SENSORES DE NIVEL

Objetivos Conocer los instrumentos de nivel de líquidos y sólidos y las aplicaciones particulares de las que son objeto. Conocer los instrumentos de nivel de líquidos y sólidos y las aplicaciones particulares de las que son objeto. Comparar las distintas características técnicas de estos instrumentos de medición de nivel. Comparar las distintas características técnicas de estos instrumentos de medición de nivel.

Introducción Dentro de los procesos industriales la medición y el control de nivel se hace necesario cuando se pretende tener una producción continua: cuando se desea mantener una presión hidrostática, cuando un proceso requiere de control y medición de volúmenes de líquidos ó; bien en el caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, la medición de nivel de líquidos, dentro de un recipiente parece sencilla, pero puede convertirse en un problema más ó menos difícil; el control de nivel entre dos puntos, uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones más comunes de los instrumentos para controlar y medir el nivel. Dentro de los procesos industriales la medición y el control de nivel se hace necesario cuando se pretende tener una producción continua: cuando se desea mantener una presión hidrostática, cuando un proceso requiere de control y medición de volúmenes de líquidos ó; bien en el caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, la medición de nivel de líquidos, dentro de un recipiente parece sencilla, pero puede convertirse en un problema más ó menos difícil; el control de nivel entre dos puntos, uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones más comunes de los instrumentos para controlar y medir el nivel. Los niveles se pueden medir y mantener mediante dispositivos mecánicos de caída de presión, eléctricos y electrónicos. Los niveles se pueden medir y mantener mediante dispositivos mecánicos de caída de presión, eléctricos y electrónicos.

DISTINTOS TIPOS Indicadores locales Indicadores locales Medidores de nivel en líquidos Medidores de nivel en líquidos Medidores de nivel en sólidos Medidores de nivel en sólidos

Nivel tubular Tubo de material transparente y rígido conectado al depósito por dos bridas con dos válvulas manuales de corte. Tubo de material transparente y rígido conectado al depósito por dos bridas con dos válvulas manuales de corte. El liquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito El liquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito Limitaciones: Limitaciones: No mucha presión No mucha presión No Tª alta No Tª alta No impactos No impactos No líquidos que manchan interior tubo No líquidos que manchan interior tubo También de vidrio armado También de vidrio armado reflexión reflexión refracción refracción

Medidor de nivel tubular Tubo de vidrio para líquidos limpios Modelo NDAM BRUNO SCHILING

Medidores de nivel en líquidos Desplazamiento (flotador) Desplazamiento (flotador) Presión diferencial Presión diferencial Burbujeo Burbujeo Radioactivo Radioactivo Capacitivo Capacitivo Ultrasonidos Ultrasonidos Conductivímetro Conductivímetro Radar Radar Servoposicionador Servoposicionador

Medidor de nivel en flotador Constituido por un flotador pendiente de un cable, un juego de poleas, y un contrapeso exterior Constituido por un flotador pendiente de un cable, un juego de poleas, y un contrapeso exterior Modelos: Modelos: de regleta de regleta de unión magnética de unión magnética

Medidor de nivel de flotador Flotante a cable Flotante lateral magnetico Flotante con columna magnetica Flotante con cable y contrapeso

Interruptor de nivel tipo flotador Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través de la cual transmite su movimiento a una ampolla de mercurio (la hace bascular) con un interruptor Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través de la cual transmite su movimiento a una ampolla de mercurio (la hace bascular) con un interruptor Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si la fuerza supera al peso del flotador Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si la fuerza supera al peso del flotador Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de posición Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de posición

Medidor de presión diferencial Tanque abierto: Tanque abierto: medidor de P medidor de P P =  ·g·h Tanque cerrado: Tanque cerrado: P=P liq -P deposito

Medidor de presión PRESION NEUMATICA sensa la presión ejercida por el líquidos obre el aire que se encuentra dentro del tubo. Uso: líquidos con vapores PRESION HIDROSTATICA mide la presión en el fondo del tanque Líquidos, Gases y Vapores muy Inflamables. productos Químicos con Sólidos en Suspensión alcance hasta hasta 5

Medidor de presión Esquema del sistema HTG

Medidor de nivel por burbujeo Generar una corriente continua de burbujas desde el nivel mínimo Generar una corriente continua de burbujas desde el nivel mínimo La presión requerida es proporcional a la columna de líquido La presión requerida es proporcional a la columna de líquido Aplicaciones: Aplicaciones: líquidos corrosivos líquidos corrosivos mats en suspensión mats en suspensión

Medidor radioactivo Fuente radioactiva a un lado Fuente radioactiva a un lado Medidor de radiación al otro Medidor de radiación al otro Necesaria recalibracion Necesaria recalibracion Limitaciones Limitaciones dificultades técnicas dificultades técnicas y administrativas y administrativas Aplicaciones: Aplicaciones: Fluidos  Tª Fluidos  Tª Líquidos corrosivos Líquidos corrosivos

Medidor capacitivo Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre sus placas Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre sus placas Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, se forma un condensador Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, se forma un condensador Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la capacidad Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la capacidad Si el depósito no es metálico se introducen dos sondas Si el depósito no es metálico se introducen dos sondas También se usan como interruptores de nivel También se usan como interruptores de nivel

Medidor capacitivo Sensor RF de Nivel por Capacitancia action- probe (ap-c) DETECTOR CAPACITIVO para LIQUIDOS, PASTAS, POLVOS y GRÁNULOS

Medidor por ultrasonidos Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que el emisor Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que el emisor El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivel El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivel El tiempo depende de la Tª ==> compensar medidas El tiempo depende de la Tª ==> compensar medidas Evitar obstáculos en el recorrido de las ondas Evitar obstáculos en el recorrido de las ondas Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas) Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas)

Medidor por ultrasonidos Transmisor hidra-wave Sensor por ultrasonidos Ultrasónico P+F Ultrasónico Probe

Medidor de tipo conductivímetro Sonda con dos electrodos. Sonda con dos electrodos. El líquido cierra un circuito eléctrico y se conmuta un contacto El líquido cierra un circuito eléctrico y se conmuta un contacto Aplicaciones: Aplicaciones: interruptores de nivel en líquidos conductores interruptores de nivel en líquidos conductores

Medidor de tipo conductivímetro Medidor de campo eléctrico Medidor de campo eléctrico líquidos. líquidos. Dos electrodos producen un campo alterno, Dos electrodos producen un campo alterno, y originan una señal cuando detectan contacto con el producto. y originan una señal cuando detectan contacto con el producto.

Sistemas de radar No necesitan contacto No necesitan contacto No elementos móviles No elementos móviles Aplicaciones Aplicaciones Viscosos (asfaltos) Viscosos (asfaltos) Movimiento (barcos) Movimiento (barcos) Rango : 40 m Rango : 40 m Precisión: 2 mm. Precisión: 2 mm.

Sistemas de radar RADAR de PROCESO Medición continua de Nivel en líquidos y sólidos. IQ Radar 160 Condiciones atmosféricas extremas

Sistemas de radar Esquema del sistema HIMS con Radar

Servoposicionador Gran precisión: 1 mm con alta repetibilidad y sensibilidad Gran precisión: 1 mm con alta repetibilidad y sensibilidad Mide la tensión de un hilo del que pende un contrapeso (disco) Mide la tensión de un hilo del que pende un contrapeso (disco) Sistema en equilibrio: ligero contacto contrapeso - líquido Sistema en equilibrio: ligero contacto contrapeso - líquido Cambio nivel --> Cambio tensión --> Servoposicionador Cambio nivel --> Cambio tensión --> Servoposicionador Restituir equilibrio de tensiones desplazando contrapeso Restituir equilibrio de tensiones desplazando contrapeso

Servoposicionador Esquema del sistema HIMS con Servo

Servoposicionador Medición de interfaz mediante un Servo

Medidores de nivel de líquidos

Medidores de nivel en sólidos Problema: definir el nivel Problema: definir el nivel No existe una única superficie horizontal No existe una única superficie horizontal Medidores de líquidos -- específicos para sólidos Medidores de líquidos -- específicos para sólidos Tipos Tipos Palpador Palpador Paletas rotativas Paletas rotativas Vibratorio Vibratorio Membrana sensitiva Membrana sensitiva Peso Peso Ultrasonidos Ultrasonidos Radar Radar

Medidor por palpador Análogo al “sondeo” Análogo al “sondeo” Bajo demanda de operador o de temporizador Bajo demanda de operador o de temporizador Un motor mueve un cable con un peso en su extremo Un motor mueve un cable con un peso en su extremo Al chocar el peso con la superficie se conmuta el motor y el peso asciende Al chocar el peso con la superficie se conmuta el motor y el peso asciende Longitud cable desenrollado --> nivel depósito Longitud cable desenrollado --> nivel depósito Suficiente sección peso --> evitar hundimientos Suficiente sección peso --> evitar hundimientos Materiales sólidos, granulometría < 3 mm Materiales sólidos, granulometría < 3 mm

Paletas rotativas Un motor hace girar unas paletas (9 rpm) a través de un resorte Un motor hace girar unas paletas (9 rpm) a través de un resorte Al entrar en contacto el material con las paletas, éstas se paran, pero el motor continua girando hasta que el muelle asociado al motor se expande al máximo y toca un final de carrera que da un contacto eléctrico Al entrar en contacto el material con las paletas, éstas se paran, pero el motor continua girando hasta que el muelle asociado al motor se expande al máximo y toca un final de carrera que da un contacto eléctrico Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su posición, el nivel arranca y el contacto cambia de posición Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su posición, el nivel arranca y el contacto cambia de posición Intensidad del motor proporcional a la longitud de paleta en contacto con el sólido Intensidad del motor proporcional a la longitud de paleta en contacto con el sólido Aplicación: sólidos granulados Aplicación: sólidos granulados

Medidores de palas rotativas Sensor de Pala Rotativa actino-probe Un sensor de medición por punto robusto, confiable y económico. Optimo para materiales sólidos. Paleta rotativa para polvos granulados Alarma de Nivel Alto, y Medio Inyectoras y Extrusoras de Plástico Temperaturas de hasta 120ºC. Sensibilidad ajustable

Medidor de nivel vibratorio Sonda en forma de diapasón que vibra a 80 Hz Sonda en forma de diapasón que vibra a 80 Hz Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones se amortiguan Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones se amortiguan Una señal activa un relé Una señal activa un relé Posiciones Posiciones Instalación lateral y roscada a la altura del nivel Instalación lateral y roscada a la altura del nivel Sondas verticales Sondas verticales

Medidor de nivel vibratorio Horquilla vibrante Altas Presiones y Temperaturas. Líquidos muy viscosos. Polvos con tendencia a aglutinarse Gránulos grandes Varilla vibrante sólidos en polvo y granulados gruesos Cal, Arena, Pintura en Polvo, Cereales, Café, Altas presiones y temperaturas

Medidor de membrana sensitiva Consta de una membrana acoplada a la pared del recipiente en el punto en el que se quiere detectar el nivel Consta de una membrana acoplada a la pared del recipiente en el punto en el que se quiere detectar el nivel Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membrana y actúa un conmutador Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membrana y actúa un conmutador Granulometría media y pequeña Granulometría media y pequeña

Medidor de peso Peso  Nivel sólido Peso  Nivel sólido Peso de tolva + contenido Peso de tolva + contenido Células de carga Células de carga Galgas extensiométricas Galgas extensiométricas

Medidor de peso Transductor por presión S2 LOAD STAND LOAD DISC II Célula de Carga de doble cizalladura

Medidor de ultrasonidos

Medidores de nivel de sólidos

Conclusiones Los sensores de nivel permite la Los sensores de nivel permite la medida de niveles en el entorno de instrumentación (depósitos, procesos, envasados, tanques,...) La medida de nivel de líquidos tienen propiedades aplicables que ocupan todo el volumen (superficie enrasada), presión proporcional a la altura, flotabilidad, vasos comunicantes, entre sus inconvenientes: tenemos oleaje, oxidación, fugas, etc. La Medida de nivel de sólidos es más difícil porque no tienen la mayoría de las propiedades aplicables a los líquidos, además tienen otros inconvenientes como la granularidad, dependencia de la humedad, compacidad,etc

Gracias