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MEDIDORES DE NIVEL En la industria, la medición de nivel es muy importante, tanto desde el punto de vista del funcionamiento del proceso como de la consideración del balance adecuado de materias primas o de productos finales. La utilización de instrumentos electrónicos con microprocesador en la medida de otras variables, tales como la presión y la temperatura, permite añadir inteligencia” en la medida del nivel, y obtener precisiones de lectura altas, del orden del 0,2 %, en el intervalo de materias primas o finales o en transformación en los tanques del proceso. El transmisor de nivel “inteligente” hace posible la interpretación del nivel real (puede eliminar o compensar la influencia de la espuma en flotación del tanque, en la lectura), la eliminación de las falsas alarmas (tanques con olas en la superficie debido al agitador de paletas en movimiento), y la fácil calibración del aparato en cualquier punto de la línea de transmisión. Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de líquidos y de sólidos. TRANSMISORES DE NIVEL EN LÍQUIDOS Desplazamiento (flotador) Medidores Por Presión l Burbujeo Radioactivo Capacitivo Ultrasonidos Conductivímetro Radar NIVEL TUBULAR Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectador a bloques metálicos y cerrados
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MEDIDORES DE NIVEL
En la industria, la medición de nivel es muy importante, tanto desde el punto de vista delfuncionamiento del proceso como de la consideración del balance adecuado de materiasprimas o de productos finales.
La utilización de instrumentos electrónicos con microprocesador en la medida de otrasvariables, tales como la presión y la temperatura, permite añadir inteligencia” en la medida
del nivel, y obtener precisiones de lectura altas, del orden del 0,2 %, en el intervalo dematerias primas o finales o en transformación en los tanques del proceso. El transmisor denivel “inteligente” hace posible la interpretación del nivel real (puede eliminar o compensar
la influencia de la espuma en flotación del tanque, en la lectura), la eliminación de las falsasalarmas (tanques con olas en lasuperficie debido al agitador de paletas en movimiento), y la fácil calibración del aparato encualquier punto de la línea de transmisión.
Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de líquidos y de sólidos.
TRANSMISORES DE NIVEL EN LÍQUIDOS
Desplazamiento (flotador)
Medidores Por Presión l
Burbujeo
Radioactivo
Capacitivo
Ultrasonidos
Conductivímetro
Radar
NIVEL TUBULAR
Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectador a bloques metálicos y cerrados
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por prensaestopas que están unidos al depósito generalmente mediante tres válvulas, dos decierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape del líquido en caso derotura del cristal y una de purga.El líquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito
Limitaciones:
No soportan mucha presión (máx. 7 bar)
No soportan mucha temperatura
No son resistentes a los impactos
No se pueden usar líquidos que manchen el interior del tubo
Para presiones elevadas el cristal es grueso, de sección rectangular y está protegido por unaarmadura metálica
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MEDIDOR DE NIVEL DE FLOTADOR
Consiste en un flotador ubicado en contacto con el fluido y conectado al exterior deldepósito indicando directamente el nivel sobre un escala graduada.
Distintos modelos:
De regleta: el contrapeso se mueve en sentido contrario al flotador por una regleta calibrada
De unión magnética: el flotador hueco, que lleva en su interior un imán, se desplaza a lolargo de un tubo guía vertical no magnético.
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Es fácil instalar contactos a lo largo de la regleta para fijar alarmas de nivel.
Variante:
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INTERRUPTOR DE NIVEL TIPO FLOTADOR
Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través de la cualtransmite su movimiento a un ampolla de mercurio (la hace bascular) con un interruptor.Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si la fuerzasupera al peso del flotador.
Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de posición.
La ampolla es de acero inoxidable no magnético.
Señal del tipo todo-nada.
Ventajas:
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Estos instrumentos tienen una precisión de 0.5%.
Son adecuados en la medida de niveles en depósitos abiertos y cerrados.
Son independientes del peso específico del fluido.
Inconvenientes:
El flotador es susceptible de agarrotamientos por eventuales depósitos de sólidos que ellíquido pueda contener.
MEDIDOR DE PRESIÓNConsiste en un diafragma en contacto con el fluido del depósito, que mide la presión
hidrostática en un punto del fondo del depósito.
Tanque abierto: el nivel del líquido es proporcional a la presión en el fondo. Se coloca unmedidor de presión.Tanque cerrado: diferencia de presión ejercida por el líquido en el fondo y la presión quetiene el depósitoEl diafragma forma parte de un transmisor neumático, o electrónico de presión diferencial.Precisión ± 0.5% en los neumáticos, ± 0.2% - ± 0.3% en los electrónicos y de ± 0.15% enlos "smart sensors".
Material del diafragma debe ser adecuado como para resistir la corrosión del fluido, p.e.:acero inoxidable 316, monel, tantalio, hastelloy B, etc.
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MEDIDOR DE NIVEL POR BURBUJEO
Se emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través se hace burbujear aire o gasmediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado hasta producir una corrientecontinua de burbujas.
La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de lacolumna de líquido (i.e. La presión del gas en la tubería equivale a la presión hidrostáticaejercida por la columna de líquido equivale al nivel del deposito.Sistema muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos o con materiales ensuspensión (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubería de conexión).
No se recomienda su empleo cuando el fluido de purga perjudica al líquido y para fluidosaltamente viscosos donde las burbujas formadas del gas de purga presentan el riesgo de nosepararse rápidamente del tubo.
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MEDIDOR RADIOACTIVO
Consiste en un emisor de rayos X, montado a un costado del depósito y con un detector (el
cual incluye un contador) que transforma la radiación recibida en una señal eléctrica CC.
Como la transmisión de los rayos es inversamente proporcional a la masa del fluido en eldepósito, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel delfluido ya que el material absorbe parte de a energía emitida.La potencia emisora de la fuente decrece con el tiempo, por lo que hay que recalibrar estosinstrumentos.
Su aplicación se ve limitada por las dificultades técnicas y administrativas que conlleva elmanejo de fuentes radioactivas (recurrir a la normativa local sobre protecciones en cuanto aelementos radioactivos).
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La precisión en la medida es de ± 0.5 a ± 2%, y el instrumento puede emplearse para todotipo de líquidos ya que no está en contacto con el proceso.
La lectura viene influida por el aire o los gases disueltos en el líquido.
El sistema se emplea en caso de medida de nivel en depósitos de acceso difícil o peligroso.Son óptimos para medir fluidos con alta Temperatura, líquidos muy corrosivos reactores depolímeros porque no existe contacto
MEDIDOR CAPACITIVO
Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando elmedio dieléctrico entre sus placas.
Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, seforma un condensador.
Al variar el nivel de líquido varía proporcionalmente la capacidad.Si el depósito no es metálico se introducen dos sondas.
En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total del sistema se
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compone de la del líquido, la del gas superior y la de las conexiones superiores.
En fluidos conductores 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. La precisión de los transductores de capacidades de ±1 %.
Se caracterizan por no tener partes móviles, son ligeros, presentan una buena resistencia ala corrosión y son de fácil limpieza.
Tiene el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes dieléctricas (0,1% de aumento de la constante dieléctrica/_C) y de que los posibles contaminantescontenidos en el líquido puedan adherirse al electrodo variando su capacidad y falseando lalectura, en particular en el caso de líquidos conductores.También se usan como interruptores de nivel.
MEDIDOR POR ULTRASONIDOS
Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepcióndel eco del mismo en un receptor.
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El retado en la captación del eco depende del nivel del depósito.
Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20 Khz Estas ondas atraviesan con ciertoamortiguamiento o reflexión el medio ambiente de gases o vapores y se reflejan en lasuperficie del sólido o del líquido.
La precisión de estos instrumentos está en el intervalo de ± 1 a 3 %.
El tiempo depende de la temperatura, por lo que hay que compensar las medidas.
Hay que evitar que existan obstáculos (por ej. espumas) en el recorrido de las ondas,aunque algunos medidores compensan los ecos fijos debidos al perfil del depósito(mediante software).
MEDIDOR DE TIPO CONDUCTIVÍMETRO
Consta de una sonda con uno, dos o más electrodos. Cuando estos entran en contacto con el
líquido conductor se cierra un circuito eléctrico, que a través de la unidad amplificadoraconmuta un contacto.
Se usa como interruptores de nivel en recipientes de líquidos conductores que no sean nimuy viscoso ni corrosivos, aunque también se usa para medidas continuas.
El líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrónico.La impedancia mínima es del orden de los 20 MO/cm, y la tensión de alimentación es
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alterna para evitar fenómenos de oxidación en las sondas por causa del fenómeno de laelectrólisis.
Cuando el líquido moja los electrodos se cierra el circuito electrónico y circula unacorriente segura del orden de los 2 mA; el relé electrónico dispone de un temporizador de
retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del líquido o ante cualquierperturbación momentánea o bien en su lugar se disponen dos electrodos poco separadosenclavados eléctricamente en el circuito.
El instrumento se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricospara líquidos con buena conductividad y relés electrónicos para líquidos con bajaconductividad.
Conviene que la sensibilidad del aparato sea ajustable para detectar la presencia de espuma
en caso necesario.De fabricante:
Estos interruptores de límite se utilizan para monitoreo de nivel y control de bombas delíquidos conductivos. Los instrumentos operan bajo el principio conductivo. Se aplica unbajo voltaje a.c. entre la pared conductiva del tanque o el electrodo a tierra (electrodo máslargo) y un electrodo de punto de interrupción. Si el medio conductivo toca los electrodos,una corriente alterna insignificante fluye a través de los electrodos y el medio conductivo al
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relé del electrodo.
Los electrodos suspendidos se adecúan idealmente para la instalación cuando el espacio esescaso.
Para control min. /máx. dos electrodos de punto de interrupción se deben conectar al relé.
SISTEMAS DE RADAR
No necesitan ningún contacto con el líquido, ni incorporanningún elemento que se mueva, por lo que su aplicación es ideal en productos muy viscosos(incluso asfaltos), o en sistemas en movimiento (como barcos).
Rango de medida: hasta 40m.
Precisión: 2mm.
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MEDIDORES DE NIVEL EN LA INDUSTRIA PETROLERA
Medidor de Nivel Modelo MICROFLEX LR
Es un medidor de nivel tipo no contacto, tiene un alcance de medición de hasta 60 m,aplicable para líquidos, semilíquidos, sólidos, granulados y polvos. Aprobado para áreaspeligrosas. No le afectan las propiedades de la constante dieléctrica.
Transmisor ultrasónico de nivel Modelo MICROFLEX-C
Aplicable en tanques, recipientes varios y silos. El MICROFLEX-C ER es un medidor denivel, distancia, volumen y flujo de líquidos con, rango de medición DE 0.45 m A 11 m,protocolo de comunicación Hart, 2 relevadores SPST 1 @ 24 VCD. Aplicable en canalesabiertos o dispositivos primarios. El MICROFLEX-C IS es un medidor de nivel, distancia,volumen y flujo de líquidos con, rango de medición DE 0.45 m A 11 m, protocolo de
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comunicación Hart, intrínsecamente seguro. Aplicable en canales abiertos o dispositivosprimarios.
Cintas para medición de Tanques
Cinta de acero para medición de niveles de agua e hidrocarburos en tanques dealmacenamiento.
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Marcas US TAPE o LUFKINConstruida en lámina de acero de 1/2 pulgada de ancho y longitud de 15 metros. Graduadaen metros a centímetros de un lado y pies pulgadas a octavos de pulgada en el otro, tiene unacabado decromo-satinado, que además de proteger la cinta, facilita la medición de líquidos obscuros.
Está montada en carrete con marco metálico galvanizado, contiene mango antiderrapantecon pinza para conectarse a tierra y plomada graduada.
La exactitud en la determinación de las dimensiones de un tanque es un factor muyimportante para la determinación del volumen del líquido si tenemos en cuenta lasconsecuencias que tienen las mediciones incorrectas en una Tabla de Capacidad errónea, lacual puede permanecer en uso durante un largo periodo de tiempo antes de que seaadvertido el error
Trip tank
El Monitor de tanque de viaje proporciona el perforador con una visualización en tiemporeal del volumen de lodo en un tanque de viaje de 6 "medidor analógico.
Tanque de viaje volumen de lodo también se registra en un registrador gráfico con unperíodo de rotación de 12 horas, o un traje para.
Dos interruptores de 3 posiciones permite al usuario ajustar puntos de alarma alta y bajaestablecer en cualquier momento. Indicación de alarma visual y sonora se proporciona através de los LED de alarma de alta y baja y una sirena de alarma externa de seguridad
intrínseca.
Todos los sistemas y equipos componentes están diseñados y fabricados para operar enzona 1, según sea necesario.
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MEDIDORES DE NIVEL EN SÓLIDOS
Problema de definir el nivel. No tiene por qué existir una superficie horizontal
Distinto carga que descarga
Se pueden usar algunos de los de líquidos y otros específicos.
Tipos:
Palpador
Paletas rotativas
Vibratorio
Membrana sensitiva
Varilla flexible
Peso
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Ultrasonidos
Radar
MEDIDOR POR PALPADOR
Análogo al “sondeo”
Miden bajo demanda del operador o de un temporizador.
Constan de un cable de medición o cinta de acero con un peso en su extremo, movido porun motor.
Al chocar el peso con la superficie del material se anula la rigidez del cable, lo que conmutala dirección de giro del motor ascendiendo el peso.
Durante el descenso se mide el cable desenrollado, lo que nos indica el nivel.
El peso debe tener una sección suficiente para que no se hunda en el material.
Se usa para materiales sólido con granulometría hasta 3mm.
PALETAS ROTATIVAS
Un motor hace girar unas paletas (a bajas rpm) a través de un resorte.
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Al entrar en contacto el material con las paletas, éstas se paran, pero el motor continúagirando hasta que el muelle asociado al motor se expande al máximo y toca un final decarrera que da un contacto eléctrico.
Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su posición el motor arranca y el contacto
cambia de posición.
Intensidad del motor proporcional a la longitud de paleta en contacto con el sólido.
Estos instrumentos tienen una precisión de unos 25 mm y se emplean preferentementecomo detectores de nivel de materiales granulares y carbón.
Pueden trabajar con materiales de muy diversa densidad y existen modelos a prueba deexplosión.
MEDIDOR DE NIVEL VIBRATORIO
Se compone de una sonda en forma de diapasón que vibra a unos 80Hz impulsadopiezoeléctricamente.
Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones se amortiguan, lo que produce unaseñal que activa un relé.
La instalación suele ser lateral y roscada a la altura del nivel, pero también podemos
encontrar sondas verticales.
El interruptor de vibración se puede utilizar en medios polvorientos y materiales granulares.El medio a ser medido debe tener una densidad de por lo menos 0,05 kg/dm3.
MEMBRANA SENSITIVA
Consta de una membrana acoplada a la pared del recipiente en el punto en el que se quieredetectar el nivel.
Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membrana y actúa sobre elinterruptor.
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Se usa con sólidos de granulometría media y pequeña.El material del diafragma puede ser de tela, goma, neopreno o fibra de vidrio.
Este sensor tiene la ventaja de ser de bajo costo, con una precisión de ± 50 mm.Varilla flexible
Consiste en una varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde está contenido un
interruptor. Cuando los sólidos presionan la varilla, el interruptor se cierra y actúa sobreuna alarma.
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El conjunto de la unidad está sellado herméticamente pudiendo construirse a prueba deexplosión.El aparato se emplea como alarma de alto nivel estando dispuesto en la parte superior del
estanque. .El instrumento se emplea en estanques abiertos como alarmas de nivel alto, tiene unaprecisión de ± 25 mm, se utiliza para materiales tales como carbón y puede trabajar hastatemperaturas máximas de 300 _C.
MEDIDOR DE NIVEL DE SONDEO ELECTROMECÁNICO (DE PESO)
Consiste en un pequeño peso móvil sostenido por un cable desde la parte superior del silomediante poleas.Un motor y un programador situados en el exterior establecen un ciclo de trabajo del pesoÉste baja suavemente en el interior de la tolva hasta que choca contra el lecho de sólidos.En este instante, el cable se afloja, y un detector adecuado invierte el sentido delmovimiento del peso con lo que éste asciende hasta la parte superior de la tolva, donde se
para, repitiéndose el ciclo nuevamente.Un indicador exterior señala el punto donde el peso ha invertido su movimiento indicandoasí el nivel en aquel momento.El instrumento se caracteriza por su sencillez, puede emplearse en el control de nivel, perodebe ser muy robusto mecánicamente para evitar una posible rotura del conjunto dentro dela tolva lo que podría dar lugar a la posible rotura de los mecanismos de vaciado
