Intrumrntacion guia 5
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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL guia nº5
Capítulo 5: Medidas de Nivel
Medición de nivel
Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel
de líquidos y de sólidos que son dos mediciones claramente
diferenciadas.
5.1 Medidores de nivel de líquidos
Los medidores de nivel de líquidos trabajan
midiendo,directamente la altura del líquido sobre una línea de
referencia, o la presión hidrostática, o el desplazamiento
producido en un flotador por el propio líquido contenido en el
tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas
del líquido.
A) Los primeros instrumentos de medida directa se dividen en:
sonda, cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador.
B) Los aparatos que miden nivel aprovechando la presión
hidrostática se dividen en:
*Medidor manométrico
*Medidor de membrana
*Medidor de tipo burbujeo
*Medidor de presión diferencial de diafragma
5.1 Medidores de nivel de líquidos
6. C) Los instrumentos que utilizan características eléctricas del
7. líquido se clasifican en:
*Medidor resistivo
*Medidor conductivo
*Medidor capacitivo
*Medidor ultrasónico
*Medidor de radiación
*edidor de láser
*edidor de radar
5.1.1 Instrumentos de medida directa
El medidor de sonda consiste en una varilla o regla graduada, de
la longitud conveniente para introducirla dentro del depósito. La
determinación del nivel se efectúa por lectura directa de la
longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el
tanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se utiliza
generalmente en tanques de fuel-oil o gasolina. Otro medidor
consiste en una varilla graduada.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
6.El nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos
conectados a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que
están unidos al tanque generalmente mediante 3 válvulas, 2 de
cierre de seguridad en los extremos para impedir el escape del
líquido en caso de rotura del cristal y una de purga. A presiones
mayores de 7 bar el cristal es grueso y se protege por una
armadura metálica.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por las
características del líquido que miden, impidiendo que el nivel
pueda apreciarse claramente. Entre los líquidos que presentan
ente inconveniente figuran el caramelo y los líquidos pegajosos.
Su principal ventaja es la gran seguridad que ofrece en la lectura
del nivel del líquido pudiendo controlar con ellos la lectura de los
otros tipos de aparatos de nivel.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
*os instrumentos de flotador consisten en un flotador situado en el
seno del líquido y conectado al exterior del tanque indicando
directamente el nivel. La conexión puede ser directa magnética o
hidráulica.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*l medidor manométrico consiste en un sensor de presión
suspendido de la parte superior del tanque e inmerso en el líquido
transmitiendo la señal de 4-20 mA cc o una señal digital, a través
de un cable que acompaña al de suspensión.
*elsensor mide la presión debida a la altura de líquido h que
existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*e medidor de tipo burbujeo emplea un tubo sumergido en el
líquido a través del cual se hace burbujear aire mediante un
rotámetro con un regulador de caudal. La presión del aire en la
tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna
de líquido, es decir, al nivel.
*l presión de aire en la tubería, es decir, el nivel, se mide
mediante un manómetro de fuelles o un transductor de presión
cuyo campo de medida corresponde a la presión máxima ejercida
por el líquido.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*El sistema puede emplearse también en tanques cerrados con dos juegos de rotámetro-regulador y con las señales de aire conectadas a un transmisor de presión diferencial.
*El método de burbujeo es simple y da buen resultado en el caso de líquidos muy corrosivos o con sólidos en suspensión y en emulsiones.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*El medidor de presión diferencial consiste en un diafragma en contacto con el líquido, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico.
5.1.3 Instrumento basado en el desplazamiento
*El medidor de nivel de tipo desplazamiento 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 porque el ángulo de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada, es decir, al momento ejercido por el flotador.
5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido.
*El medidor de nivel resistivo consiste en uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos. El líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrónico. Cuando el líquido moja los electrodos se cierra el circuito electrónico disponiendo el relé electrónico de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del líquido o ante cualquier perturbación momentánea.
*El instrumento 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.
5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido.
*El medidor de capacidad 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.
5.1.5 Medidor de nivel de ultrasonidos.
*El sistema ultrasónico de medición de nivel se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque.
5.1.6 Medidor de nivel de radar
*El sistema de radar de microondas se basa en la emisión continua de una onda electromagnética que no es influida por la temperatura ni por las variaciones de densidad que puedan existir sobre el líquido. La onda es continua y está modulada en alta frecuencia de modo que se detecta la diferencia de frecuencia entre la señal emitida y el eco recibido. La técnica recibe el nombre de FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave, onda continua modulada en frecuencia).
*La diferencia de frecuencias es proporcional al tiempo empleado por estas señales de transmisión y retorno, es decir al nivel.
5.1.7 Medidor de nivel de radiación
*El sistema de radiación 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.
5.1.8 Medidor de nivel láser
*Es utilizable donde las condiciones de trabajo son muy duras y donde los instrumentos convencionales falla, por ejemplo en la medición de metal fundido.
*El sistema medidor de nivel láser 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. La señal puede ser por impulsos o por onda continua modulada en alta frecuencia.
*El sistema de rayo láser no es influido por cambios de temperatura, ni presión, ni turbulencias, ni capas de gases, ni por los materiales absorbentes del sonido. Es inmune a reflexiones y ecos de polvo y al movimiento de palas de agitador.
5.2 Medidor de nivel de sólidos
En los procesos continuos la industria ha ido exigiendo el desarrollo de instrumentos capaces de medir el nivel de sólidos en puntos fijos o de forma continua.
Los detectores de nivel de punto fijo proporcionan una medida en uno o varios puntos fijos determinados. (Ej.: diafragma, cono suspendido, la varilla flexible, el medidor conductivo, las paletas rotativas, el de vibración, los ultrasonidos y el radar).
Los medidores de nivel continuo proporcionan una medida continua del nivel desde el punto más bajo al más alto. (Ej.: la báscula, el de presión diferencial, el capacitivo, el de ultrasonidos, el de radar, el láser y el de radiación).
Capítulo 5: Medidas de Nivel
Medición de nivel
Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel
de líquidos y de sólidos que son dos mediciones claramente
diferenciadas.
5.1 Medidores de nivel de líquidos
Los medidores de nivel de líquidos trabajan
midiendo,directamente la altura del líquido sobre una línea de
referencia, o la presión hidrostática, o el desplazamiento
producido en un flotador por el propio líquido contenido en el
tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas
del líquido.
A) Los primeros instrumentos de medida directa se dividen en:
sonda, cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador.
B) Los aparatos que miden nivel aprovechando la presión
hidrostática se dividen en:
*Medidor manométrico
*Medidor de membrana
*Medidor de tipo burbujeo
*Medidor de presión diferencial de diafragma
5.1 Medidores de nivel de líquidos
6. C) Los instrumentos que utilizan características eléctricas del
7. líquido se clasifican en:
*Medidor resistivo
*Medidor conductivo
*Medidor capacitivo
*Medidor ultrasónico
*Medidor de radiación
*edidor de láser
*edidor de radar
5.1.1 Instrumentos de medida directa
El medidor de sonda consiste en una varilla o regla graduada, de
la longitud conveniente para introducirla dentro del depósito. La
determinación del nivel se efectúa por lectura directa de la
longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el
tanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se utiliza
generalmente en tanques de fuel-oil o gasolina. Otro medidor
consiste en una varilla graduada.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
6.El nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos
conectados a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que
están unidos al tanque generalmente mediante 3 válvulas, 2 de
cierre de seguridad en los extremos para impedir el escape del
líquido en caso de rotura del cristal y una de purga. A presiones
mayores de 7 bar el cristal es grueso y se protege por una
armadura metálica.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por las
características del líquido que miden, impidiendo que el nivel
pueda apreciarse claramente. Entre los líquidos que presentan
ente inconveniente figuran el caramelo y los líquidos pegajosos.
Su principal ventaja es la gran seguridad que ofrece en la lectura
del nivel del líquido pudiendo controlar con ellos la lectura de los
otros tipos de aparatos de nivel.
5.1.1 Instrumentos de medida directa
*os instrumentos de flotador consisten en un flotador situado en el
seno del líquido y conectado al exterior del tanque indicando
directamente el nivel. La conexión puede ser directa magnética o
hidráulica.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*l medidor manométrico consiste en un sensor de presión
suspendido de la parte superior del tanque e inmerso en el líquido
transmitiendo la señal de 4-20 mA cc o una señal digital, a través
de un cable que acompaña al de suspensión.
*elsensor mide la presión debida a la altura de líquido h que
existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*e medidor de tipo burbujeo emplea un tubo sumergido en el
líquido a través del cual se hace burbujear aire mediante un
rotámetro con un regulador de caudal. La presión del aire en la
tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna
de líquido, es decir, al nivel.
*l presión de aire en la tubería, es decir, el nivel, se mide
mediante un manómetro de fuelles o un transductor de presión
cuyo campo de medida corresponde a la presión máxima ejercida
por el líquido.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*El sistema puede emplearse también en tanques cerrados con dos juegos de rotámetro-regulador y con las señales de aire conectadas a un transmisor de presión diferencial.
*El método de burbujeo es simple y da buen resultado en el caso de líquidos muy corrosivos o con sólidos en suspensión y en emulsiones.
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática.
*El medidor de presión diferencial consiste en un diafragma en contacto con el líquido, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico.
5.1.3 Instrumento basado en el desplazamiento
*El medidor de nivel de tipo desplazamiento 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 porque el ángulo de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada, es decir, al momento ejercido por el flotador.
5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido.
*El medidor de nivel resistivo consiste en uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos. El líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrónico. Cuando el líquido moja los electrodos se cierra el circuito electrónico disponiendo el relé electrónico de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del líquido o ante cualquier perturbación momentánea.
*El instrumento 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.
5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido.
*El medidor de capacidad 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.
5.1.5 Medidor de nivel de ultrasonidos.
*El sistema ultrasónico de medición de nivel se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque.
5.1.6 Medidor de nivel de radar
*El sistema de radar de microondas se basa en la emisión continua de una onda electromagnética que no es influida por la temperatura ni por las variaciones de densidad que puedan existir sobre el líquido. La onda es continua y está modulada en alta frecuencia de modo que se detecta la diferencia de frecuencia entre la señal emitida y el eco recibido. La técnica recibe el nombre de FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave, onda continua modulada en frecuencia).
*La diferencia de frecuencias es proporcional al tiempo empleado por estas señales de transmisión y retorno, es decir al nivel.
5.1.7 Medidor de nivel de radiación
*El sistema de radiación 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.
5.1.8 Medidor de nivel láser
*Es utilizable donde las condiciones de trabajo son muy duras y donde los instrumentos convencionales falla, por ejemplo en la medición de metal fundido.
*El sistema medidor de nivel láser 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. La señal puede ser por impulsos o por onda continua modulada en alta frecuencia.
*El sistema de rayo láser no es influido por cambios de temperatura, ni presión, ni turbulencias, ni capas de gases, ni por los materiales absorbentes del sonido. Es inmune a reflexiones y ecos de polvo y al movimiento de palas de agitador.
5.2 Medidor de nivel de sólidos
En los procesos continuos la industria ha ido exigiendo el desarrollo de instrumentos capaces de medir el nivel de sólidos en puntos fijos o de forma continua.
Los detectores de nivel de punto fijo proporcionan una medida en uno o varios puntos fijos determinados. (Ej.: diafragma, cono suspendido, la varilla flexible, el medidor conductivo, las paletas rotativas, el de vibración, los ultrasonidos y el radar).
Los medidores de nivel continuo proporcionan una medida continua del nivel desde el punto más bajo al más alto. (Ej.: la báscula, el de presión diferencial, el capacitivo, el de ultrasonidos, el de radar, el láser y el de radiación).