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M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar
Instrumentos de Medición de NivelVariable de proceso: NIVEL (altura o profundidad)Impacto en la Industrial Funcionamiento correcto deun proceso.Calidad dela producción Balance adecuado dematerias primas o de productosfinalesCosto de laproducción
NIVELCARACTERÍSTICASELÉCTRICAS DELLÍQUIDOPRESIÓNHIDROSTÁTICAMEDIDA DIRECTASONDAMEDIDORMANOMÉTRICOMEDIDOR RESISTIVOCINTA Y PLOMADAMEDIDOR DEMEMBRANAMEDIDOR CONDUCTIVONIVEL DE CRISTALMEDIDOR DE TIPOBURBUJEOMEDIDOR CAPACITIVOFLOTADORMEDIDOR DE PRESIÓNDIFERENCIAL DE DIAFRAGMAMEDIDOR ULTRASÓNICOMEDIDOR DE RADIACIÓNClasificación de los Instrumentosde Medición de NivelMEDIDOR LÁSER
Instrumentos de Medida DirectaVarilla o regla graduada. La determinación del nivel se efectúa por la lectura directa de la longitud mojada porel líquido.Varilla con gancho. Se utiliza en tanques a presión atmosférica y muestra indirectamente la medición cuando elgancho llega a la superficie.Cinta y plomada. Se utiliza cuando la distancia de la superficie a la parte superior del tanque es de difícil acceso.VarillaVarilla con ganchoCinta y Plomada
Instrumentos de Medida DirectaNivel de CristalFlotador con conexión directaNivel de cristal. Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados porprensaestopas que están unidos al tanque, generalmente mediante tres válvulas, dos de cierre de seguridad en losextremos del tubo para impedir el escape de líquido en caso de rotura del cristal y una de purga. Solo permiteindicación local y es susceptible de ensuciarse por lo que solo puede aplicarse en fluidos limpios.Flotador. Consisten en un flotador situado en el seno del líquido y conectado al exterior del tanque, indicandodirectamente el nivel mediante una conexión mecánica, magnética o hidráulica. El flotador puede atascarse en eltubo guía por un eventual depósito de sólidos, ademas puede sufrir daño por caídas abruptas y olas.
Instrumentos de Presión HidrostáticaP h gP: Presiónh: Altura del líquido sobre elinstrumento.1γ : Densidad del líquidog: 9.8 m/s2 aceleración de lagravedad.2ManómetroEl manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h que existe entreel nivel del tanque1y el eje del instrumento 2Medidor manométrico. Consiste en un manómetro conectado directamente a la parte inferior del tanque. Elmanómetro mide la presión debida a la altura del líquido que existe entre el nivel del tanque y el eje delinstrumento. Este instrumento sólo sirve para fluidos limpios, no corrosivos o bien con sólidos en suspensión, yaque el fuelle puede destruirse o bloquearse perdiendo su elasticidad. La medida esta limitada a tanques abiertos yse ve influido por variaciones en la densidad del liquido.
Instrumentos de Presión HidrostáticaMedidor de tipoburbujeoMedidor de tipo burbujeo. Emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través se hace bubujear aire mediante unrotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostáticaejercida por la columna de líquido, es decir, al nivel. Se utiliza en fluidos corrosivos o con sólidos en suspensión. Es demuy fácil mantenimiento.Medidor de presión diferencial. Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que mide la presiónhidrostática en un punto del fondo del tanque. También se emplean en la medida de interfases entre líquidos dediferente densidad, masa y volumen.
Instrumentos por características eléctricas del líquidoMedidor conductivo o resistivo.Consiste en uno o varioselectrodos y un relé que esexcitado cuando el líquidoconductor modifica la impedancia.Se usa tensión alterna para evitaroxidación por electrolisis.Esversátil sin partes móviles pero sucampo de medida esta limitado ala longitud física de los electrodos.Medidor ultrasónico. Se basaen la emisión de un impulsoultrasónico a una superficiereflectante y la recepción deeco del mismo en un receptor.El retardo en la captación deleco depende el nivel deltanque. Los sensores trabajan auna frecuencia de 20Khz.Presentan el inconveniente deser sensibles a la densidad dellíquido y en el caso de espumaproducen lecturas falsas.Medidor de capacitancia. Mide umergido en el líquido y lasparedes del tanque. Presentaerrores por líquidos conductores ,tienen el inconveniente de que latemperatura puede afectar lasconstantes dieléctricas y de queposibles contaminantes se adhieranal electrodo falseando su lectura
Instrumentos por características eléctricas del líquidoMedidor de nivel por microondas. Emplea lapropagación de una onda electromagnética que noes influida por la temperatura ni por las variacionesde densidad que puedan existir sobre el líquido. Laespuma es transparente a un sistema de radar. Unoscilador de estado sólido genera un barrido enfrecuencia de 10 GHz a 11GHz y enfoca la señal sobreel líquido por medio de una antena. La diferencia defrecuencias entre las señales de transmisión yretorno es proporcional al tiempo empleado por lasmismas.Medidor laser. Se usan donde las condiciones son duras ylos instrumentos convencionales fallan. Como en el casode metales fundidos, donde la medida del nivel deberealizarse sin contacto con el líquido y a la mayordistancia posible por las condiciones de calor extremas. Elsistema emite un rayo laser dirigido por reflexión en lasuperficie del metal fundido. El aparato mide el tiempoque transcurre entre el impulso emitido y el impulso deretorno que es registrado en un fotodetector de altaresolución, y este tiempo es directamente proporcional ala distancia del aparato emisor a la superficie.
Selección de los instrumentosInstrumentoRangoPrecisiónPresión BarTemp. CDesventajasVentajasSondaLimitado0.5 %Atm60Manual, sin olas, tanquesabiertosBarato y precisoCristalAltura delTanque-150200Sin transmisiónSeguro, precisoFlotador0-10 m1-2%400250AtascamientoSimple, Independiente dellíquidoManómetroAltura delTanque1%Atm60Tanques abiertos, fluidos limpiosBaratoBurbujeoAltura delTanque1%400200Mantenimiento, contaminacióndel liquidoBarato y versátilPresióndiferencial0,3 m0.15%150200AtascamientoInterfase líquidoDesplazamiento0-25 m0.5%100170Expuesto a CorrosiónFácil limpieza, robustoConductivoLimitado-80200Líquido ConductorVersátilCapacitivo0.6 m1%80-250200-400Recubrimiento del electrodoResistencia, corrosiónUltrasónico0.3 m1%400200Sensible a densidad, espumaTodo tipo de tanque y líquidosRadar0-30 m2,5%--Sensible a la constantedieléctricaLíquidos con espumaRadiación0-2,5 m0.5 %-150Fuente radiactivaSin contacto con el líquidoLáser0–2m0.5 %-1500LáserSin contacto con el liquido
Los medidores de nivel se utilizan enprocesos de líquidos, lodos y sólidos.La selección adecuada del instrumentodependerá del proceso, su corrosión,temperatura, viscosidad, adherencia,rango de medición, propiedadeseléctricas del fluido o sólido, reflexión, etc.Los medidores de nivel de sólidos se utilizan entanques y silos de almacenamiento de materiasprimas, y se clasifican en:Detectores de punto fijo. ProporcionanUna medida en uno o varios punto Fijos.Instrumentos de diafragma, varillaflexible, conductivos, paletas rotativasy ultrasónicosDetectores de nivel continuo. Proporcionanuna medida continua en la altura del tanqueo silo. Instrumentos ultrasónicos, básculas,presión diferencial, radiación y peso móvil.
Evaluación1. ¿Por qué es importante la medición de nivel en la industria?Por el funcionamiento correcto del procesoPor el balance adecuado de materias primas o de productos finales2. ¿Cual es la clasificación de los instrumentos de nivel?De medida directaPor presión hidrostáticaPor características eléctricas del líquido3. ¿Qué desventajas encuentra en usar un instrumento de flotador?Atascamiento del flotador en el tubo guía por un eventual depósito delos sólidos o cristales que el líquido pueda contener y además tubosguía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquidoo ante la caída violenta del líquido en el tanque.4. ¿Se recomienda el uso del medidor manométrico de nivel en tanques conlíquidos de diferente densidad?No
Medidor de tipo burbujeo5. ELemplea un tubo sumergido en el líquido a travédel cual se hace pasa aire mediante un rotámetro con un regulador de caudalincorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostáticaejercida por la columna de líquido, es decir, el nivel.6. De la siguiente figura que parámetros nos puede entregar un instrumento depresión diferencialDensidad rPinf PsupSPTMPTMasa Pi Ps Area media del tan queIPTVolumen hmihiPinf PmediahmiNivel Densidad hiMasaDensidad
7. ¿Que principio empuja hacia arriba un cuerpo sumergido, en el caso de losInstrumentos con flotador?Principio de Arquímides “Tip. Investigue la formula de flotación”8. El vidrio en fusión es líquido y es conductor (sólido es dieléctrico), ¿QuéInstrumento utilizaría para medir nivel en un crisol para vidrio fundido?Medidor de nivel conductivo o resistivo9. ¿El medidor de nivel por capacitancia puede se usado en líquidos conductores yDieléctricos?Si10. ¿Por qué no es recomendable usar los medidores de nivel ultrasónicos entanques con espumas?Por señales falsas producidas por los ecos que genera la capa de espuma11. ¿Qué diferencia encuentra entre la medición de nivel en sólidos y líquidos?
También se emplean en la medida de interfases entre líquidos de diferente densidad, masa y volumen. Instrumentos por características eléctricas del líquido Medidor conductivo o resistivo. Consiste en uno o varios electrodos y un relé que es excitado cuando el líquido conductor modifica la impedancia. Se usa tensión alterna para evitar oxidación por electrolisis. Es versátil sin .
