Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Superior

Instituto Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre Barquisimeto Edo-Lara

Integrante:Andrix Guillermo Yepez Rodríguez

CI: 23.834.309Sección: S2

Instrumentos Medidores de Nivel

NivelLa medición de nivel se define como la determinación de la posición de la interface entre dos medios. Estos son usualmente fluidos, pero

pueden existir sólidos o combinación de ellos. La interface puede existir entre un líquido y un gas, un líquido y su vapor, dos líquidos,

un sólido o sólido diluido y un gas.

Medidores de NivelLa medida de nivel es junto con la presión, volumen, velocidad y caudal de gran

importancia en hidrografía, hidráulica y en los procesos industriales. Aplicaciones frecuentes son las medidas de los niveles de los estanques y recipientes de todo

tipo, en canales, pozos, exclusas, vertederos, etc. Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques para accionar dispositivos de alarma y

seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de la altura de la lamina en los vertederos de medidas, etc. En la industria química la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que

hay que administrar en un proceso de mezcla, etc. Finalmente la medición del nivel de fluido en los procesos de destilación, calderas, etc.

La medida del nivel puede ser necesaria con mucha o poca precisión, con indicación del nivel instantáneo o con registro continuo de la medida, con

medición local o transmisión a distancia de unos centenares o miles de metros. Forzosamente nos limitamos a dar una breve idea de los instrumentos más

importantes, relegando su estudio más detallado a los manuales de instrumentación.

Tipos de Medidores de Nivel:Medidores de nivel que se basan en Medición directa:

Son aquellos que se basan en la medición directa de la altura de líquido. Se pueden dividir en aquellos que son mecánicos y generalmente manuales de los que basan la medición del nivel en un flotador acoplado a equipo eléctrico.

Varilla o sonda: Características:• Se introduce en el tanque para medir.• La determinación del nivel dentro del recipiente, se mide por lectura directa de la longitud de la varilla mojada por el líquido y es esencial que en el momento de la medición el tanque se encuentre abierto a presión atmosférica.•Es efectivo y ampliamente utilizado para medir el nivel en los tanques de una gasolinera.

Nivel de Cristal: Características:• Su extremo inferior conectado al tanque generalmente mediante tres válvulas (dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo, para impedir el escape del líquido en caso de rotura del cristal y una de purga).• Funciona por el principio de vasos comunicantes.• El nivel de vidrio va acompañado de una regla graduada.

Flotador:

Características:• Marca permanentemente el nivel del líquido.• Existen múltiples maneras de transmitir el nivel del flotador al operario.• Es usado en tanques de capacidad grande.• Debe mantenerse limpio.• Sigue el movimiento del nivel de líquido.

Medidores de nivel que se basan en La Presión Hidrostática:Se basan en la presión que ejerce la columna de líquido. Esta presión dependerá del nivel de producto, de su densidad y de la presión atmosférica.

Medidor Manométrico: 

Características:• Consiste en un manómetro conectado directamente a la parte inferior del tanque, donde además pueden observarse varios accesorios como son una válvula de cierre para el mantenimiento del líquido, y un pote de decantación con una válvula de purga.• Mide la presión debida a la altura h que existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.• El campo de medida es bastante pequeño, de modo que el manómetro utilizado tiene un elemento de medida del tipo fuelle, el cual es utilizado frecuentemente para la medición de presiones bajas.• Sólo sirve para fluidos limpios ya que si el líquido es corrosivo, coagula o bien tiene sólidos en suspensión, el fuelle puede destruirse o bien bloquearse perdiendo su elasticidad.

Medidor de Membrana:

Características:• Usa una membrana conectada al instrumento receptor por un tubo estanco.• El peso de la columna de líquido sobre el área de la membrana comprime el aire interno a una presión igual a la ejercida por la columna de líquido.

Medidor de Tipo Burbujeo:Características:• Realizan la medición de nivel determinando la presión requerida para que un flujo constante de aire venza la presión hidrostática de un líquido.• Es el más flexible y generalmente utilizado.• Este instrumento coloca un tubo sumergido en el líquido, a través del cual se hace burbujear aire mediante un rotámetro con regulador de caudal incorporado que permite mantener un caudal de aire constante a través del líquido, independientemente del nivel.• La tubería empleada suele ser de ½ pulgada con el extremo biselado para una fácil formación de las burbujas de aire.

Medidor de Presión Diferencial:

Características:• Mide la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque.• Forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial semejante a los transmisores de caudal de diafragma.• Está fijado en una brida que se monta rasante al tanque para permitir sin dificultades la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión, pudiendo ser incluso de montaje saliente para que el diafragma enrase (nivele) completamente con las paredes interiores del tanque tal como ocurre en el caso de líquidos extremadamente viscosos en que no puede admitirse ningún recodo (ángulo).

Medidores de nivel que se basan en Las propiedades eléctricas del liquido:

Medidor de Nivel Conductivo: Características:• Uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico, dispositivo que abre y cierra un circuito, que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos.• Se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricos para líquidos con buena conductividad , y relés electrónicos para líquidos con baja conductividad.

Medidor de Capacidad: Características:• Mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del tanque.• La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido.• Con una conductividad mínima de 100 microhmnios/c.c, el electrodo está aislado usualmente con teflón interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del líquido y del gas.

Sistema Ultrasónico de Medición de Nivel:

Características:• Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo receptor.• El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque.• Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20 khz.• Las ondas atraviesan con cierto amortiguamiento o reflexión del medio ambiente de gases o vapores y se reflejan en la superficie del sólido o del líquido.• El nivel se mide en función del tiempo necesario para que la señal se desplace del transmisor a la superficie del líquido y retorne al receptor.

Sistema de Medición por Rayos Gamma o Medidor Radiactivo:

Características:• Consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del tanque y con un contador Geiger que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua. • La transmisión de los rayos es inversamente proporcional a la masa del líquido en el tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del líquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida.• Los rayos emitidos por la fuente son similares a los rayos x, pero de longitud de onda más corta.• La fuente radiactiva pierde igualmente su radioactividad en función exponencial del tiempo.

Medidor Láser: 

Características:• En aplicaciones donde las condiciones son muy duras, y donde los instrumentos de nivel convencionales fallan, encuentra su aplicación el medidor de nivel láser y el descrito en el punto anterior.• El sistema consiste en un rayo láser enviado a través de un tubo de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del metal fundido.• El aparato mide el tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el impulso de retorno, que es registrado en un foto detector de alta resolución.• El tiempo transcurrido es directamente proporcional a la distancia del aparato emisor a la superficie del metal fundido.

Medidores de nivel que se basan en El Desplazamiento:

Medidor de nivel de Tipo Desplazamiento:

Características:• Consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente al tanque. • Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al tanque.• El tubo de torsión se caracteriza fundamentalmente porque el ángulo de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada, es decir, al momento ejercido por el flotador.• El movimiento angular del extremo libre del tubo de torsión es muy pequeño, del orden de los 9º.• El tubo proporciona además un cierre hermético entre el flotador y el exterior del tanque donde se dispone el instrumento receptor del par transmitido.

Conclusión:Los medidores de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura del

líquido sobre una línea de referencia, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido por un flotador por el propio líquido contenido en el

tanque, o bien aprovechando las características eléctrica del líquido.Los primeros, instrumentos de medida directa se dividen en: sonda, cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador. Estos usan el principio

mecánico de transmisión de movimiento entrando en contacto directo con el líquido mediante algún brazo de extensión, además operan a presión atmosférica

generalmente y se puede decir que son los más simples y menos costosos. Por ello, son de gran utilidad y frecuentemente son los candidatos escogidos en la industria siempre y cuando las características del líquido y del proceso lo

permitan.Los aparatos que miden el nivel aprovechando la presión hidrostática se dividen en:•Medidor manométrico.•Medidor de membrana•Medidor tipo burbujeo•Medidor de presión diferencial de diafragma.

Estos aparatos son un poco más complejos en tanto usan el principio de que la presión en la base de un tanque contenedor de un líquido es directamente

proporcional a la altura y densidad de la columna de fluido.El empuje producido por el propio líquido lo aprovecha el medidor de

desplazamiento a barra de torsión. Que consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un tubo de torsión unido

rígidamente al tanque.Los instrumentos que utilizan las características eléctricas del líquido se clasifican en:•Medidor resistivo•Medidor conductivo•Medidor capacitivo•Medidor Ultrasónico•Medidor de radiación•Medidor de láser.Todos los fluidos tienen propiedades eléctricas que los hacen distintivos, mediante

dispositivos o electrodos que permiten el paso de cierta forma de onda electromagnética o flujo de partículas que al ser recogidas muestran alteraciones

que permiten calcular el nivel del líquido.Cada medidor tiene sus propios rangos de precisión y de operación, así como

ventajas y desventajas, los cuales se resumen en la siguiente tabla: