Medidores de Nivel, un interesante resumen y muy completo

05 Mayo 2010

 

Los medidores de nivel pueden clasificarse en dos grupos generales: directos e indirectos. Los primeros aprovechan la variación de nivel del material (líquido o sólidos granulares) para obtener la medición. Los segundos, usan una variable, tal como presión, que cambia con el nivel del material. Para cada caso, existen instrumentos mecánicos y eléctricos disponibles.

Primara forma:  MEDICIÓN DIRECTA

 

Los primeros dispositivos usados para indicar nivel consistían de tubos de vidrio de modo tal que el operador viese el fluido de proceso. Con el correr del tiempo, los cristales planos del tipo reflexivo o transparente han reemplazado a los anteriores. En el caso de que el fluido sea peligroso (corrosivo, tóxico, etc.) como para emplear vidrio, se utilizan ¡os de tipo Éiagoético, en los cuales un imán instalado en un flotador permite el desplazamiento de un seguidor y este mecánicamente mueve un indicador relacionado a una escala graduada.

 

El empleo de flotadores es muy común, generalmente para acciones de control (interruptores de nivel). Del mismo modo los despSazadores, tienen acciones similares a los flotadores o boyas, con la diferencia que su movimiento, es más restringido. Cuando el nivel de líquido cambia, la cantidad cubierta por el desplazador, va creciendo a medida que este es sumergido. La fuerza es transferida a un sistema neumático a través de un eje y de allí al indicador.

 

Flotadores y transmisores

 

El método de contacto puede ser empleado para sólidos granulares o para líquidos; en estos casos se emplea una pesa o un flotador respectivamente. El inicio de medida se da por un pulsador o un temporizador, para poner la pesa o flotador conectado a un cable, en reposo sobre el material. Lo que se sensa realmente es la variación de la tensión del cable cuando se entra en contacto con los sólidos granulares o el líquido a medir.

 

La indicación del nivel se da por intermedio de un circuito eléctrico asociado al motor que sube y baja el cable. Los  sondas  eléctricas  propiamente  dichas,  emplean  métodos conductivos, capacitivos y ultrasónicos para medición de nivel.

 

A causa de la distancia de los electrodos, la sonda de conductividad se asemeja a una bujía. Estos dispositivos son usados con líquidos conductores. Los electrodos se alimentan con corriente continua, siendo montados dentro del recipiente contenedor del líquido; cuando el líquido: toma contacto con cualquiera de los electrodos, una corriente eléctrica fluye entre el electrodo y tierra. Este método cuando se usa para algún tipo de control, es por lo general para actuar sobre una bomba.

 

Figura 7. Sensor de Nivel por conductividad

 

 

El método capacitivo utiliza una sonda como una de las placas de un condensador, siendo la otra placa el contenedor mismo. El material entre ellos, viene a ser dieléctrico. El cambio de nivel origina un cambio en la salida del circuito electrónico, proporcional al cambio de la capacidad por lo que este método es de indicación continua del nivel a diferencia del conductivo que sería entonces, uno discreto.

 

figura 8. Sensor- Transmisor Capacitivo

 

Los medidores del tipo ultrasónico se usan tanto para medición continua, como discreta de nivel, aunque generalmente su uso está dado en acciones de alarma. En todos los diseños, se genera una señal en frecuencia y la interrupción o detección de la señal generada es la base para una acción de control (detectores discretos). En medición continua, se mide el tiempo transcurrido entre la emisión de la señal y la recepción de la reflejada.

 

Figura 9 Medición por ultrasonido

 

 

 

La otra forma: MEDICIÓN INDIRECTA

 

Varios tipos de dispositivos de medición indirecta de nivel son en efecto sensores de presión hidrostáticos. El más sencillo consiste en un manómetro ubicado en el nivel cero de un contenedor de líquido. Cualquier incremento de nivel causa un aumento de la presión hidrostática, la cual es medida con el manómetro. La escala del manómetro es graduada en unidades de nivel.

 

En el caso de método de burbujeo, se ; utiliza una tubería conectada verticalmente en el contenedor. El extremo con abertura de la tubería es ubicado en el nivel cero del contenedor. El extremo es conectado a un suministro de aire. Cuando se va a hacer la medición de nivel, el suministro de aire es regulado para que así la presión sea ligeramente más alta que la presión hidrostática. Este punto se encuentra al observar burbujas saliendo por el extremo inferior del tubo. Se lee entonces en el manómetro la indicación de nivel (pies, pulgadas, galones, etc.).

 

Un instrumento muy popular que utiliza el método por presión hidrostática es el transmisor de presión diferencias; en realidad, este envía una señal normalizada proporcional a la diferencia de dos presiones, una debida al líquido cuyo nivel se desea   determinar  (entrada   alta)  y  otra   debida  a   la   presión atmosférica (entrada baja), siempre y cuando sea un sistema abierto (tanque abierto a la atmósfera). Para el caso de tanques cerrados, la entrada "baja" debe conectarse ya sea directamente en contacto con el gas encerrado en el extremo superior del depósito o utilizando un fluido de sello. En todo caso, la calibración adecuada permitirá una señal de salida (electrónica o neumática) proporcional al nivel.

 

Figura 10 Medición con transmisor de presión diferencial

 

Los dispositivos radliactiwos también pueden ser utilizados tanto para medición discreta como continua de nivel. Se utilizan fundamentalmente cuando el material a ser medido es muy corrosivo, cuando las temperaturas en el punto de medición durante el proceso son muy altas, o en general, cuando la situación no permite la instalación de elementos primarios dentro del recipiente de almacenamiento. En la aplicación de medición discreta o mejor dicho para detectar un determinado punto, la fuente radiactiva y su receptor, se montan a ambos lados del tanque al nivel deseado para la detección. Cuando el material se interpone entre el emisor y el receptor, se corta el suministro del material hacia el recipiente. En la aplicación que requiere una medición continua del nivel por este mismo método, se utilizan varias fuentes radiactivas y uno o más detectores.

 

Figura 11 Método por radiactividad

 

 

Otro método indirecto para determinar el nivel de los materiales es medir el peso de los mismos, en forma mecánica o eléctrica. Los sistemas eléctricos utilizan las llamadas celdas de cargas basadas en galgas extensiométiicas (ya mencionadas anteriormente). A medida que las celdas son comprimidas por ei peso del material dentro del recipiente, también cambia la resistencia de ias galgas y por lo tanto varía la señal eléctrica a la salida del puente de Wheatstone usado en la medición. La medición puede ser analógica o digital y la escala estará calibrada en unidades de nivel.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

Sitio Web: instrumentacionycontrol.net/foros/ Email Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.