Hector Carrasco

Hector Carrasco

En este último capítulo sobre medición de nivel, les conversare sobre aquellos equipos que no son de uso común, pero que tienen uso importante dentro de las aplicaciones industriales. Estos equipos, suelen ser más que nada como limites de indicación de nivel, quiere decir que cuentan con salidas digitales del tipo power system, field system, o solo una indicación local, además, la mayoría de la veces son de construcción  robusta, para aplicaciones agresivas en los procesos, o donde es imposible poder tener una medición  de tipo analógico o de precisión.

Estos equipos por lo general son del tipo ciego o sin indicación local, ya que también se pueden encontrar en lugares que no son de fácil acceso.

 

SW de Nivel de dos puntos

 

Este equipo que es de salida digital, nos puede ayudar para la medición de nivel, solo como salida de contacto y presenta solo dos indicaciones validas, puede ser una para ON y la baja para OFF, activar y detener una bomba de succión, o un silo  donde el material a medir es de una alta corrosión, además cuenta con un contacto que permite activar una bocina que nos servirá como alarma, en el caso que queramos ocupar este sistema como alarma.

 

 

Este es una claro ejemplo de un SW de nivel para un silo, donde el elemento sensor genera un campo que es perturbado por el medio externo y a través de su electrónica de amplificación es capaz de poder generar la activación de un contacto de control.

A través de esta imagen podes ver, según su fabricante, la forma de instalación de este dispositivo en la pared de un silo, un estanque o una descarga de una piscina.

Tenemos que tener en cuenta que las salidas de control deben ser en 120 VAC, normalizada para poder acceder a un PLC o DCS que tenga la posibilidad de accionar una salida de control para lo que el configurador de sistema proponga.

El siguiente equipo es del tipo SW por presión

 

Eso significa que cuando el nivel de un material a medir, se apoya sobre la superficie de contacto o plato de detección, este puede activar un contacto en forma interna como salida de control nuevamente.

En este caso y como en todos los demás está claramente definido que son equipos que solo activan contactos, una salida digital, NUNCA ANALOGICA.

 

Ejemplo de SW de nivel con superficie de deteccion, el material llega al nivel de la cara del sensor y este activa el contacto de salida.

 

Los mismos sensores pero con la aplicación de SW de medición de nivel en estanque.

 

Aplicación de SW de nivel para condiciones en las cuales no se puede tener una medición interna, por la agresividad del proceso, como por ejemplo, gases tóxicos, alta presión, alta temperatura, etc.

 

Este sistema nos permite poder detectar un nivel que tiene una alimentación del proceso muy variable y de  carga en grandes volúmenes, es posible instalarlo en aquel lado por donde no se desplaza el material de alimentación al estanque, además provee una salida digital y cuenta con alimentación externa que permite girar su elice, esta al encontrar resistencia al desplazamiento forzara, con su torque, un contacto unido mecánicamente a este dispositivo.

 

 

Cada uno de los ejemplos demostrados anteriormente son equipos que no son de uso común pero que tiene una aplicación muy frecuente, por su costo, fácil instalación, robustez, etc.

Siempre se debe tener en cuenta que cuando se realiza mantención a cada uno de los equipos de medición siempre es importante que las indicaciones de los fabricantes sean tomadas en cuenta para su instalación, mantención y forma de trabajo, esto nos permitirá una vida útil prolongada, que cumple con las prestaciones que dice hacer y no causara daño a las personas ni al proceso ni al medio ambiente.

Como instrumentista, el cuidado de hacer un trabajo bien hecho y a la primera debe ser la forma de trabajar.

 

Cualquier Consulta al mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

Twitter: @instrumentacion

 

Gracias

 

 

3° Entrega Medición de Nivel, Radar
Al comenzar esta tercera entrega, quisiera comentar aquellos aspectos positivos y negativos del sensor de nivel Ultrasónico, esto para poder llevarnos a la decisión de ocupar un sensor de nivel tipo radar.
El medidor de nivel tipo ultrasónico, como ya habíamos comentado, ocupa un principio mecánico de funcionamiento, esto debido a que desplaza el medio por el cual se traslada, tiene sus aspectos favorables,  bajo costo comparativo, fácil instalación, configuración rápida, definido para varios rangos de trabajo, según el sensor a ocupar, fácil mantención, fácil cableado, diferentes tipos de rangos para alimentación eléctrica, etc.
De los inconvenientes que presentan, uno de los más importantes, se ven perjudicados por el polvo en suspensión, vapores y cualquier material particulado en suspensión, la precisión de trabajo o la que se quiere buscar.
Cada una de lo visto anteriormente nos lleva a buscar una posibilidad más, RADAR que se ajusta a aquellas necesidades de procesos más agresivos con respecto a material particulado, gases, vapores o cualquier otro medio de contaminación, por llamarlo de alguna forma, que no permita una medición libre entre el sensor y la superficie a medir.
Un factor importante a considerar, tanto en aplicar o no, es la presión a la cual se encuentra sometido el sensor, MAXIMO 3 BAR, y como límite inferior, MINIMO 1 ATM.
Bueno, frente a estas limitante, que solo lo dirá el proceso, debemos tener otra alternativa para poder medir en otro ambiente más agresivo o con otras características y llegamos al MICROONDAS o Ondas de RADAR.
Principio de Medición por Microondas
Tiempo de desplazamiento, nuevamente, es lo que nos permite realizar una medición de nivel, pero en este caso en vez de tener un Pulso mecánico, tendremos un Impulso de Microondas que es emitido y recibido por una trompeta.
RADAR= Detección y Localización por Radio
Emitimos un pulso de aprox 0,8 ns de duración que es emitido y recibido por la Trompeta. Un punto importante a considerar el que este pulso viaja a la velocidad de la LUZ. Otro factor importante es con respecto a las personas, su baja potencia de radiación es segura para estanques metálicos y no metálicos, y además, sin riesgos para las personas.
Tampoco se ven afectados por temperatura, condiciones de alta presión o vacio, presencia de polvo o vapores.
Un factor importante que se debe considerar es la Impedancia del medio que reflejara la señal, esta debe ser, en lo posible, superior a 10 mS/cm. Existen modelos para valores inferiores, pero nunca menor a 1,4 mS/cm.
NOTA: existen tablas que nos dicen las impedancias de los materiales a medir, que viene con cada equipo, según la marca.
Las siguientes imágenes nos muestran un sensor de nivel de tipo radar
Este equipo se ocupa donde las características del proceso no permiten ocupar un sensor de nivel ultrasónico, ya que la cantidad de polvo es muy superior a lo normal, se debe tomar en cuenta que un nivel de aproximadamente 15 m ya no es posible ver el fondo del silo en condiciones normal de trabajo.
Esta es la imagen muestra la corneta o Horn, donde se concentra la salida de la onda electromagnética, la consideración importante que debe tener este equipo es que, como se dijo, la señal es de tipo electromagnética, por lo tanto el polvo al hacer ingreso al Horn, existe una perturbación de tipo eléctrico por lo tanto perturba la señal de medición.
Por lo tanto los equipos cuentan con una toma de ¼ NPT, mayoritariamente, para la instalación de tubing neumático, que se alimenta con 15 PSI con el propósito de tener un suministro de aire desde el interior al exterior, o sea, una presurización de la corneta y expulsar el aire, impidiendo que ingrese polvo a su interior y cause ruido eléctrico.
La limpieza del equipo es lo más importante, solo su interior. Los equipos son sellados, sin indicación local, ya que solo tiene indicación remota. Para esta aplicación extrema.
Espero con estos datos haber entregado información práctica con respecto a estos equipos, cualquier duda o consulta
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Twitter: @instrumentacion

 

Al comenzar esta tercera entrega, quisiera comentar aquellos aspectos positivos y negativos del sensor de nivel Ultrasónico, esto para poder llevarnos a la decisión de ocupar un sensor de nivel tipo radar.

 

El medidor de nivel tipo ultrasónico, como ya habíamos comentado, ocupa un principio mecánico de funcionamiento, esto debido a que desplaza el medio por el cual se traslada, tiene sus aspectos favorables,  bajo costo comparativo, fácil instalación, configuración rápida, definido para varios rangos de trabajo, según el sensor a ocupar, fácil mantención, fácil cableado, diferentes tipos de rangos para alimentación eléctrica, etc.

 

De los inconvenientes que presentan, uno de los más importantes, se ven perjudicados por el polvo en suspensión, vapores y cualquier material particulado en suspensión, la precisión de trabajo o la que se quiere buscar.

 

Cada una de lo visto anteriormente nos lleva a buscar una posibilidad más, RADAR que se ajusta a aquellas necesidades de procesos más agresivos con respecto a material particulado, gases, vapores o cualquier otro medio de contaminación, por llamarlo de alguna forma, que no permita una medición libre entre el sensor y la superficie a medir.

 

Un factor importante a considerar, tanto en aplicar o no, es la presión a la cual se encuentra sometido el sensor, MAXIMO 3 BAR, y como límite inferior, MINIMO 1 ATM.

 

Bueno, frente a estas limitante, que solo lo dirá el proceso, debemos tener otra alternativa para poder medir en otro ambiente más agresivo o con otras características y llegamos al MICROONDAS o Ondas de RADAR.

 

Principio de Medición por Microondas

Tiempo de desplazamiento, nuevamente, es lo que nos permite realizar una medición de nivel, pero en este caso en vez de tener un Pulso mecánico, tendremos un Impulso de Microondas que es emitido y recibido por una trompeta.

 

RADAR= Detección y Localización por Radio

 

Emitimos un pulso de aprox 0,8 ns de duración que es emitido y recibido por la Trompeta. Un punto importante a considerar el que este pulso viaja a la velocidad de la LUZ. Otro factor importante es con respecto a las personas, su baja potencia de radiación es segura para estanques metálicos y no metálicos, y además, sin riesgos para las personas.

 

Tampoco se ven afectados por temperatura, condiciones de alta presión o vacio, presencia de polvo o vapores.

 

Un factor importante que se debe considerar es la Impedancia del medio que reflejara la señal, esta debe ser, en lo posible, superior a 10 mS/cm. Existen modelos para valores inferiores, pero nunca menor a 1,4 mS/cm.

 

NOTA: existen tablas que nos dicen las impedancias de los materiales a medir, que viene con cada equipo, según la marca.

 

Las siguientes imágenes nos muestran un sensor de nivel de tipo radar

 

Este equipo se ocupa donde las características del proceso no permiten ocupar un sensor de nivel ultrasónico, ya que la cantidad de polvo es muy superior a lo normal, se debe tomar en cuenta que un nivel de aproximadamente 15 m ya no es posible ver el fondo del silo en condiciones normal de trabajo.

 

Esta es la imagen muestra la corneta o Horn, donde se concentra la salida de la onda electromagnética, la consideración importante que debe tener este equipo es que, como se dijo, la señal es de tipo electromagnética, por lo tanto el polvo al hacer ingreso al Horn, existe una perturbación de tipo eléctrico por lo tanto perturba la señal de medición.

 

 

Por lo tanto los equipos cuentan con una toma de ¼ NPT, mayoritariamente, para la instalación de tubing neumático, que se alimenta con 15 PSI con el propósito de tener un suministro de aire desde el interior al exterior, o sea, una presurización de la corneta y expulsar el aire, impidiendo que ingrese polvo a su interior y cause ruido eléctrico.

 

 

La limpieza del equipo es lo más importante, solo su interior. Los equipos son sellados, sin indicación local, ya que solo tiene indicación remota. Para esta aplicación extrema.

 

Espero con estos datos haber entregado información práctica con respecto a estos equipos, cualquier duda o consulta escribir a:

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Estos equipos basan su medición de nivel en un fenómeno mecánico llamado Piezoelectrico, esto significa que tenemos un cristal que al ser sometido a un voltaje, este comienza a vibrar emitiendo pulsos, estos son emitidos desde el sensor de nivel y este, a la vez, se transforma en receptor, y el tiempo que demoran en recorrer esa distancia es el equivalente al nivel, o sea la medida de la separación entre el sensor y la superficie a medir.

 

Dentro de las mediciones por ultrasonido, debemos tener claro si mediremos nivel, eso significa que desde una cota cero para arriba, o espacio, que es desde la superficie del sensor hasta la superficie del material a medir.

 

CABEZALES DE SENSORES ULTRASONICOS

En la Figura N° 1 se encuentra el material piezoelecrico que emite los pulsos y el receptor que detecta el retorno.

 

 

Cada equipo trae tablas que definen las características de la superficie a medir, el medio de propagación de la onda mecánica ( Onda de Sonido), características del estanque donde se encuentra inserto, forma, material, etc. Alguna veces  la altura del proceso con respecto al mar. También tienen en forma interna sensores de temperatura, esto permite realizar cálculos para corregir cambios en la velocidad del Sonido (Esta será una constante que permanecerá por mucho tiempo = 343,2 m/s a 20°C).

 

Estos Instrumentos, independiente de su robustez, presentan algunos inconvenientes, se ven afectados en la medición por obstáculos en su área de mapeo, por lo tanto se deben tener algunas consideraciones para su montaje.

 

La Figura N°2  nos muestra, que debemos hacer y que NO debemos, para lograr una buena medición.

 

 

La Instalación de este equipo, en el 99% de los casos, debe ser en forma perpendicular a la superficie a medir, si esto no fuera posible, se debe tener la precaución de que la superficie en la cual se va a medir sea la de mayor área posible. Se debe recordar que cada equipo presenta un ángulo de ataque y la superficie que presenta mayor acercamiento a la cara del sensor  será medida, y si no es la que necesitamos nos llevara a errores en la medición entregando los llamados ECOS FALSO.


Ahora que ya contamos con los conocimientos básicos para poder definir una buena instalación lo que veremos ahora es poder trabajar con un sensor de nivel instalado, el cual nos presenta problemas de funcionamiento.

 

Cada equipo tiene una configuración básica y avanzada, que asumimos ya instalada, que se encuentra operativo. También debemos saber que cada fabricante entrega un manual que presenta los problemas y soluciones que más a menudo se puede presentar.

 

Crearemos un listado de las fallas más comunes y entregare la respuesta que mayor probabilidad de un buen resultado.

 

-Falla en la Indicación de Nivel, esto significa que lo que indica el display no es el real


Simplicidad puede ser la solución para cada problema, que ve el quipo?, esta suelto?, cables al descubierto?, El equipo está limpio?, esta firme?, la superficie de medición es Libre de interferencias intermedias?

 

Resp: Verificar que la membrana del sensor se encuentre libre de impurezas y material adherido, aunque algunos equipos son capaces de compensar esta debilidad siempre es importante ayudar a que este despejada.

Resp: Verificar con la yema de los dedos que los pulsos estén presente en la membrana del sensor, estos deben emitir los pulsos en forma periódica.

Resp: Verificar que no existan ningún cable sin su protección o perdida de aislación, se debe recordar que necesitamos, en algunos casos, un gran voltaje (aprox 500 Volts) para crear los pulsos en el Piezoelectrico.

Resp: Verificar que el diafragma del sensor no se encuentre con rasgaduras o cortes, esto deforma los pulsos.

Resp: Verificar que el espacio de medición no se encuentre con algún obstáculo de interferencia, algunos equipos nos permiten en su configuración poder suprimir los obstáculos para no perturbar la medicion

Resp: Verificar que le voltaje de alimentación sea el definido por el fabricante, Fase-Neutro-Tierra

 

Figura N°3 SENSOR CON MATERIAL ADHERIDO.

 

 

Estos son claros ejemplos que para un problema determinado podemos ver varias soluciones. Podemos comenzar a ver algunas otras soluciones para diferentes tipos de Marcas que serán específicas.

 

Si existe algún punto que no tome en consideración o tema puntual, por favor hacerlo llegar a:

Mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.  y lo veremos

Twitter: @instrumentacion