MEDICION DE NIVEL
Existe una gran variedad de dispositivos que miden nivel en los procesos Industriales. Esta variable es fundamental, por ejemplo, en el balance de materias primas y producto terminado. Se debe controlar nivel por economía, por la calidad del producto, por la seguridad del equipo y del personal y para reducir los desperdicios en la operación.
Para realizar una correcta determinación de esta variable es necesario tener en cuenta algunas consideraciones:
- Intervalo o gama del nivel.
- Características del material: Temperatura, presión, gravedad especifica, grado de limpieza contenido de vapor o de sólidos, viscosidad.
- Efectos de corrosión.
En general, no se presenta mucha dificultad para detectar el nivel de fluidos limpios y no viscosos. En cambio los sólidos en suspensión, los materiales viscosos y los sólidos generan muchos problemas de medición.
Como en la mayoría de las variables de proceso, el nivel de líquidos puede ser medido directamente o inferencialmente. Esta sería la forma de clasificación de muchos métodos de medida disponibles:
Métodos directos: estos envuelven una medida directa de la distancia del nivel del líquido desde una línea de referencia. Esto puede ser logrado por:
- Intervalo o gama del nivel.
- Características del material: Temperatura, presión, gravedad especifica, grado de limpieza contenido de vapor o de sólidos, viscosidad.
- Efectos de corrosión.
En general, no se presenta mucha dificultad para detectar el nivel de fluidos limpios y no viscosos. En cambio los sólidos en suspensión, los materiales viscosos y los sólidos generan muchos problemas de medición.
Como en la mayoría de las variables de proceso, el nivel de líquidos puede ser medido directamente o inferencialmente. Esta sería la forma de clasificación de muchos métodos de medida disponibles:
Métodos directos: estos envuelven una medida directa de la distancia del nivel del líquido desde una línea de referencia. Esto puede ser logrado por:
- Observación a una distancia visual directa en una escala calibrada convencionalmente, tal como con un indicador visual de vidrio o una varilla con flotador.
- Determinación de la posición de un miembro detector el cual flota en la superficie del líquido, tal como una bola u otro tipo de flotador.
- Contactos de electrodos con la superficie del líquido.
- Interrupción de un haz luminoso o una celda fotoeléctrica.
- Reflexión de ondas de radio y radar o sonido desde la superficie del líquido.
Efectos diferentes a cambio de la posición de una superficie de líquido se pueden usar ventajosamente para determinar el nivel de líquidos en recipientes cerrados. Algunos de estos efectos son:
- Medición del fluido o cabeza hidrostática desarrollada por el líquido.
- Medida de la fuerza boyante creada cuando un miembro detector se sumerge parcial o totalmente en el líquido.
- Determinación termal entre las fases líquido y vapor en un recipiente.
- Varios sistemas eléctricos por los cuales el nivel de líquido puede ser inferido, basado en propiedades físicas o eléctricas del líquido.
En medición de nivel hay
diferentes tipos de tecnologías aplicables con lo anterior y a su vez
con el tipo de sustancia. Son las siguientes:
EN LIQUIDOS
Medidor de sonda
Medidor de cinta con plomada
Varilla con gancho
Medidor flotador ó Flotadores
Desplazadores
Capacitancia R.F.
Ultrasónico
Dispersión Térmica
Switch Microonda
Indicador visual
Magnetostrictivo
Presión diferencial
Hidrostático
Radar
Nuclear
Conductividad
EN SOLIDOS
Medidor de Diafragma
Medidor de varilla flexible ó Vibración
Medidor de paletas rotativas
Medidor de cono suspendido
Medidor Conductivo
Medidor de peso Móvil
Medidor de presión diferencial
Medidor de báscula
Medidor ultrasónico
Medidor capacitivo
Medidor de radiación
MEDICION DE NIVEL EN SOLIDOS
Medidores de Nivel para Sólidos
Para seleccionar el sistema más apropiado es necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones:
- Temperatura máxima y mínima.
- Presión (aire ó gas) máxima y mínima.
- Vibraciones.
- Contenido de humedad del material.
- Compatibilidad de los componentes del sistema con el material.
- Propiedades del sólido: Densidad, forma de la partícula y características dieléctricas y acústicas.
Para este caso particular, la medición básicamente se realiza en un punto del tanque o en Forma continua a través de él. Es aplicable para recipientes o silos que contienen materias primas o productos terminados.
Los principales elementos de punto fijo son: Diafragma, varilla flexible, paletas rotativas,cono suspendido, medidor conductivo y medidor ultrasónico.
Los elementos continuos determinan el nivel desde el extremo interior hasta el superior del tanque, en forma continua. Pertenecen a este grupo: Medidor de peso móvil, medidor de presión diferencial, medidor de báscula, medidor ultrasónico, medidor capacitivo y el medidor por radiación.
Medidores de Punto Fijo:
Medidor de Diafragma:
Tiene una membrana flexible, en contacto con el producto, dotada de un conjunto de palancas en contrapeso que se apoyan en un interruptor. Cuando el nivel del sólido llega a la membrana, se mueve el contrapeso y acciona el interruptor. Esta acción genera una alarma o una verdadera función de control. El aparato es barato, Trabaja con materiales de diferentes densidades y puede emplearse en tanques cerrados sometidos a baja presión o vacío.
Medidor de Varilla Flexible y de Vástago Vibratorio.
Es una varilla de acero conectada a un diafragma con un interruptor. Cuando los sólidos llegan hasta la varilla, el interruptor se cierra y entonces actúa una alarma.
Se emplea en tanques abiertos y como alarma del nivel alto. Puede trabajar en temperaturas cercanas a los 300°C.
Otro tipo dentro de este es el solitel. El principio de operación es el siguiente:
Detecta el cambio de la vibración cuando entra en contacto con algún sólido.
Ventajas del Solitel
- Diseño de vástago simple.
- No hay partes en movimiento.
- Construcción robusta.
- Ciclo continuo de auto limpieza.
- Fácil de instalar y calibrar.
- Sensibilidad ajustable.
- Detección de densidad hasta 0.05 grams/cm³
La operación es la siguiente:
Medidor de Paletas Rotativas
Consta de un eje con paletas que giran continuamente a baja velocidad. Cuando el material sólido llega hasta las paletas, las inmoviliza y los engranajes giran ya en sentido contrario. De esta manera se excitan dos interruptores; el primero para la alarma y el segundo para desconectar la alimentación al tanque. Cuando el nivel disminuye, las paletas quedan al descubierto y el motor vuelve a su posición normal al igual que los dos
interruptores. Es decir, las paletas vuelven a girar y la alarma se mantendrá desconectada.
Este elemento sirve para tanques abiertos o de baja presión.
Medidor de Cono Suspendido:
Presenta un interruptor que es accionado por un cono. Cuando el nivel de sólidos alcanza el cono el interruptor se excita. Es barato y se utiliza en tanques abiertos. Sirve como alarma de alto y bajo nivel cuando el material es carbón, caliza o granos.
Medidor Conductivo
Un electrodo se coloca en el interior de unas placas con el circuito eléctrico abierto. Al alcanzar los sólidos el aparato, el circuito se cierra y se crea una corriente que actúa sobre una alarma. Se utiliza en tanques abiertos y a presión con temperaturas de hasta 300°C.
Medidores Continuos
Medidor de Peso Móvil
Unas poleas sostienen un peso móvil desde la parte superior del silo. El peso desciende en el interior de él hasta chocar contra la superficie de los sólidos. En este momento se lee la medida de nivel e inmediatamente el peso inicia su ascenso. El aparato es sencillo y se utiliza fundamentalmente para control de nivel.
Medidor de Presión Diferencial
Sirve par medida y control de lechos fluidizados. Básicamente presenta dos orificios de purga de aire localizados encima y debajo del lecho. Mediante un transmisor se mide la presión diferencial en los dos orificios, la cual depende del nivel del lecho fluidizado. La respuesta del sistema es rápida y sirve para altas temperaturas (300°C).
Medidor de Báscula
Se pesa en conjunto el recipiente más el producto y de ahí se calcula el nivel de una manera indirecta. Por supuesto, el peso del recipiente es conocido. Puede trabajar a elevadas presiones y e un método caro. La precisión se sitúa entre ±0.5 y ±1.0%.
Medidor Ultrasónico
Un emisor de ultrasonidos envía un haz a un receptor que está situado al otro lado del tanque. Si el nivel de sólidos es inferior al haz, se activa un relé. Cuando los sólidos interceptan el haz el relé se desactiva y actúa bien una alarma o un sistema de control.
El sistema se utiliza para materiales con mucho polvo y alta humedad. Trabaja hasta 150°C. La precisión está entre ±1.0% y ±3.%.
Medidor Capacitivo
Su funcionamiento es similar al utilizado para medir nivel de líquidos. Sirve para materiales granulados o en polvo. Debe calibrarse par cada tipo de materia y éste puede adherirse a la varilla causando lecturas imprecisas. La máxima temperatura de operación es 150°C.
MEDICIÓN DE NIVEL EN LÍQUIDOS
Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio líquido contenido en el tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas del líquido.
Medidor de Sonda:
Contiene una regla graduada que se introduce en el depósito. La longitud mojada del líquido determina el valor del nivel. Se utiliza generalmente en tanques que contienen gasolina, fuel oil y monómeros.
Medidor de Cinta con Plomada:
Es útil cuando el medidor de sonda experimenta difícil acceso al fondo del tanque.
Varilla con Gancho:
Una varilla graduada provista de un gancho se sumerge en el líquido y luego se levanta para que el gancho rompa la superficie del líquido al subir. Por diferencia de longitudes, se determina el nivel en el recipiente.
Medidor por Flotador o Flotadores:
Está formado por un flotador que se coloca entre el líquido. Una conexión al exterior del tanque permite la lectura directa de la variable. Estos aparatos tienen una precisión de ±0.5% y son aptos para mediciones en tanques abiertos o cerrados a presión ó al vacío; el método es independiente del peso específico del fluido.
Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio líquido contenido en el tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas del líquido.
Medidor de Sonda:
Contiene una regla graduada que se introduce en el depósito. La longitud mojada del líquido determina el valor del nivel. Se utiliza generalmente en tanques que contienen gasolina, fuel oil y monómeros.
Medidor de Cinta con Plomada:
Es útil cuando el medidor de sonda experimenta difícil acceso al fondo del tanque.
Varilla con Gancho:
Una varilla graduada provista de un gancho se sumerge en el líquido y luego se levanta para que el gancho rompa la superficie del líquido al subir. Por diferencia de longitudes, se determina el nivel en el recipiente.
Medidor por Flotador o Flotadores:
Está formado por un flotador que se coloca entre el líquido. Una conexión al exterior del tanque permite la lectura directa de la variable. Estos aparatos tienen una precisión de ±0.5% y son aptos para mediciones en tanques abiertos o cerrados a presión ó al vacío; el método es independiente del peso específico del fluido.
Estos están basados en el “Principio de Arquímedes”.
“La flotabilidad de un objeto es igual a la fuerza de gravedad sobre el líquido desplazado por ese objeto” o dicho de otra forma...
“Un objeto flota si su peso es igual o menor al peso del volumen del líquido que desplaza”
- Fuerza de flotación = FF=r*g*VD donde... r*g = peso especifico del fluido desplazado.
Ventajas:
- No requiere alimentación eléctrica.
- No requiere calibración en campo.
- Set point estable y repetible.
- Tecnología comprobada.
- Confiabilidad a largo plazo.
- Mantenimiento mínimo.
- Posibilidad de detección de interfase.
Limitaciones de la Tecnología:
- Solamente fluidos limpios
- Exactitud de ±0.25 pulg.
- Requiere movilizar el nivel para probarlo.
- Fluidos corrosivos requieren de materiales especiales.
- Partes móviles dentro del proceso.
- Requiere cambios en la instalación para mover el set point.
Interruptores de Nivel Tipo Flotador
Indicador Visual:
Los dispositivos más utilizados son los tubos transparentes de vidrio que se conectan directamente al equipo y el fluido visible dentro del tubo revela el valor del nivel. El método directo es simple y económico pero difícil de adaptar a transmisores para indicación remota y control.
Este es un tubo de vidrio o plástico transparente que se instala al tanque como se ve en dibujo. Cuando el tanque es cerrado, el extremo superior del tubo debe conectarse también al interior del tanque. Si el indicador es de diámetro muy pequeño, puede mostrar una altura externa del nivel, debido al efecto de capilaridad. Para evitar esto el yugo debe ser de más de ¼” diámetro.
El nivel dentro del tanque estará a la altura que el líquido tiene en el indicador visual mirándolo por el centro del menisco.
Otra clase es el Magnetel:
El Cual el principio de operación es a través de un imán que esta en el flotador y en la parte exterior se encuentra unas banderas de indicación las cuales se mueven al paso del imán del flotador ver figura.
Para la selección del modelo de un indicador visual se debe tener encuenta la siguiente información requerida.
. Gravedad especifica del medio
. Temperatura del proceso
. Presión del proceso – operando y prueba
.Conexiones al proceso
.Rango / span de medición
.Material de construcción requerida
Aplicaciones
- Líquidos limpios – flotador debe deslizarse bien
- Compatibilidad química – material de la cámara y el flotador deben aguantar materiales corrosivos.
- “Flashing” – expansión rápida de gases en él liquido.
- Condiciones ambientales – polvos suspendidos y neblinas saladas.
- Condiciones del proceso – corrosión /P / T / S.G.
- Tipo de conexión al proceso – emparejar las conexiones.
- Pata inferior – longitud suficientemente larga para permitir movimientos del flotador en nivel mínimo.
- Requerimientos de venteo y drenaje.
- Alarma para nivel alto y bajo.
- Control de bomba utilizando relevador tipo “latching”.
- Alarmas alto y alto /alto mas de 3 cm aparte.
- Multitud de interruptores.
- Habilidad de ajustar el punto de disparo sin parar el proceso.
- Habilidad de agregar interruptores al deseo.
- Aislamiento total del interruptor mismo del proceso.
- Habilidad de cambiar el estado del interruptor a través de un imán de mano.
- Indicación analógica.
- Exactitud ± 1cm
- Resolución ± 1cm
- Aislamiento completa del transmisor del proceso.
- Recalibración sin parar el proceso.
- Montaje del transmisor al deseo sin parar el proceso.
- Probar el transmisor utilizando un imán de mano.
Hidrostático
Medidor Manométrico:Es un manómetro directamente conectado a la parte inferior del tanque. Con este instrumento se determina la presión que produce la columna del líquido que existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento. Es aconsejable para fluidos limpios porque si éste es corrosivo, coagula o tiene sólidos en suspensión, puede destruirse el fuelle del manómetro. Se utiliza en tanques abiertos y desafortunadamente las variaciones de densidad en el líquido afectan la medición de la variable.
Medidor por Burbujeo:
Utiliza un tubo que se sumerge en el líquido y a través del cual se burbujea aire. La presión del aire en la tubería será entonces equivalente a la presión hidrostática que ejerce la columna del líquido (nivel). El método es simple y genera buenos resultados aún en líquidos muy corrosivos, en sólidos en suspensión y en emulsiones. El dispositivo sirve para tanques abiertos o cerrados.
Presión Diferencial
Consiste en un sensor de diafragma en contacto con el líquido del estanque, que mide la diferencia entre la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque y la presión en un punto de la parte superior del tanque o a la atmosfera. Para un tanque abierto, esta presión es proporcional a la altura del líquido y a su peso específico, es decir: P = hγg en la que:
P = presión
h = altura del líquido sobre el instrumento
γ = densidad del líquido
g = 9,8 m/s2
El diafragma forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial.
Medidor de Presión Diferencial: En la medición de nivel con este principio, se debe tener en cuenta dos conceptos importantes para calibración y ajusten de los transmisores. Los dos conceptos son:
Supresión de Cero
Elevación de Cero
Supresión de Cero: Se necesita un cero suprimido cuando un transmisor de presión absoluta o un medidor está montado por debajo de la toma de alta presión (conexión inferior del proceso). Cuando el transmisor está montado por debajo de la toma de alta presión, el fluido de llenado en el capilar ejerce presión en el sensor del transmisor, haciendo que emita una lectura positiva de presión, incluso cuando el depósito esté vacío.
Elevación de Cero: Se necesita un cero elevado para un transmisor de presión absoluta o un medidor montado por encima de la toma de alta presión (conexión inferior del proceso) o para una aplicación de presión diferencial de dos juntas. En estos casos, el transmisor lee una presión negativa cuando el depósito está vacío, debido al efecto de presión principal del fluido de llenado del capilar.
Usos: Se emplea en tanques abiertos y cerrados a presión y vacío; no presenta partes en movimiento dentro del tanque, son confiables, admite temperaturas del fluido hasta 120°C, es de fácil limpieza y no experimenta la influencia de los cambios de presión. El material del diafragma puede ser de acero inoxidable, acero inoxidable recubierto de teflón, monel, tantalio, hastelloy B. La precisión está en ± 0.5% en los neumáticos, ± 0,2 % a ± 0,3 % en los electrónicos, y de ± 0,15 % en los “inteligentes” con señales de salida de 4-20 mA c.c.
Medidor de Membrana:
Posee una membrana conectada a un instrumento receptor. La fuerza que ejerce la columna líquida comprime al aire de la membrana hasta cuando se logra el equilibrio entre el aire interior de la membrana y la fuerza de la columna líquida.
No sirve par líquidos corrosivos. Cuando se trabaja con sólidos en suspensión, se debe instalar una tubería de purga en la parte interior del instrumento. Tiene una precisión de ±1%.
Ahora bien, los modelos de medidores por presión hidrostática pueden venir no sellados o sellados.
- Sistemas no sellados: Se utilizan en contacto directo con el fluido y como es natural presentan tanto ventajas como desventajas.
Ventajas: generan buena exactitud, son adaptables para amplias gamas de nivel, están disponibles en muchos materiales de construcción, sus costos son moderados.
Desventajas: Las variaciones de densidad producen errores.
- Sistemas sellados: En este caso, los elementos de medida se aíslan del fluido del proceso. Con la mejora, los sistemas son ya aptos para sólidos en suspensión y materiales corrosivos o altamente viscosos.
Ventajas: Presenta alto intervalo de medición.
Tienen aceptable exactitud.
Sirven para recipientes abiertos o cerrados.
Sirven para temperaturas relativamente elevadas.
Son aceptables a materiales corrosivos, altamente viscosos y sólidos en suspensión.
Desventajas: Cuando se desmontan las unidades, es necesario parar el equipo de proceso.
Las variaciones de densidad del fluido causan errores.
Desplazador
El principio es el siguiente
Características de control
- Empleados para alarmas, control de bomba y nivel continuo.
- También utilizado para detección de interfase.
- Tolerante a fluidos turbulentos.
- Transmisores neumáticos y electrónicos.
- Temperaturas de procesos hasta 700°F.
- Presiones de procesos hasta 5000 Psig.
- Montura en tope o en camara externa.
- Principio de fuerza de flotación.
TECNOLOGIAS DE MEDICION DE NIVEL
LIQUIDOS LIQUIDOS (Características Electricas)
Conductividad
Presenta uno o varios electrodos y un relé electrónico o eléctrico que se excita cuando el líquido moja los electrodos. Cuando esto ocurre, se cierra el circuito y circulará entonces una corriente de muy bajo amperaje. Se emplea para alarma o control en niveles superiores.
Capacitancia R.F.
Mide la capacidad de un condensador que está formado por un electrodo y las paredes del tanque. La capacidad resultante es directamente proporcional al nivel del líquido. Los transmisores de capacidad tienen una precisión de ±1%.
Ventajas:
- Los sistemas son apropiados para muchas clases de líquidos.
- No presenta partes en movimiento.
- Es liviano de fácil instalación.
- Es de fácil limpieza.
- Presenta buena resistencia a la corrosión.
- Su costo es razonable.
Limitantes de la Tecnología:
- La temperatura puede afectar las constantes dieléctricas de los materiales.
- Los contaminantes pueden adherirse al electrodo (varía su capacidad).
- Requieren calibración.
- Cambio de nivel requerido para calibrar.
Medición de Nivel por capacitancia R.F.
Es la inferencia de nivel de un producto usando señales de Radio Frecuencia para generar una propiedad eléctrica conocida como “Capacitancia”.
Area de las placas conductivas (A)
Distancia entre las placas (d)
Constante Dieléctrica del producto entre las placas (K)
Un dieléctrico es la propiedad aislativa de un producto entre las placas de un capacitor.
La conductividad describe la habilidad de un material a conducir una corriente eléctrica.
Medición de nivel en líquidos no conductivos
Constante de conductividad menos de 10 μsiemens/cm
Ejemplos:
Aceites
Mayoría de Solventes
Hidrocarburos
Medición de nivel en líquidos conductivos
Conductividad mayor de10 μsiemens/cm
Ejemplos
Agua
Acidos
Cáusticos
Lodos en base de agua
Sondas desnudas
– Aplicaciones de solo un punto de alarma
– Siempre son de punta sensible
Sondas con aislamento
– Compatible en todas las aplicaciones conductivas
– Selección mas segura
Nota – En caso de duda, use sonda con aislamiento
Ultrasonido
En él se emite un impulso ultrasónico a
una superficie de reflexión y posteriormente se recibe el eco en un
receptor. El desfase de tiempo entre la emisión y la captación del
eco,es función del nivel del tanque. Estos elementos son adecuados para
toda clase de recipientes. Son sensibles a cambios de densidad en
fluidos y la precisión está entre 0.25% y 1%.
Tecnologías de Contacto:
Lo básico en transmisión de sonido: El transductor Ultrasónico tipo “Gap”.
El cristal piezoeléctrico transmisor convierte una señal o energía eléctrica a una acústica.
El cristal que recibe la señal acústica convierte la energía acústica a una eléctrica.
El método “Continuo”
El método por Pulsos
Ultrasónico de contacto: Adecuado para la mayoría de aplicaciones.
De no contacto: Adecuado para líquidos conteniendo aireación y sólidos suspendidos.
De contacto
Ventajas:
- La exactitud es aceptable.
- No requiere calibración.
- Su instalación es fácil.
- No presenta partes en movimiento.
- Trabaja con aireación y sólidos suspendidos
- La detección de interfase es posible cuando no hay estracto de emulsión.
- El circuito requiere poco mantenimiento.
- Desplaza los métodos tradicionales cuando éstos presentan problemas.
Limitantes:
- La información es muy limitada.
- Su costo es relativamente alto.
- Son ondas de sonido de alta frecuencia.
- La espuma absorbe la señal de alta frecuencia.
- Solidificación de producto en la ranura, causando disparos falsos.
- Los puntos de disparo son fijos, no ajustables.
- Limites en rango de temperatura.
No contacto
Ventajas:
- La medición de no contacto es
ofrecida para evitar corrosión y contaminación del Líquido. Funciona
para líquidos y algunos sólidos.
- Alta precisión. Algunos transmisores de no-contacto son precisos hasta un 0.25% del rango de nivel.- La medición continua.
- No hay partes móviles que se desgasten. Un mínimo de mantenimiento.
- No es afectado por cambios en propiedades del líquido (ej. gravedad especifica, dieléctrico/ conductividad, etc.).
- Intrinsicamente Seguro o A Prueba de Explosiones.Limitantes:
- Espuma sobre la superficie puede absorber la señal ocasionando una perdida de eco.
- Gotas dinámicas, vapores pesados,
vapor de agua, o partículas suspendidas en el medio del aire (polvo),
pueden interferir con la señal transmitida y/o el eco.
- Rango de temperatura/presión es limitado.- Requiere una distancia mínima debajo del transductor para la zona muerta que no es útil.
Radiación (nuclear)
Lo conforma un emisor de rayos gamma y
contador Geiger que transforma dicha radiación en una señal eléctrica
de corriente continua. Se emplea para mediciones de nivel en tanques que
contienen material peligroso o que son difícil acceso.
Ventajas: Se utiliza cuando los otros métodos son completamente insatisfactorios.
Desventajas: El costo tanto para su
compra como para su instalación, es elevado. Es peligroso para manejarlo
(es necesario tomar precauciones).
Laser:
Se utiliza en aplicaciones donde las condiciones son muy duras, y donde los instrumentos de nivel convencionales fallan; tal es el caso de la medición de metal fundido, donde la medida del nivel debe realizarse sin contacto con el líquido y a la mayor distancia posible por existir unas condiciones de calor extremas. El sistema consiste en un rayo láser enviado a través de un tubo de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del metal fundido. El aparato mide el tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el impulso de retorno que es registrado en un fotodetector de alta resolución, y este tiempo es directamente proporcional a la distancia del aparato emisor a la distancia a la superficie del metal en fusión, es decir,da la lectura del nivel
Dispersión Térmica:
En nivel se utiliza para detección de nivel ó interfaces entre dos líquidos.
Son utilizados en:
- Viscosidades altas.
- Interfase.
- Aplicaciones Sanitarias.
- Más altas temperaturas.
- No es afectado por dieléctrico.
- Tolerante a recubrimiento.
- Espuma.
- Fluidos con aireación.
- Más altas presiones.
- Pulpa de papel.
El principio es: dos sensores, uno es el de referencia (no calentado) y el otro sensor calentado con corriente de energía constante. Este mide el resultado diferencial de temperaturas.
Ventajas
- No hay partes en movimiento.
- Fácil de instalar.
- Excelente detección de caudal.
- Util a través de un amplio rango (0.003 – 1.5 m/s de agua).
- Reacción Rápida.
- Un interruptor para todas las aplicaciones.
- No es afectado por cambios en viscosidad, conductividad, o presión.
- Tolerante a capas / adherimiento del producto.
Switch por Microondas:
La energía por microondas, es una forma de energía electromagnética (ej. Radio, luz,rayos – X) que existe entre las ondas de radio y luz infrarrojo en un espectro de frecuencias.
Energía electromagnética reflexión:
- La fuerza de reflejo de la energía de microondas es afectada por la propiedad dieléctrica del líquido en el proceso.
- Cuanto más alto es el dieléctrico, mas es la energía o señal reflejada.
Características:
- Detecta medios difíciles tales como emulsión de Hidrocarburos / agua
- Intrínsecamente seguro
- La unidad de campo puede abrirse en áreas clasificadas sin peligro
- Diagnósticos manual y automático
- Alimentación remota hasta 240 mts.
- Sensor en 316 SS con sello en teflón (400 PSI máx)
- Rosca al proceso 1” NPT, otras opciones disponibles
- Posición de falla segura seleccionable por el usuario
- Diseño compacto
- Sensibilidad ajustable por el usuario
- Salida DPDT 10A y SPDT para diagnósticos
- Puede montarse a ras para detección de sólidos a granel
Magnetostrictivo
Salida 4-20 mA + HART ó Bus de Campo
Teoría de operación
- Un pulso de “corriente” es transmitido a través del cable magnetostrictivo (similar a cable de piano). Al generar el pulso (i) se inicia un contador.
- El pulso de corriente al atravesar el campo magnético del imán dentro del flotador causa una torsión (giro axial) del cable mismo.
- Una onda acústica es generada y viaja la longitud del cable en ambas direcciones para arriba y abajo.
- Cuando la bobina detectora en la electrónica recibe este pulso acústico, el contador se detiene.
- La distancia es directamente proporcional al ciclo de tiempo entre el pulso de corriente (i) y el pulso mecánico.
Componentes y/o Ensamblajes Primarios
- Tubo que contiene el alambre que conduce el pulso - Pozo aislante
- Flotador con imán
- Electrónicas.
- Amplificador y bobina que detecta pulso mecánico.
- Generador de pulso electrónico y reloj.
Ventajas
- Linearidad sobresaliente.
- Fácil de instalar y dar servicio.
- No hay componentes internos móviles – únicamente el flotador.
- No es afectado por espuma, vapor, variación de dieléctrico.
- Calibración en campo no es necesaria.
Limitaciones
- Solamente líquidos limpios.
- Rango de medición es limitado.
- Rango de temperatura es limitado.
Un ejemplo de esta tecnología es el microtel:
Características del microtel
- Transmisor de dos hilos, alimentado por el lazo.
- Intrínsecamente segura.
- Auto Prueba Continuo con indicación de falla por señal de 22 mA.
- Linearidad: ±0,031” o ±0.035% Span total.
- Alambre magnetostrictivo puede ser sacado sin interrumpir el proceso.
- Las placas electrónicas y el sensor son intercambiables; pueden ser reemplazados en campo.
- Amortiguación de 1-5 segundos (default de fabrica 1 seg.).
- Salida salta a 22 mA en condición de falla.
- Chequea por lo siguiente:
- Alambre roto o desconectado.
- Imán roto.
- Falta de flotador.
Calibración
- Todas las unidades llegan de fabrica calibradas con el span a la longitud de inserción.
- Si otro span de medición es deseado.
- Mueva el flotador al nivel correspondiente a 20 mA y ajusta el R14 hasta que la salida sea 20 mA ±0.01 mA.
- Mueva el flotador al nivel correspondiente a 4 mA y ajusta el R8 hasta que la salida sea 4 mA ±0.01mA.
RADAR
Radar Por Onda Guiada
Pulsos de energía a alta frecuencia son emitidos a través de una sonda (guía de ondas),y, un circuito que detecta el rebote de la señal de la superficie del líquido mide el tiempo de ida y de vuelta de la señal (principio TDR “Time Domain Reflectometry”). Mas alto que sea el dieléctrico del líquido, mas fuerte es el rebote de la señal.
Ventajas:
- Utiliza una sonda – pero no es capacitancia/ Admitancia RF.
- Opera hasta los 400 °F (200 °C) y 750 psi (50 bar).
- No requiere movimiento de nivel para calibrar puede ser configurado en un banco.
- Adherencia tiene un efecto mínimo.
- No es afectado por cambios en propiedades del líquido, ej. dieléctrico, gravedad especifica, etc.
Donde aplicar:
• Aplicaciones difíciles (vapor saturado, tanques 100% llenos,temperaturas y presiones extremas; dielectricos tan bajos como 1.4; gravedad específica y dieléctricos cambiantes
• La alta variedad de sondas permiten acomodarse una gran variedad de aplicaciones, desde solventes hasta medios viscosos como el crudo de castilla y medios adherentes tales como pinturas a base de latex
• Areas clasificadas en generación de energía, plataformas marinas,Refinación, Químicos y Petroquímicos
• Tanques hasta 6,1mt con sonda rígida o hasta 15mt con sonda flexible
• Medida de Interface hasta 3,7mt
• Aplicaciones en donde los instrumentos tradicionales no han llenado las expectativas del usuario bien sea por aplicación o por desempeño.
(ej. Transmisores DP ó RF transmitters, Transmisores por Tubo de Torque, Magnetostrictivos)
Donde Tener Cuidado
• Tanques o medios cercanos a las capacidades máximas del instrumento.
• Medios caústicos ó acidos que puedan atacar la sonda.
• Puenteo de la sonda por medios sucios o altamente viscosos
• Vórtices excesivos o agitación que pueda dañar la sonda
Donde NO Aplicar
• Cuando la aplicación excede las capacidades del instrumento por rango, presión o temperatura
• Medios con dielectrico < 1.4
• Tanques superiores a 15,2mt de alto
• El espacio disponible por encima del tanque no permite la instalación de una sonda rígida
• Aplicaciones de Interface en donde el medio superior o inferior estan por fuera del rango del instrumento
• El medio superior tiene un dieléctrico mayor que el del medio inferior
Radar de Antena
Porqué Radar No-Contacto?
• Muchas de las mismas ventajas del GWR* * GWR = Guided Wave Radar (Radar de Onda Guiada)
– Características de medición excelentes
– No importan los cambios en las condiciones de proceso (dieléctricos,densidad, Temp., presión)
– No afectado por vapores; algo por espuma y acumulación de producto en la antena
– Alimentado por el lazo de control
– Seguro: mucha menor energía de microondas que la emitida por antenas de teléfonos celulares
• Rango hasta 20 metros (65 pies)
Tipos de Antena
Consideraciones Operacionales
Distancia Máxima- pies (metros)
Distancia Max. calculada como…
Altura del Tanque + “SENSOR OFFSET” medido desde el punto de referencia del sensor
Donde Usar Radar de Antena
• La viscosidad del medio excede las capacidades de la sonda
• El espacio disponible por encima del tanque solo permite un radar de antena
• Una sonda larga sería dificil o inseguro instalar
• El usuario prefiere un instrumento sin contacto
• Por efectos de corrosion ó viscosidad es preferible utilizar un instrumento sin contacto
Laser:
Se utiliza en aplicaciones donde las condiciones son muy duras, y donde los instrumentos de nivel convencionales fallan; tal es el caso de la medición de metal fundido, donde la medida del nivel debe realizarse sin contacto con el líquido y a la mayor distancia posible por existir unas condiciones de calor extremas. El sistema consiste en un rayo láser enviado a través de un tubo de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del metal fundido. El aparato mide el tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el impulso de retorno que es registrado en un fotodetector de alta resolución, y este tiempo es directamente proporcional a la distancia del aparato emisor a la distancia a la superficie del metal en fusión, es decir,da la lectura del nivel
Dispersión Térmica:
En nivel se utiliza para detección de nivel ó interfaces entre dos líquidos.
Son utilizados en:
- Viscosidades altas.
- Interfase.
- Aplicaciones Sanitarias.
- Más altas temperaturas.
- No es afectado por dieléctrico.
- Tolerante a recubrimiento.
- Espuma.
- Fluidos con aireación.
- Más altas presiones.
- Pulpa de papel.
El principio es: dos sensores, uno es el de referencia (no calentado) y el otro sensor calentado con corriente de energía constante. Este mide el resultado diferencial de temperaturas.
- No hay partes en movimiento.
- Fácil de instalar.
- Excelente detección de caudal.
- Util a través de un amplio rango (0.003 – 1.5 m/s de agua).
- Reacción Rápida.
- Un interruptor para todas las aplicaciones.
- No es afectado por cambios en viscosidad, conductividad, o presión.
- Tolerante a capas / adherimiento del producto.
Switch por Microondas:
La energía por microondas, es una forma de energía electromagnética (ej. Radio, luz,rayos – X) que existe entre las ondas de radio y luz infrarrojo en un espectro de frecuencias.
Energía electromagnética reflexión:
- La fuerza de reflejo de la energía de microondas es afectada por la propiedad dieléctrica del líquido en el proceso.
- Cuanto más alto es el dieléctrico, mas es la energía o señal reflejada.
Características:
- Detecta medios difíciles tales como emulsión de Hidrocarburos / agua
- Intrínsecamente seguro
- La unidad de campo puede abrirse en áreas clasificadas sin peligro
- Diagnósticos manual y automático
- Alimentación remota hasta 240 mts.
- Sensor en 316 SS con sello en teflón (400 PSI máx)
- Rosca al proceso 1” NPT, otras opciones disponibles
- Posición de falla segura seleccionable por el usuario
- Diseño compacto
- Sensibilidad ajustable por el usuario
- Salida DPDT 10A y SPDT para diagnósticos
- Puede montarse a ras para detección de sólidos a granel
Magnetostrictivo
Salida 4-20 mA + HART ó Bus de Campo
Teoría de operación
- Un pulso de “corriente” es transmitido a través del cable magnetostrictivo (similar a cable de piano). Al generar el pulso (i) se inicia un contador.
- El pulso de corriente al atravesar el campo magnético del imán dentro del flotador causa una torsión (giro axial) del cable mismo.
- Una onda acústica es generada y viaja la longitud del cable en ambas direcciones para arriba y abajo.
- Cuando la bobina detectora en la electrónica recibe este pulso acústico, el contador se detiene.
- La distancia es directamente proporcional al ciclo de tiempo entre el pulso de corriente (i) y el pulso mecánico.
Componentes y/o Ensamblajes Primarios
- Tubo que contiene el alambre que conduce el pulso - Pozo aislante
- Flotador con imán
- Electrónicas.
- Amplificador y bobina que detecta pulso mecánico.
- Generador de pulso electrónico y reloj.
Ventajas
- Linearidad sobresaliente.
- Fácil de instalar y dar servicio.
- No hay componentes internos móviles – únicamente el flotador.
- No es afectado por espuma, vapor, variación de dieléctrico.
- Calibración en campo no es necesaria.
Limitaciones
- Solamente líquidos limpios.
- Rango de medición es limitado.
- Rango de temperatura es limitado.
Un ejemplo de esta tecnología es el microtel:
Características del microtel
- Transmisor de dos hilos, alimentado por el lazo.
- Intrínsecamente segura.
- Auto Prueba Continuo con indicación de falla por señal de 22 mA.
- Linearidad: ±0,031” o ±0.035% Span total.
- Alambre magnetostrictivo puede ser sacado sin interrumpir el proceso.
- Las placas electrónicas y el sensor son intercambiables; pueden ser reemplazados en campo.
- Amortiguación de 1-5 segundos (default de fabrica 1 seg.).
- Salida salta a 22 mA en condición de falla.
- Chequea por lo siguiente:
- Alambre roto o desconectado.
- Imán roto.
- Falta de flotador.
Calibración
- Todas las unidades llegan de fabrica calibradas con el span a la longitud de inserción.
- Si otro span de medición es deseado.
- Mueva el flotador al nivel correspondiente a 20 mA y ajusta el R14 hasta que la salida sea 20 mA ±0.01 mA.
- Mueva el flotador al nivel correspondiente a 4 mA y ajusta el R8 hasta que la salida sea 4 mA ±0.01mA.
RADAR
Radar Por Onda Guiada
Pulsos de energía a alta frecuencia son emitidos a través de una sonda (guía de ondas),y, un circuito que detecta el rebote de la señal de la superficie del líquido mide el tiempo de ida y de vuelta de la señal (principio TDR “Time Domain Reflectometry”). Mas alto que sea el dieléctrico del líquido, mas fuerte es el rebote de la señal.
Ventajas:
- Utiliza una sonda – pero no es capacitancia/ Admitancia RF.
- Opera hasta los 400 °F (200 °C) y 750 psi (50 bar).
- No requiere movimiento de nivel para calibrar puede ser configurado en un banco.
- Adherencia tiene un efecto mínimo.
- No es afectado por cambios en propiedades del líquido, ej. dieléctrico, gravedad especifica, etc.
Donde aplicar:
• Aplicaciones difíciles (vapor saturado, tanques 100% llenos,temperaturas y presiones extremas; dielectricos tan bajos como 1.4; gravedad específica y dieléctricos cambiantes
• La alta variedad de sondas permiten acomodarse una gran variedad de aplicaciones, desde solventes hasta medios viscosos como el crudo de castilla y medios adherentes tales como pinturas a base de latex
• Areas clasificadas en generación de energía, plataformas marinas,Refinación, Químicos y Petroquímicos
• Tanques hasta 6,1mt con sonda rígida o hasta 15mt con sonda flexible
• Medida de Interface hasta 3,7mt
• Aplicaciones en donde los instrumentos tradicionales no han llenado las expectativas del usuario bien sea por aplicación o por desempeño.
(ej. Transmisores DP ó RF transmitters, Transmisores por Tubo de Torque, Magnetostrictivos)
Donde Tener Cuidado
• Tanques o medios cercanos a las capacidades máximas del instrumento.
• Medios caústicos ó acidos que puedan atacar la sonda.
• Puenteo de la sonda por medios sucios o altamente viscosos
• Vórtices excesivos o agitación que pueda dañar la sonda
Donde NO Aplicar
• Cuando la aplicación excede las capacidades del instrumento por rango, presión o temperatura
• Medios con dielectrico < 1.4
• Tanques superiores a 15,2mt de alto
• El espacio disponible por encima del tanque no permite la instalación de una sonda rígida
• Aplicaciones de Interface en donde el medio superior o inferior estan por fuera del rango del instrumento
• El medio superior tiene un dieléctrico mayor que el del medio inferior
Radar de Antena
Porqué Radar No-Contacto?
• Muchas de las mismas ventajas del GWR* * GWR = Guided Wave Radar (Radar de Onda Guiada)
– Características de medición excelentes
– No importan los cambios en las condiciones de proceso (dieléctricos,densidad, Temp., presión)
– No afectado por vapores; algo por espuma y acumulación de producto en la antena
– Alimentado por el lazo de control
– Seguro: mucha menor energía de microondas que la emitida por antenas de teléfonos celulares
• Rango hasta 20 metros (65 pies)
Tipos de Antena
Consideraciones Operacionales
Distancia Máxima- pies (metros)
Altura del Tanque + “SENSOR OFFSET” medido desde el punto de referencia del sensor
Donde Usar Radar de Antena
• La viscosidad del medio excede las capacidades de la sonda
• El espacio disponible por encima del tanque solo permite un radar de antena
• Una sonda larga sería dificil o inseguro instalar
• El usuario prefiere un instrumento sin contacto
• Por efectos de corrosion ó viscosidad es preferible utilizar un instrumento sin contacto
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