CONTROL DE NIVEL

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Preparado por: Edwin Mendoza

04/21/23

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MEDICION DE NIVEL

Requerimientos Tecnologias Seleccion Medición principio mecánicos Medición por tiempo de viaje Medición por cambio eléctrico Medición por radiación

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Medición continua * Indicación * Control Continuo * Control de parada

Medición Discreta * Alarmas * Interruptores * Control On-off

Plano de Referencia * Supresión * ElevaciónMonitoreo o Control

Discreta

Parada

REQUERIMIENTOS PARA LA MEDICION DE NIVEL

Supresión o Elevación

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REQUERIMIENTOS PARA LA MEDICION DE NIVEL

CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO * Densidad, Gravedad Especifica * Conductividad, Viscosidad

CONDICCIONES DEL TANQUE * Tanque presurizado, tanque abierto * Techo flotante, Geometria

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TECNOLOGIAS D E MEDICION

CAMBIOS MECANICOS

Desplazador * Barra de torsión * LVDT (Transformador diferencial variable lineal)

Presión * Presión Hidrostatica * Presión diferencial con Supresión * Presión diferencial con Elevación * Presión diferencial con pierna seca * Presión diferencial con pierna humeda

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TECNOLOGIAS D E MEDICION

TIEMPO DE VIAJE

Radar Sonda Guiada Magnetorestrictivo

CAMBIO ELECTRICO

Capacitivos

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TUBO DE TORSION

PRINCIPIO DE OPERACIONUn cambio en el nivel del líquidoproduce un cambio en el peso del desplazador, incrementando o decre-mentando la carga del torque en elTubo de torsión. Este cambio es directamente proporcional al cambiode nivel y a la gravedad especificadel fluido. El resultado del movi-miento del tubo de torsión produceun movimiento angular que es trans-mitido a un control neumático o eléctronico para medir nivel.

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TRANSFORMADOR DIFERENCIAL VARIABLE LINEAL

PRINCIPIO DE OPERACIONUn cambio en el nivel del líquidoproduce un cambio en el peso del desplazador, incrementando o decre-mentando la carga del un resorte.Este cambio produce un movimientoEn el núcleo que se encuentra dentrode la LVDT. Esta variación produceun cambio de voltaje proporcionalal desplazamiento del desplazadorque es convertido y amplificado aa una señal de corriente analoga DC.

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Wiredrum

Electriccompartment

Bracket

Plasticbearing

Drumshaft

DriveMotor

Plasticbearing

Hallsensor

InnerMagnet

OuterMagnet

PRESION HIDROSTATICA

PRINCIPIO DE OPERACIONEl transmisor tiene un sensor capacitivo variable. La diferencialde capacitancia entre el sensor del diafragma y las placas del capacitores convertido en una señal eléctricael cual pasa por un oscilador deVoltaje, un demodulador y finalmenteal convertidor de corriente de salidaanaloga de referencia generalmente de4 a 20 mA.

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h=80”g=0.6

PRESION HIDROSTATICA CON SUPRESION

h1=20”

Supresión de zero = SzSz = h1*g1Sz = 20”*1.1Sz = 22” H2OSpan = SS = h*gS = 80*0.6S = 48” H2OCalibración del TX.LRV = Sz = 22” H2OURV = Sz+S = 22”H2O+48”H2O = 70”H2O

g1=1.1

1111

h=80”

h1=20”

PRESION HIDROSTATICA CON ELEVACION

Elevación de zero = SzSz = -h1*g1Sz = -20”*1.1Sz = -22” H2OSpan = SS = h*gS = 80*0.6S = 48” H2OCalibración del TX.LRV = Sz = -22” H2OURV = -Sz+(S) = -22”H2O+48”H2OURV = 26”H2O

g1=1.1

h=80”g=0.6

PRESION DIFERENCIAL CON PIERNA HUMEDA

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h1=120g1=1.1

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PRESION DIFERENCIAL CON PIERNA HUMEDA

Supresión de zero = SzSz = -h1*g1Sz = -120”*1.1Sz = -132” H2O

Span = SS = h*gS = 80*0.6S = 48” H2O

Calibración del TX.LRV = Sz = -132” H2OURV = -Sz+(S) = -132”H2O+48”H2OURV = -84”H2O

CONSIDERACIONES

El uso de pierna humeda para lamedición de nivel se fundamenta een tanques donde hay posibilidadde la presencia de vapores que se puedan condensar e igualmente enlíquidos muy viscosos donde se pueda producir adherirse a lascamaras del instrumento. Para este último caso se recomienda usar tanques de sello).

h

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PRESION DIFERENCIAL CON PIERNA SECA

h=32g=0.6

S= h*gS = 32”0.6S = 19.2” H2O

LRV=ZURV=S

S = Span

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h=80”g=0.6

PRESION DIFERENCIAL CON CAPILAR

h1=120”g1=1.1

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Supresión de zero = SzSz = -h1*g1Sz = -120”*1.1Sz = -132” H2O

Span = SS = h*gS = 80*0.6S = 48” H2O

Calibración del TX.LRV = Sz = -132” H2OURV = -Sz+(S) = -132”H2O+48”H2OURV = -84”H2O

CONSIDERACIONES

Los cálculos establecidos para celdas de presión diferencial son realizados para celdas queno tienen protocolo Hart. para celdas con protocolo Hartsolo se necesita conocer el span. Se cargan los valores de LRV y URV. Con las dos camaras a la atmofera, con el Hart serealiza un ajuste de zero.los nuevos valores de LRV y URV son ajustados automaticamente corrigiendo la supresión o elevación según sea el caso.

PRESION DIFERENCIAL CON CAPILAR

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h = 32” H2Og1 = 0.6g2 = 1

Zero = ZZ = h1 * g1 Z = 32” H20 * 0.6Z = 19.2 H20

Span = SS = h * g2S = 32” H20 * 1S = 32” H2O

MEDICION DE NIVEL PARA INTERFASE CON DESPLAZADOR

CONSIDERACIONES

** Para realizar el ajuste de cero, se llena con agua hasta una altura de 19.2” H20. Se toma como referencia el centro de la toma inferior.

** Para realizar el ajuste de span, se llena con agua hasta una altura de 32” H2O. Se toma como referencia el centro de la toma superior.

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NIVEL MAGNETO RESTRICTIVOS

Preparado por: Edwin Mendoza

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Un flotador instalado dentro del cámara del transmisor, con un peso calculado para la gravedad especifica del fluido se desplaza Hacia arriba o hacia abajo dentro de la cámara no magnéticamientras el fluido se Eleva o desciende con los cambios de nivel dentro de la cámara.

Un pulso de baja potencia el cual es generada por la electrónicay viaja a través de la varilla magneto Restrictivo. Un retorno de señal es Generada desde la precisa localización donde el campo magnético del LMI es Interceptado por la varilla. El tiempo trascurrido es exactamente medido desde que es generadoel pulso y cuando la señal acústica es retornada. Esta señal es detectado por un sensor acústico localizado debajo del trasmisor.El software es ajustado para interpretar este tiempo de vuelo y transmitido como variable de proceso.

PRINCIPIO DE OPERACION NIVELES TIPO MAGNETO RESTRICTIVO

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NIVEL RADAR CON SONDA GUIADA

ccc

Medio Dieléctrico

Señal deReferencia

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PRINCIPIO DE OPERACION NIVELES TIPO RADAR CON SONDA GUIADA

Los transmisores de nivel tipo radar con sonda guiada se basan en la tecnología de reflectometria en el dominio deltiempo. Los pulsos de micro ondas de baja potencia songuiados hacia abajo en una sonda sumergida en el fluidodel proceso.Cuando un pulso de radar alcanza el fluido con una constante dieléctrica diferente, parte de la energía es reflejada de regreso al transmisor. La diferencia de tiempo entre el transmisor (referencia) y el pulso reflejado es convertida en una distancia a partir de la cual se calcula el nivel totalo el nivel de interface.La intensidad de la reflexión depende de la constante dielec-trica del producto. Cuando mayor sea el valor de la constante dieléctrica, mayor será la reflexión.Algunos transmisores utilizan optimización dinámica deganancia para ajustar automáticamente la ganancia con el finde maximizar la relación de señal con respecto al ruido encada aplicación.

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NIVEL TIPO RADAR

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PRINCIPIO DE OPERACION NIVELES TIPO RADAR

Los transmisores de nivel tipo radar emiten una onda con un pulso muy rápido hacia la superficie del nivel del fluido en el tanque. Después que la señal de radar es reflejada en lasuperficie del fluido, la señal retornada tiene un pequeña variación en la frecuencia. Dicha señal es comparada con la señal transmitida en el momento. La variación de frecuenciaes proporcional a la distancia de la superficie del fluido y puede ser precisamente calculada. Este método es llamado frecuencia modulada de onda continua y es usado en transmisores de radar de alto desempeño.

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NIVEL TIPO CAPACITIVOS

El principio de supervisar los cambios en impedancia de RF entre doselementos. Un elemento "activo" de la sonda y la “tierra de referencia“que es un segundo elemento de la sonda o una pared de tanque de metal.Los dos elementos son eficazmente como dos platos de un condensador.La unidad electrónica produce un 100KHz de señal de prueba que esaplicado al elemento sensor que monitorea los cambios en amplitud yángulo de la fase. El componente primario de la medida es el elementocapacitivo (con un -90º cambio de la fase, 100% resistivo que son el0º hacen referencia al punto). Sin contacto del líquido del proceso yel material dieléctrico entre los dos elementos de la sonda, se puedeconceptualizar que en el medio permanece aire con una constante die-eléctrica de 1.00. Cuando se incrementa el nivel, el aire es desplazado. Al tener contacto con el producto la constante dieléctricadel producto es mayor y por lo tanto la capacitancia cambia. La impedancia RF disminuye y la corriente RF aumenta. Este cambio esdirectamente proporcional al cambio de nivel. El componente secundariode la medición es el componente resistivo. Un aumento en la conductividad del líquido del proceso, produce un aumento en el flujo de La corriente RF.

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Monitoreo o control

DiscretaParada

TECNOLOGIAS SUGERIDAS PARA EL MATERIAL A MEDIR