Medidores de Nivel1. Lquidos

Medidores Directos Medidor de Varilla Es una varilla graduada que se introduce dentro del depsito. La medicin del nivel se determina por la longitud de la varilla que ha sido mojada por el lquido.

Consideraciones: Para realizar la lectura el tanque debe estar abierto a presin atmosfrica. Es muy empleado en tanques de agua que operan a presin atmosfrica. Usado en gasolineras , no muy aconsejable cuando el liquido a medir es corrosivo.

Medidor de cinta y plomada El sistema consta de una cinta graduada con una boya en su punta. Es muy usado cuando el acceso al fondo del tanque usando el medidor de varilla se dificulta. Este sistema mide la distancia desde la superficie del liquido hasta la parte superior del tanque lo cual nos permite calcular el nivel de liquido por diferencia.

Consideraciones: Se emplea cuando es difcil que el medidor de varilla tenga acceso al fondo del tanque.

Medidor de visor de vidrio Es un tubo de vidrio que se conecta lateralmente al tanque. Este medidor posee generalmente tres vlvulas ,2 de seguridad en los extremos del tubo , las cuales impiden escape de fluido en caso de rotura y 1 vlvula de purga. El principio de funcionamiento de este dispositivo es el de vasos comunicantes , en los cual se observa que cuando el liquido alcanza el reposo , tiene el mismo nivel en ambos tanques conectados independientemente de su forma.

Consideraciones El medidor de nivel de cristal normal se emplea en tanques a presiones de hasta 7 bar. Si se trabaja con presiones mayores se usa cristal ms grueso, de seccin rectangular y protegido con una armadura metlica. Ofrece gran precisin en la medida de nivel. Dependiendo del fluido usado ( Lquidos Pegajosos) puede ser susceptible a ensuciarse , lo cual podra dificultar la lectura del nivel. Permiten solo mediciones locales , es decir el operario debe estar presente en el lugar. Se puede usar cmaras de transmisin para solucionar este inconveniente.

Medidor flotante Est formado por un flotador conectado mediante una cuerda al exterior del tanque, en el cual se tiene una escala graduada.

Consideraciones Muy empleado en el campo de tratamiento de aguas y desechos. Posee partes mviles que estn expuestas al fluido y pueden romperse. Es esencial que el flotador ( Pieza metlica hueca) se mantenga limpio.

Medidores por presin hidrosttica Medidor manomtrico Este medidor posee una manmetro conectado en la parte inferior del tanque. Este manmetro mide la presin debida a la altura existente entre el nivel del liquido y el instrumento.

Consideraciones Solo sirve para fluidos limpios. Los fluidos sucios pueden daar la elasticidad del fuelle , mientras que los fluidos corrosivos destruyen el fuelle del manmetro. El nivel est influido por las variaciones de densidad del lquido. La medida se limita a tanques abiertos.

Medidor de burbujeo Consiste en sumergir un tubo hasta del fondo del tanque, por este tubo se hace pasar un caudal de un gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presin que se necesita para producir esta corriente continua de burbujas se relaciona con el nivel de lquido en el tanque.

Consideraciones Es uno de los medidores ms usados. Sistema ventajoso al trabajar con lquidos corrosivos o materiales en suspensin ya que el fluido no entra en el medidor ni en la lnea de conexin. No muy recomendable en fluidos demasiado viscosos , se corre el riesgo de que las burbujas formadas no se separen rpido del tubo.

Medidor de presin diferencial Es un medidor que posee un diagrama que est en contacto con el liquido contenido en el tanque , este diafragma mide la presin hidrosttica en el fondo del tanque.

Consideraciones Poseen buena precisin. El material del diafragma debe ser resistente al fluido contenido en el tanque. Se puede aplicar tanto en tanques abierto como en cerrados, pero se debe considerar que en tanques cerrados la medida de nivel no es reflejo de la presin en el tanque. As que se debe conectar un tubo en la parte superior del tanque y medir la diferencia de presiones entre la toma superior e inferior.

Medidores basados en desplazamiento Medidor por desplazamiento Este medidor se basa en el principio de Arqumedes. Es un flotador parcialmente sumergido en el lquido. Este flotador se conecta mediante un brazo a un tubo de torsin , unido al extremo libre de este tubo hay una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior. El ngulo de rotacin del extremo libre es funcin de la fuerza aplicada.

Consideraciones Este instrumento puede usarse en tanques abiertos y cerrados , a presin o a vaco. Tienen buena sensibilidad. Hay riesgo de que se formen depsitos slidos en el flotador que distorsionen la medida. Es til solo para la medida de pequeas diferencias de nivel ( Max= 2m)

Medidor por caractersticas elctricas del fluido

Medidor de conductividad Consiste en uno o varios electrodos que se excitan cuando el lquido los moja . Cuando el lquido moja los electrodos el circuito se cierra y circula corriente a travs.

Consideraciones El liquido debe poseer un mnimo de conductividad, y se debe mantener la corriente baja para evitar deteriorar el producto. Es un instrumento verstil , posee gran campo de medida. La limitante es la longitud de los electrodos. Permite transmitir la informacin de medida de nivel a la sala de control.

Medidor por capacitancia Este dispositivo mide la capacidad generada entre el electrodo sumergido en el liquido y las paredes del tanque. La capacidad del conjunto vara linealmente con el nivel del lquido.

Consideraciones La temperatura y contaminantes contenidos en el fluido puede afectar la constante dielctrica lo cual alterara la medida. No posee partes mviles , son ligeros.

Medidor por ultrasonido El principio de funcionamiento de este equipo consiste en emitir un impulso ultrasnico a una superficie reflectante y la recepcin del eco. El retardo de la recepcin depende del nivel en el tanque.

Consideraciones Se pueden usar en todo tipo de tanque , ya sea con liquido o con lodos. Puede emplearse con todo tipo de lquidos ya que no hay contacto en el proceso de medida. Generan seales errneas cuando la superficie del nivel del lquido no es ntida. ( Espuma, en la superficie) Permite transmitir la informacin a ordenadores.

Medidor Radioactivo El sistema est formado por un emisor de rayos gamma instalado a un lado del tanque. Parte de esta radiacin se absorbe por el fluido por lo que al detector llega un porcentaje. Esta diferencia permite determinar el nivel. Consideraciones til en tanques de difcil acceso. til cuando se tienen altas presiones dentro del tanque. Sistema costoso.

Medidor Lser El sistema est formado por un rayo lser que se dirige sobre la superficie del metal fundido. El instrumento mide el tiempo entre el impulso emitido y la seal de retorno. Este tiempo transcurrido es proporcional a la distancia entre el aparato y la superficie del lquido. Consideraciones Usado en condiciones extremas ( Medicin de nivel de un material fundido). Usado cuando la medicin se desee hacer a la mayor distancia del liquido y sin contacto con el mismo.

Tabla resumenInstrumentoPrecisinPresin mxTemp mxDesventajasVentajas

%escalaBarfluido C

Sonda0.5 mmAtm60Manual, sin olas,Barato

Tanques abiertosPreciso

Cristal0.5 mm150200Sin transmisinSeguro, Preciso

Flotador 1-2 %400250PosibleSimple, indep de

agarrotamientonaturaleza lquido

Manomtrico 1%Atm60Tanques abiertos,Barato

Fluidos limpios

Membrana 1%Atm60Tanques abiertosBarato

Burbujeo 1%400200Mantenimiento,Barato, Verstil

Contam.del lquido

Presin Diferencial 0.15 a 0.5%150200PosibleInterfase lquido

agarrotamiento

Desplazamiento 0.5 %100170Expuesto aFcil limpieza,

corrosinrobusto, interfases

Conductivo-80200Lquido conductorVerstil

Capacitivo 1%80 - 250200 - 400RecubrimientoResistencia,

del electrodocorrosin

Ultrasnico 1%400200Sensible a laTodo tipo de

densidadtanques y lquidos

Radiacin 0.5 a 2%-150Fuente radiactivaTodo tipo tanque y

s/contacto lquido

Lser 0.5 a 2%-150LserTodo tipo tanque y s/contacto lquido

Tabla#1.1 Medidores de nivel para lquidos2.MEDIDORES DE NIVEL DE SLIDOS.En la industria se requiere de equipos que puedan medir el nivel de slidos en puntos fijos o de forma continua, en particular en los tanques o silos destinados a contener materias primas o productos finales.2.1 DETECTORES DE NIVEL DE PUNTO FIJO.Los medidores de nivelde punto fijo proporcionan una medida en uno o varios puntos fijos determinados. Los sistemas ms empleados son el diafragma, el cono suspendido, la varilla flexible, el medidor conductivo y las paletas rotativas. Detector de Diafragma.Este instrumento de medicin dispone de una membrana flexible al costado de la pared del tanque y contiene en su interior un conjunto de palancas con contrapeso que se apoyan sobre un pequeo interruptor. Cuando el nivel del slido alcanza el diafragma, el material lo fuerza venciendo el contrapeso y cerrando el interruptor. Este puede ser mecnico o de mercurio, puede accionar una alarma o puede actuar automticamente sobre un transportador o maquinaria asociadas al depsito. Consideraciones Tiene precisin de +-50 mm Bajo costo. Puede emplearse en tanques cerrados sometidos a baja presin o vaco No admite materiales granulares de tamaos superiores a unos 80 mm de dimetro.

Figura 2.1. Detector de Diafragma. Cono Suspendido.Dispone de un cabezal de goma en la que se suspende una varilla que termina en cono. Cuando el nivel del producto alcanza el cono, el interruptor se cierra al descargarse el peso de este del cabezal de goma, que posee la flexibilidad suficiente para esto. Consideraciones Este instrumento puede actuar como alarma o control de nivel Aplicacin tpica es en carbn, granos y caliza. El aparato es barato, necesita estar protegido como nivel de baja o en niveles intermedios Se utiliza slo en tanques abiertos Precisin de 50 mm. S Sus aplicaciones tpicas son la alarma y el control de nivel en carbn, granos y caliza.

Figura 2.2. Cono Suspendido. Varilla Flexible.Es una varilla de acero vinculada a un diafragma de latn en el cual se encuentra un interruptor. Cuando el slido realiza presin, el interruptor se cierra y acta sobre una alarma. Consideraciones

El instrumento funciona como alarma de nivel alto en la parte superior del tanque. El instrumento se emplea en tanques abiertos precisin de+-25 mm se utiliza para materiales tales como el carbn y puede trabajar hasta temperaturas mximas de 300C.

Figura 2.3. Varilla Flexible. Medidor conductivo.

Este medidor dispone un electrodo en el interior de unas placas puestas en conjunto y con el circuito elctrico abierto. Cuando el slido alcanza el aparato, el circuito se cierra y la corriente originada es amplificada actuando sobre un rel de alarma. Los slidos deben poseer una conductividad elctrica apreciable para poder excitar el circuito. Consideraciones Este instrumento puede utilizarse en tanques abiertos y a presin Temperaturas mximas de 300C Limitado a materiales que tengan una conductividad de 1 a 1.4 x 10-7mho Slo puede emplearse como alarma de nivel alto o niveles intermedios. Materiales en los que se pueden emplear, figuran el carbn y el carbn activo.

Figura 2.4. Unidad de Contacto Elctrico. Paletas Rotativas.Las paletas rotativasconsisten en un eje vertical con paletas, que gira continuamente a baja velocidad accionado por un motor. Cuando el producto slido llega hasta las paletas, las inmoviliza, con lo que el soporte del motory la caja de engranajes empiezan a girar en sentido contrario. En su giro el soporte del motor acta sobre dos interruptores, uno de alarma y otro que apaga el motor.

Consideraciones El eje de las palas puede ser flexible o rgido Aparatos adecuados para tanques abiertos o a baja presin (mximo 10 kg/cm2), Precisin de 25 mm se emplean preferentemente como detectores de nivel de materiales granulares y carbn. Pueden trabajar con materiales de muy diversa densidad y existen modelos a prueba de explosin.2.2 Detectores de nivel continuosLos medidores de nivel continuo generan una medida continua del nivel de los slidos desde el punto ms bajo al ms alto. Se muestran a continuacin los equipos de nivel comnmente utilizados: Medidor de nivel de sondeo electromecnico o de peso mvil.Consta de un cable de medicin o cinta de acero con un peso en un extremo, movido por un motor. Al chocar el peso con la superficie del material se anula la rigidez del cable, lo que conmuta la direccin de giro del motor ascendido el peso.Durante el descenso se mide el cable desenrollado, lo que nos indica el nivel. El peso debe tener una seccin suficiente grande para que no se hunda en el material.

Consideraciones Se usa para materiales slidos con granulometra de hasta 3 mm Puede emplearse en el control de nivel

Figura 2.7. Medidor de Nivel de Sondeo Electromecnico. Medidor de Nivel de Bscula.Mide el nivel de slidos indirectamente a travs del peso del conjunto tolva ms producto. Como el peso de la tolva es conocido, es fcil determinar el peso del producto y por lo tanto, el nivel. La tolva se apoya en una plataforma de carga actuando sobre la palanca de la bscula o bien carga sobre otros elementos de medida neumticos, hidrulicos o elctricos. Consideraciones Sistema costoso Para grandes tolvas, Puede trabajar a altas presiones y temperaturas. Precisin variar de0.5 a1%.

Figura 2.8. Medidor de Nivel de Bscula. Medidor de Nivel Capacitivo.El medidor de nivel capacitivomidiendo la capacidad de un condensador (capacitor) formado por un electrodo sumergido en el medio del tanque y las paredes del tanque. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del lquido. Consideraciones El slido puede presentar mayor adherencia en el slido en la varilla capacitiva. La lectura viene influida adems por las variaciones de densidad del slido. Funciona en fluidos no conductores se emplea un electrodo normal Est limitada a materiales en forma granular o en polvo que sean buenos aislantes Presin y temperatura mximas de servicio pueden ser de 50 bar y 150C Precisin de15 mm aproximadamente.

Figura 2.9. Medidor de Nivel Capacitivo. Medidor de Presin Diferencial.El medidor de presin diferencial se emplea en la medida y el control continuo de nivel de lechos fluidizados. Consiste en dos orificios de purga de aire situados en el depsito por debajo y por encima del lecho. Consideraciones

Puede trabajar a temperaturas superiores a 300C posee una respuesta rpida.

Figura 2.10. Medidor de Presin Diferencial. Medidor de Nivel de Ultrasonidos.El medidor de nivel de ultrasonidos dispone de un emisor de ultrasonidos que enva un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque. Si el nivel de slidos est ms bajo que el haz, el sistema entra en oscilacin enclavando un rel. Cuando los slidos interceptan el haz, el sistema deja de oscilar y acta sobre una alarma o la maquinaria de descarga del depsito.Consideraciones: el sistema es adecuado para la mayor parte de los slidos con mucho polvo, alta humedad, humos o vibraciones, y puede emplearse tanto en materiales opacos como transparentes. Precisin que vara de0.15% a1%, Trabaja a temperaturas de hasta 150C.

Figura 2.11. Medidor de Nivel de Ultrasonidos. Medidor de Nivel de radiacin o de Rayos Gamma.Se dispone de una fuente radiactiva de rayos gamma, dispuestos al exterior y en la parte inferior del tanque, que emite su radiacin a travs del lecho de slidos siendo captada por un detector exterior. Consideraciones: El grado de radiacin recibida depende del espesor de slidos, entre la fuente y el receptor El instrumento trabaja a altas temperaturashasta 1300C Presiones mximas de 130 bar Apto para materiales peligrosos o corrosivos Su precisin es de1 % Sistema de elevado costo que necesita calibrarse para cada tanque y no puede aplicarse a materiales a los que afecte la radiactividad.

Figura 2.12. Medidor de Nivel de radiacin o de Rayos Gamma.Tabla 2.1 Caractersticas principales de los medidores de nivel de slidos.

InstrumentoPrecisin %TempmxTipoDesventajasVentajas

toda laescalaServicio CTanque

Diafragma50 mm60Abierto,No admite materialesBajo costo, sensible a

Cerradogranulares > 80mm,materiales de variada

tanques a baja presindensidad

Cono suspendido50 mm60AbiertoDebe estar protegidoBajo costo

Varilla Flexible25 mm300AbiertoRel retardo, slo nivelMuy sensible

alto

Conductivo25 mm300Abierto,Conductividad de losTanques a presin

Cerradomateriales

Paletas rotativas25 mm60AbiertoTanques abiertos o aMateriales diversos, a

Baja presinprueba de explosin

Sondeo 1%60AbiertoResistencia mecnicaSencillo

electromecnicomedia

Bscula 0.5 a 1%900AbiertosCoste elevadoPrecio seguro, altas

Cerradospresin y temperatura

Capacitivo15 mm150AbiertosMateriales aislantes,Bajo costo

CerradosCalibracin individual,

Adherencias producto

Presin-300AbiertosCosto medio, posibleRespuesta rpida

DiferencialCerradosobturacin orificio de

purga

Ultrasonidos 0.5 a 1%150AbiertoCosto medioMateriales opacos y

CerradoTransparentes a prueba

De explosin

Radiacin 0.5 a 1%1300AbiertoCosto elevado,Tanque sin aberturas,

Cerradosupervisin seguridad,productos corrosivos y

calibracin individualpeligrosos, alta presin y

varias fuentestemperatura

Fuentes Antonio Creus Sol, Instrumentacin Industrial 6 Edicin Marcombo Boixareu Editores, Barcelona 1997. John H. Perry, Ph. D.,Manual del Ingeniero Qumico 2 Edicin Versin espaol, Tomo 2, Libros McGraw - Hill, Mxico 1982. Russel H. Babcock, Instrumentacin y Control en el Tratamiento de Aguas Potables, Industriales y de desecho (versin espaol-reimpresin), Editorial Limusa, Mxico 1985.