Tranductores de Nivel

8/18/2019 Tranductores de Nivel

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CAPITULO VI

TRANSDUCTORES DE NIVEL

6.1 CONCEPTOS BÁSICOS

Densidad: Se define como la relación de la masa por unidad de volumen.

V

m=δ

Peso especíico: Es la relación del peso por unidad de volumen.

g V

g m

V

W e ⋅=

⋅

== δ ρ

Densidad !e"a#i$a: La densidad relativa de una sustancia es la relación de sudensidad con respecto a la del agua.

P!esi%n de &n "&ido: Se define como la razón de la fuerza normal dF, ejercida sobreuna pequeña superficie dA. Si la presión es la misma en todos los puntos de una

superficie plana finita de rea A, se tiene!

A

F

dA

dF P ==

La presión en el interior de un l"quido no es siempre la misma, depende de la

profundidad, esto es, la altura comprendida entre un punto cualquiera del l"quido # el

nivel de la superficie.

Seg$n el principio de %ascal!

h g Ph

Ph P P

⋅⋅=

+=

δ

´

&onde! %' ( presión en la superficie del l"quido

%) ( presión )idrosttica

In#e!icie! *orde o frontera del l"quido contenido en un recipiente.

6.' PRINCIPIOS PARA LA (EDICION DE NIVEL

El t+rmino medición de nivel se refiere a la detección de niveles de materiales en

contenedores, tuber"as # recipientes. Los materiales pueden ser l"quidos,

suspensiones, polvos # sólidos granulares. En muc)os casos, el nivel es una medición

indirecta para el volumen o la masa. La medición ms sencilla es la detección del nivel

de l"quido en un recipiente estacionario en condiciones estticas sin flujo- # a una

temperatura constante. En el caso ms general, la medición de nivel consiste en la

detección de una interficie, tal como l"quidogas, l"quidol"quido o l"quidosólido. El

problema de detección se vuelve dif"cil cuando la interficie no est bien definida, como


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en el caso de un l"quido espumante, en ebullición, agitación. Estos problemas )an

conducido al desarrollo de una gran variedad de transductores de nivel.

Se )ace una distinción entre m+todos por contacto, en los que el transductor se

encuentra total o parcialmente inmerso en el fluido de trabajo, # mediciones sin

contacto, en las que todo el transductor se encuentra fuera del recipiente cu#o nivel seest midiendo.

6.) (EDIDORES DE NIVEL DE LI*UIDOS

/peran de tres maneras! midiendo directamente la altura del l"quido sobre una l"nea

de referencia, la presión )idrosttica o aprovec)ando las caracter"sticas el+ctricas del

l"quido.

6.).1 Ins#!&+en#os de +edida di!ec#a

En este grupo se encuentra la sonda varilla graduada-, cinta # plomada, nivel de

cristal e instrumentos de flotador.


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6.).' Ins#!&+en#os ,asados en "a p!esi%n -id!os##ica

Se dividen en! medidor manom+trico, de membrana, tipo burbujeo # de presión

diferencial de diafragma.

(edido! +ano+/#!ico: 0onsiste de un manom+trico conectado directamente a laparte inferior del tanque. El manómetro mide la presión debida a la altura del l"quido )

que e1iste entre el nivel del tanque # el eje del instrumento. El campo de medida es

bastante pequeño, de modo que el manómetro empleado utilizado tiene un elemento

de medida tipo fuelle. El instrumento sirve solo para l"quidos limpios #a que si es

corrosivo, coagula o tiene sólidos en suspensión, el fuelle puede destruirse o bien

bloquearse perdiendo su elasticidad. La medida est limitada a tanques abiertos # el

nivel viene influido por variaciones de densidad del l"quido.

(edido! de +e+,!ana: 2tiliza una membrana conectada con un tubo estanco alinstrumento receptor. La fuerza ejercida por la columna del l"quido sobre el rea de la

membrana comprime el aire interno a una presión igual a la ejercida por la columna del

l"quido. El volumen de aire interno es relativamente grande, por el cual el sistema est

limitado a distancias no ma#ores a 34m debido a la compresibilidad del aire. 5iene una

precisión de 6 3 7 # puede trabajar a temperaturas )asta 89 :0, es delicado #a que a

cualquier pequeña fuga del aire contenido en el diafragma destruir"a la calibración delinstrumento.


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(edido! #ipo ,&!,&0eo: Emplea un tubo sumergido en el l"quido por donde se )aceburbujear aire mediante un rotmetro con un regulador de caudal incorporado. La

presión del aire en la tuber"a equivale a la presión )idrosttica ejercida por la columna

de l"quido, es decir, al nivel. La tuber"a empleada tiene el e1tremo biselado para

facilitar la formación de burbujas. El manómetro receptor puede colocarse )asta

distancias de ;99 m el sistema puede emplearse tambi+n en tanques cerrados. %uede

utilizarse otro tipo de gases e incluso l"quido como fluido de purga. Este m+todo es

eficiente en el caso de l"quidos altamente corrosivos o con sólidos en suspensión # en

emulsiones.


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6.).) Ins#!&+en#os ,asados en "as ca!ac#e!ís#icas e"/c#!icas de" "í&ido

(edido! de" ni$e" cond&c#i$o o !esis#i$o: 0onsiste en uno o varios electrodos # unrel+ el+ctrico o electrónico que es e1citado cuando el l"quido moja a dic)os electrodos.

El l"quido debe ser lo suficientemente conductor como para e1citar el circuito

electrónico, # de este modo el aparato puede discriminar la separación entre el l"quido# su vapor. La impedancia m"nima es del orden de los ;9 >?@cm, # la tensión de

alimentación es alterna para evitar fenómenos de o1idación en las sondas por causa

de la electrólisis. 0uando el l"quido moja los electrodos se cierra el circuito electrónico

# circula una corriente segura del orden de los ; mA. El rel+ electrónico dispone de un

temporizador de retardo que impide su enclavamiento debido a la agitación del l"quido

o a cualquier perturbación momentnea. El instrumento se emplea como detector de

niveles discretos.

(edido! de ni$e" po! capacidad: >ide la capacitancia del condensador formado por el electrodo sumergido en el l"quido # en las paredes del tanque. La capacidad del

conjunto depende linealmente del nivel del l"quido.

En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal # la capacidad total del

sistema se compone de la del l"quido, la del gas superior # la de las cone1ionessuperiores. En fluidos conductores con una conductividad m"nima de 399u?@cm ; el

electrodo est aislado con teflón. La precisión es de 6 37, se caracterizan por no tener

partes móviles, son ligeros, presentan una buena resistencia a la corrosión # son de

fcil limpieza. Su campo de medida es prcticamente ilimitado. 5ienen el inconveniente

de que la temperatura puede afectar las constantes diel+ctricas # de que los posibles

contaminantes contenidos en el l"quido pueden ad)erirse al electrodo variando su

capacidad.


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Senso!es de ni$e" &"#!as%nicos! Se basan en la emisión de un impulso ultrasónico auna superficie reflectante # la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo

en la captación del eco depende del nivel del tanque. 0on aparatos electrónicos se

mide el tiempo que la onda requiere para ir # regresar de la interficie. Los sensores

trabajan a una frecuencia de ;9 =z, estas ondas atraviesan con cierto

amortiguamiento o refle1ión el medio ambiente de gases o vapores # se reflejan en lasuperficie del sólido o el l"quido. %ueden servir para mediciones continuas o discretasB

su precisión est en el orden del 6 3 7 a 6 C 7. Son adecuados para todos los tipos

de tanques abiertos o cerrados- # de l"quidos o fangos. %resentan el inconveniente de

ser sensibles a la densidad de los fluidos # de dar señales erróneas cuando la

superficie del l"quido no es n"tida como el caso de un l"quido que forme espuma.


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Senso!es de ni$e" po! !adiaci%n n&c"ea!: 0onsisten de un emisor de ra#os gammamontado verticalmente en un lado del tanque # con un contador Deiger que transforma

la radiación gamma recibida en una señal el+ctrica de corriente continua. 0omo la

transmisión de ra#os gamma es inversamente proporcional al nivel del l"quido #a que

el material absorbe parte de la energ"a emitida. 0omo desventajas figuras el blindaje

de la fuente # el cumplimiento de las le#es sobre protección de radiación. Se aplicapara recipientes completamente )erm+ticos. Su precisión es de 69.47 a 6;7, puede

emplearse para todo tipo de l"quidos, #a que no est en contacto con el proceso. Su

lectura viene influida por el aire o gases disueltos en el l"quido. Es ventajoso cuando

e1isten presiones elevadas en el interior del recipiente.

Senso!es de ni$e" po! "se!: En aplicaciones donde las condiciones son mu# duras,# donde los instrumentos de nivel convencionales fallan, encuentra su aplicación el

medidor de lser. La medida del nivel debe realizarse sin contacto con el l"quido # a la

ma#or distancia posible por e1istir unas condiciones de calor e1tremas. El sistemaconsiste en un ra#o lser enviado a trav+s de un tubo de acero # dirigido por refle1ión

en un espejo sobre la superficie del metal fundido. El aparato mide el tiempo que

transcurre entre el impulso emitido # el impulso de retorno que es registrado en un

fotodetector de alta resolución, # este tiempo es directamente proporcional a la

distancia del aparato emisor a la superficie del metal fundido. 2n microprocesador

convierte este tiempo al valor de la distancia a la superficie del metal en fusión, es

decir, da la lectura del nivel.


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6.2 (EDIDORES DE NIVEL DE SOLIDOS

En los procesos continuos, la industria )a ido e1igiendo el desarrollo de instrumentos

capaces de medir el nivel de sólidos en puntos fijos o de forma continua, en particular

en tanque o silos destinados a contener materias primas o productos finales.

%ara el efecto los sistemas ms empleados son el diafragma, cono suspendido, varilla

fle1ible, medidor conductivo, ultrasónicos, radiactivos, ópticos, lser, etc. Los mismos

que son una conjugación de los sistemas antes analizados.

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