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DIEGO

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INTRODUCCION

Dentro de los procesos industriales la medicin y el control de nivel se hace necesario cuando sepretende tener una produccin continua: cuando se desea mantener una presin hidrosttica, cuando

un proceso requiere de control y medicin de volmenes de lquidos ; bien en el caso ms simple,

para evitar que un lquido se derrame, la medicin de nivel de lquidos, dentro de un recipiente

parece sencilla, pero puede convertirse en un problema ms menos difcil; el control de nivel entre

dos puntos, uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones ms comunes de los instrumentos para

controlar y medir el nivel.

Los niveles se pueden medir y mantener mediante dispositivos mecnicos de cada de presin,

elctricos y electrnicos.

DEFINICIONES BSICAS


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1. SENSORESUn sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas o qumicas, llamadas

variables de instrumentacin, y transformarlas en variables elctricas. Las variables de

instrumentacin pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia,

aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, movimiento,

pH, etc. Una magnitud elctrica puede ser una resistencia elctrica (como en una RTD), una

capacidad elctrica (como en un sensor de humedad), una Tensin elctrica (como en un

termopar), una corriente elctrica (como en un fototransistor), etc.

Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est siempre en contacto con la

variable de instrumentacin con lo que puede decirse tambin que es un dispositivo que

aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la seal que mide para que la pueda

interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termmetro de mercurio que aprovecha la

propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la accin de la temperatura.

Un sensor tambin puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energa

en otra.

reas de aplicacin de los sensores: Industria automotriz, robtica, industria aeroespacial,

medicina, industria de manufactura, etc.

Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el

acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc

1.1. Caractersticas de un sensor Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el

sensor.

Precisin: es el error de medida mximo esperado.

Offset o desviacin de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de

entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de

entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.

Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variacin

de la magnitud de entrada.

Resolucin: mnima variacin de la magnitud de entrada que puede apreciarse a

la salida.

Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cunto vare la

magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones

de la magnitud de entrada.


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Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada,

que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones

ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento

(oxidacin, desgaste, etc.) del sensor.

Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir

o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicacin directa (e.g. un

termmetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a

travs de un convertidor analgico a digital, un computador y un display) de modo

que los valores detectados puedan ser ledos por un humano.

Por lo general, la seal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa

y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de

acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores yfiltros electrnicos que adaptan la seal a los niveles apropiados para el resto de los

circuitos.

2. NIVELLa medicin de nivel es muy importante en la industria, tanto desde el punto de vista del

funcionamiento correcto del proceso como de la consideracin del balance adecuado de

materias primas o de productos finales.

3. FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES DE NIVELLgicamente los sensores de nivel no siempre funcionan igual ya que los recipientes

son diferentes. Y por ejemplo, si stos deben detectar un elemento metlico en un

recipiente metlico, los sensores de nivel tienen que estar programados para lograr

distinguir ambos materiales; adems tambin es importante que los sensores de nivel sean

lo suficientemente precisos para detectar cualquier tipo de material indeseado en las paredes

de los recipientes.

Al mismo tiempo no podemos dejar de mencionar el hecho de que existen tipos de sensoresde nivel que se encuentran blindados, los cuales actan mediante dispositivos mucho ms

sensibles que logran detectar materiales un poco ms complejos, y es importante que todas

las fabricas e industrias los posean como parte de sus maquinas de envasado ya que de otra

manera se corre el riego de que se infiltre cualquier tipo de sustancia en el producto. Por

ltimo no queremos ignorar el hecho de que existe una ley que obliga a todas las


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envasadoras a utilizar todo tipo de sensores de nivel y de deteccin de sustancias

incorrectas en los productos, y justamente por esta razn es que muchas empresas que se

dedican a desarrollar sistemas para la seguridad laboral, se dedican a realizar este tipo de

sensores.

3.1. TIPOS DE SENSORES DE NIVELa) Sensores de NivelLquido

Sonda Flotador Presin diferencial Por burbujeo Radiactivo Capacitivo Ultrasnicos Conductivo o Resistivo

b) Sensores de NivelSlido Detectores de nivel de punto fijo

Varilla flexible Medidor conductivo Cono suspendido Detector de diafragma

Detectores de nivel continuos Medidor de sondeo electromecnico Medidor de presin diferencial Medidor por ultrasonidos

4. SENSORES DE NIVELLQUIDOa) Sonda

Consiste en meter una regla graduada dentro del lquido y determinar el nivel por

lectura directa de la superficie mojada.


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b) FlotadorConsta de un flotador pendiente del techo del depsito por una barra a travs de la cual

transmite su movimiento a una ampolla de mercurio con un interruptor, si el nivel

alcanza el flotador, lo empuja de forma ascendente si la fuerza supera al peso del

flotador. Al hacerlo el interruptor cambia de posicin.

c) Sensores de Presin DiferencialEste mtodo es el ms comn en la medicin de nivel para tanques abiertos o cerrados. Las

tomas de presin diferencial; se hacen, una en la parte inferior, otra en la parte superior,

siempre y cuando se trate de tanques cerrados sometidos apresin, cuando es para tanques

abiertos la toma de baja presin se ventea a la atmosfera

Consiste en un diafragma en contacto con el lquido del tanque, que mide la presin

hidrosttica en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presin es


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Aplicaciones: Depsitos abiertos y cerrados, Intervalo de medida es entre 0 a 3 metros y

con una precisin de 0.5% en los neumticos y hasta 0.15 en los inteligentes.

d) Sensores radioactivosConsisten en un emisor de Rayos X montado a un costado del depsito y con undetector (el cual incluye un contador) que transforma la radiacin recibida en una sealelctrica CC.

La radiacin captada es inversamente proporcional al nivel de fluido.

e) Sensores capacitivosMide la variacin en la capacitancia de un electrodo sumergido y las paredes del

depsito, en caso de que sean lquidos conductores, el electrodo esta recubierto detefln.


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f) Sensores ultrasnicosSe basa en la emisin de un impulso ultrasnico a una superficie reflectante y el

retorno del eco a un receptor. El retardo en la captacin del eco depende del nivel del

contenedor.

g) Sensores conductivosConsisten en uno o varios electrodos y un rel elctrico o electrnico, el cual vara

cuando el lquido moja a los electrodos.

5. SENSORES DE NIVELSLIDOa) Varilla flexible

Consiste en una varilla de acero que al hacer contacto con los slidos acta sobre un

interruptor, emitiendo una seal de salida.


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b) ConductivoSe basa en la disposicin de unos electrodos que se cortocircuitan cuando son

alcanzados por los slidos.

c) Cono suspendidoEl cono suspendido acciona un interruptor cuando el nivel de slido lo alcanza, puede

usarsecomo nivel de alta o baja. Es barato y se usa en recipientes abiertos, se utiliza en

carbn, grano y caliza.

d) Detector de diafragmaConsiste en accionar un interruptor automticamente cuando entra en contacto con una

membrana. El material del diafragma puede ser tela, goma, neopreno o fibra de vidrio.

Esta tcnica tiene como ventajas su bajo costo y tambin puede emplearse en tanques

cerrados, sometidos a baja presin.


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e) Medidor de nivel de sondeo electromecnicoBasa su medida en la longitud necesaria hasta que un peso de tensin alcance la superficie

del slido. La pesa desciende en puntos aleatorios movidos por un motor.


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SENSORES DE NIVEL ULTRASONICO

Son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecnicos y que detectan:

Objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la seal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en seales

elctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoracin. Estos sensores trabajansolamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies yde diferentes materiales. Los materiales pueden ser slidos, lquidos o polvorientos, sinembargo han de ser deflectores de sonido. Los sensores trabajan segn el tiempo detranscurso del eco, es decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisin y elimpulso del eco.


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CARACTERSTICAS ESTTICAS

Rango de trabajo 100...1200 mm Rango de medicin 1100 mm Resolucin 300 m Frecuencia de Ultrasonidos 225 kHz ngulo de apertura < 12 Tiempo de vida (Tu = +25C) 100000 h Histresis de conmutacin 10 mm


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PROYECTO DE APLICACIN

Deteccin de resortes durante el proceso de ensamble

Debido a una variedad de formas, los sensores fotoelctricos convencionales de tipo reflectivono proporcionan resultados confiables en cuanto a la deteccin de resortes. La Serie FWgarantiza una deteccin confiable sin que el brillo del fondo influya en la deteccin.

Deteccin de charolas de malla metlica utilizadas para el templado de los objetos


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La Serie FW garantiza una deteccin segura de objetos que presenten orificios pequeos y brillometlico. Asimismo, la deteccin no vara por piezas ubicadas al lado opuesto de los orificios.

Deteccin de vidrio para uso automotriz

Los sensores fotoelctricos convencionales de tipo reflectivo no brindan una deteccin confiable deobjetos transparentes. La Serie FW garantiza una deteccin confiable de objetos transparentes sinverse afectada por los colores del vidrio.

Revisin de la extraccin del objeto de una mquina de fundicin a presin

La Serie FW garantiza una deteccin confiable de objetos de colores mltiples sin verse afectadapor los mismos. Asimismo, la deteccin no vara por desperdicios del molde que se encuentren en elmedio ambiente.

Verificacin de presencia/ausencia de pernos


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La serie FW se utiliza para detectar objetos de metal en tableros de metal. Es posible detectar slola presencia de pernos sin que el brillo del metal afecte la misma.

Deteccin de bielas

Debido al lquido refrigerante en la superficie del objeto, resulta poco confiable la deteccin deun rea atomizada con sensores fotoelctricos convencionales de tipo reflectivo. La Serie FWgarantiza una deteccin confiable sin que el lquido refrigerante de la superficie del objeto influyaen ella.

Deteccin de material de relleno negro sobre resina negra

Los sensores fotoelctricos convencionales de tipo reflectivo brindan una deteccin pococonfiable de objetos de color negro. La Serie FW garantiza una diferenciacin de altura confiablesin verse afectada por el color.

Deteccin del nivel lquido de fluido hidrulico para una prensa


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Los sensores convencionales del nivel de lquido de contacto no detectan con facilidad el aceiteusado. La Serie FW permite la deteccin sin contacto disminuyendo as la necesidad de serviciosde mantenimiento costosos.

Deteccin de grnulos (pellet) restantes en una tolva

Debido a las diversas formas y colores de los grnulos, los sensores fotoelctricosconvencionales de tipo reflectivo no lograban una deteccin estable. La Serie FW garantiza unadeteccin confiable sin tomar en cuenta el color y la forma de los grnulos.

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