOS Pueden tener longitud fija o variable. Problemas de falsa detección por oleaje. Para solucionar este inconveniente el relé debe contar con un temporizador que solo permita el enclavamiento cuando la señal se mantenga un determinado tiempo. Ventaja: es un método relativamente robusto y favorable. Desventajas: el líquido debe ser conductor, se miden cambios de nivel máximos o mínimos. No debe usarse en fluidos inflamables donde una chispa pueda causar una explosión. 17 MEDICIÓN DE NIVEL POR CAPACITANCIA Se mide la capacidad del condensador formado por el electrodo de referencia,(que puede estar formado por la pared del tanque), y el electrodo de medición sumergido en el líquido. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido. 18 9

10 MEDICIÓN DE NIVEL POR CAPACITANCIA El dieléctrico está conformado por el líquido contenido en el tanque y la capa de aislamiento del electrodo (en caso de existir). Las sondas capacitivas controlan el efectodelacapacidadconbaseen la variación de frecuencia. En fluidos conductores el electrodo está aislado usualmente con teflón, lo que introduce un error adicional en la medición. 19 MEDICIÓN DE NIVEL POR CAPACITANCIA Ventaja: es un medidor favorable y proporciona una medición continua. Desventajas: el líquido debe ser dieléctrico

11 MEDIDOR DE NIVEL ULTRASÓNICO Sebasaenlaemisión(módulo transmisor) de un impulso ultrasónico sobre una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo (módulo receptor). Elretardoenlacaptacióndel eco depende del nivel del tanque. 21 MEDIDOR DE NIVEL ULTRASÓNICO La recepción del eco, contabilizada en tiempo (desde que se emitehastaqueserecibeeleco)mideelretardodelaseñal. Trabajan a frecuencias superiores a los 20 KHz y maneja precisionesde1a3%. Ventajas: el medidor nunca está en contacto con el líquido,solo con los vapores (se puede proteger el medidor para evitar este inconveniente), manejan una muy buena exactitud(alrededor del 1%), puede utilizarse para medir sólidos

12 MEDIDOR DE NIVEL ULTRASÓNICO Desventaja: es un medidor costoso, presentan el inconveniente de ser sensibles a la densidad de los fluidos y de dar señales erróneas cuando la superficie del nivel del líquido no es nítida, como es el caso de los líquidos que forman espuma,ya que se producen falsos ecos de los ultrasonidos. 23 MEDIDOR DE NIVEL ULTRASÓNICO 24 12

13 MEDIDOR DE NIVEL ÓPTICO Funcionan tanto para fluidos como para sólidos, ya sea por reflexión de un haz luminoso sobre la superficie libre (medidores tipo laser) o por la interrupcióndeunhazdeluzporpartedelmaterial (detectores tipo emisor-receptor). Según el modelo pueden entregar una medición discreta y, por tanto, implementar controles tipo on/off; o puede entregar una medición continua. Ventajas: estosmedidoresnosevenafectadosporla temperatura o por los cambios de presión. Desventajas: tienen problemas con el oleaje, vapores, empañamiento. 25 MEDICIÓN DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL La fuerza total que un líquido ejerce sobre la superficie de la base del recipiente que lo contiene depende del peso y la altura del líquido, y se denomina carga o presión hidrostática. Los cambios de nivel producen cambios proporcionales en la presión hidrostática, esto es válido si la densidad del líquido permanece constante

14 MEDICIÓN DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL Un medidor de presión diferencial posee dos cámaras H (High) y L (Low). La presión de salida que entregará el medidor será igual a la diferencia (resta) de presión que exista entre ambas cámaras. La cámara de alta es la que soporta una mayor presión, por lo que se conecta en la parte inferior del tanque. 27 MEDICIÓN DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL Lacámaradebajasoportamenos presión y se utiliza para compensar la presión de la parte superior del tanque. Tanquecerradoybrazoseco. Tanque cerrado y pierna húmeda

15 MEDICIÓN DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL 29 MEDICIÓN DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL Muy buena sensibilidad y respuesta rápida. Problemas de obstrucción, condensación y pueden requerir compensación de temperatura 30 15

16 MEDIDORES DE BÁSCULA Sonceldasdecarga ubicadasenlabasedeltanque y permiten sensar las variaciones de masa(líquidos, sólidos, entre otros) sin importar las variaciones de temperatura, densidad, oleajes, etc. La desventaja de estos medidores es su alto costo, queseincrementaamedidaqueaumentaeltamaño del tanque

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