SENSORES DE NIVEL UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Presentado por. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL CONTROLES ELÉCTRICOS y AUTOMATIZACIÓN SENSORES DE NIVEL Presentado por.

MEDICION DE NIVEL

MEDIDORES DE NIVEL EN LIQUIDOS La medida de nivel de líquidos en un tanque puede realizarse por varios métodos según sea el material almacenado, el tipo de tanque y la presicion deseada.

LOS MEDIDORES ELÉCTRICOS DE NIVEL MAS IMPORTANTES SON: Flotador Desplazamiento Presión diferencial Conductivo Capacitivo Ultrasónico Radiación

MEDIDOR DE NIVEL POR FLOTADOR Son adecuados en la medida de niveles en estanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, y son independientes del peso específico del líquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo guía por un eventual depósito de los sólidos o cristales que el líquido pueda contener y además los tubos guía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del líquido en el estanque.

MEDIDOR DE NIVEL POR DESPLAZAMIENTO Consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente al tanque. El movimiento del brazo de torsión puede transmitirse por medio de un eslabón a un transmisor eléctrico de equilibrio de fuerzas; permitiendo en la conexión una compensación mecánica para el peso específico del líquido.

MEDIDOR DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del estanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. El diafragma forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial.

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 líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrónico. Cuando el líquido moja los electrodos se cierra el circuito electrónico y circula una corriente segura del orden de los 2 mA; el relé electrónico dispone de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del líquido El instrumento 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 estanque debe tener un mínimo de conductividad y si su naturaleza lo exige, la corriente debe ser baja para evitar la deterioración del producto

MEDIDOR DE NIVEL 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 Se caracterizan por no tener partes móviles, son ligeros, presentan una buena resistencia a la corrosión y son de fácil limpieza. Su campo de medida es prácticamente ilimitado. Tiene el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes dieléctricas

MEDIDOR DE NIVEL 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. Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20 KHz. Estas ondas atraviesan con cierto amortiguamiento o reflexión el medio ambiente de gases o vapores y se reflejan en la superficie del sólido o del líquido.

MEDIDOR DE NIVEL ULTRASÓNICO Es inconveniente por 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 un líquido que forme espuma, ya que se producen falsos ecos de los ultrasonidos. La utilización de la computadora permite, a través de un programa, almacenar el perfil ultrasónico del nivel, y así tener en cuenta las características particulares de la superficie del líquido, tal como la espuma, con lo cual se mejora la precisión de la medida.

MEDICIÓN DE NIVEL RADIACTIVO 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. El sistema se emplea en caso de medida de nivel en estanques de acceso difícil o peligroso. Es ventajoso cuando existen presiones elevadas en el interior del estanque que impiden el empleo de otros sistemas de medición. Hay que señalar que el sistema es caro.

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES El acondicionamiento de señales es una componente importante en un sistema de adquisición de datos (es un equipo que nos permite tomar señales físicas del entorno y convertirlas en datos que posteriormente podremos procesar y presentar) La figura consta de 4 partes importantes en un sistema de adquisición de datos : transductor, acondicionamiento de señal, convertidor analógico-digital, la etapa de salida ( interfaz con la lógica)

Cuando se desea realizar una medida , es necesario un transductor que transforme la medida física en una medida eléctrica ,normalmente tensión o corriente. El acondicionamiento de una señal incluyen funciones como: convertir la señal ,amplificación ,linealización y filtrar la señal.

AMPLIFICADORES Un amplificador electrónico es un dispositivo para incrementar la corriente, el voltaje o la potencia de una señal. Se emplean en cada aplicación que requiera aumentar las pequeñas seña- les que proporcionan los transductores. El amplificador realiza esta función tomando potencia de una fuente de alimentación y controlando la salida pa- ra hacer coincidir la forma de onda de la señal de entrada con la de salida. pero con una amplitud mayor. Representación y zona de trabajo de un amplificador

CONVERTIDOR ANÁLOGICO-DIGITAL FILTRADO El fin del filtro es eliminar las señales no deseadas de una señal analó- gica . En las señales cuasi-continuas ( como la temperatura) se usa un filtro de ruido de 4HZ , la cual eliminará interferencias de la red eléctrica. CONVERTIDOR ANÁLOGICO-DIGITAL Es un sistema que presenta en su salida una señal digital a partir de una señal analógica de entrada (normalmente de tensión) realizando las fun- ciones de muestreo ,cuantificación y codificación.

Señal analógica .-Es aquella función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo en función del tiempo. Muestreo.-consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. implica la división del rango continuo de entrada en una serie de pasos. Cuantificación.-es el proceso donde se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. consiste en asignar un margen de una señal analizada a un único nivel de salida. Codificación.-consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario de modo que las etapas posteriores al codi- ficador puedan leer estos datos adecuadamente. Conversión analógico -digital

EQUIPOS Y DETALLES TECNICOS RANGO PRECISION RESOLUCION CONDICIONES PERMISIBLES TIEMPO DE RESPUESTA ALIMENTACION APLICACIONES

MEDIDORES DE NIVEL POR FLOTADOR Rango: 0 – 25 m Variable Precisión: ± 1-2 % del máximo valor Resolución: 1mm Condiciones de trabajo: Presión máx. de 15 bar Temperatura máx. de 130ºC Densidad 0.60 - 1.50 g/ml Tiempo de respuesta: 4ms Alimentación:16 – 32 V DC Aplicaciones: Tanques en general: Aguas servidas, plantas de clarificación, tanques químicos, tanques de agua potable.

MEDIDOR DE NIVEL POR PRESIÓN DIFERENCIAL Rango: Variable Precisión: ± 0.15 -0.5% del máximo valor Resolución: 1mm Condiciones de trabajo: Temperatura máx. de 200ºC Densidad constante Presión máx. 400bar Tiempo de respuesta: 150 ms Alimentación: 12 – 30 VDC Aplicaciones: Crontol en el nivel de tanques, de agua o sustancias corrosivas y viscosas.

MEDIDOR DE NIVEL CONDUCTIVO Rango: Variable Precisión: ± 0.5 - 1% del máximo valor Resolución: 1mm Condiciones de trabajo: Temperatura máx. de 150ºC Presión máx. 1bar Densidad constante Tiempo de respuesta: 50 ms Alimentación: 20 – 30 V DC Aplicaciones: Tanques en general: Vaciado y llenado de tanques, para líquidos conductores

MEDIDOR DE NIVEL CAPACITIVO Rango: Variable, máx. 1000 pF Precisión: ± 1% del máximo valor Resolución: 1mm Condiciones de trabajo: Temperatura máx. de 200ºC Presión máx. 64 bar Tiempo de respuesta: 10 ms Alimentación: 12 – 35 V DC Aplicaciones: en el control de aceites, líquidos agresivos y adhesivos.

MEDIDOR DE NIVEL ULTRASONICO Rango: Variable 0-100 m Precisión: ± 1% del máximo valor Resolución: 3 mm Condiciones de trabajo: Temperatura máx. de 80ºC Presión máx. 3 bar Tiempo de respuesta: 100 ms Alimentación: 12 – 36 V DC Aplicaciones: En toda clase de procesos químicos, petroquimicos, en reactivos ácidos, corrosivos, etc

MEDIDOR DE NIVEL POR RADIACION Rango: 0 - 6 m variable Precisión: ± 1% del máximo valor Resolución: 3 mm Condiciones de trabajo: Temperatura máx. de 70ºC Presión máx. 3 bar Tiempo de respuesta: 150 ms Alimentación: 10 - 30 V DC Aplicaciones: En toda clase de procesos químicos, en reactivos ácidos, corrosivos, etc

RESUMEN SENSOR Rango Precisión Presión máx. Temperatura máx. Desventajas Ventajas   FLOTADOR   0 - 30 m ± 1-2 % 15 bar 130 ºC Posible agarrotamiento Para líquidos corrosivos y adhesivos PRESIÓN DIFERENCIAL 0.3 m ± 0.2 -0.5% 400 bar 200 ºC Interfase líquido DESPLAZA- MIENTO 0 - 25 m ± 0.5 % 100 bar 170 ºC Expuesto a corrosión Fácil limpieza, robusto, CONDUCTIVO Variable ± 0.5 - 1% 12 bar 150 ºC Líquido conductor Sin partes móviles, versátil CAPACITIVO ± 1%   64 bar Recubrimiento del electrodo Para líquidos agresivos ULTRASÓNICO 0- 100 m ± 1% 3 bar 80 ºC Sensible a la densidad Todo tipo de tanques y líquidos RADIACIÓN 0 - 60m   60 ºC Fuente radiactiva Todo tipo tanque y Sin contacto con el líquido