Sensores de nivel

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Sensores de nivel

  1. 1. SENSORES DE NIVEL
  2. 2. Objetivos <ul><li>Conocer los instrumentos de nivel de líquidos y sólidos y las aplicaciones particulares de las que son objeto. </li></ul><ul><li>Comparar las distintas características técnicas de estos instrumentos de medición de nivel. </li></ul>
  3. 3. Introducción <ul><li>Dentro de los procesos industriales la medición y el control de nivel se hace necesario cuando se pretende tener una producción continua: cuando se desea mantener una presión hidrostática, cuando un proceso requiere de control y medición de volúmenes de líquidos ó; bien en el caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, la medición de nivel de líquidos, dentro de un recipiente parece sencilla, pero puede convertirse en un problema más ó menos difícil; el control de nivel entre dos puntos, uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones más comunes de los instrumentos para controlar y medir el nivel. </li></ul><ul><li>Los niveles se pueden medir y mantener mediante dispositivos mecánicos de caída de presión, eléctricos y electrónicos. </li></ul>
  4. 4. DISTINTOS TIPOS <ul><li>Indicadores locales </li></ul><ul><li>Medidores de nivel en líquidos </li></ul><ul><li>Medidores de nivel en sólidos </li></ul>
  5. 5. Nivel tubular <ul><li>Tubo de material transparente y rígido conectado al depósito por dos bridas con dos válvulas manuales de corte. </li></ul><ul><li>El liquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito </li></ul><ul><li>Limitaciones: </li></ul><ul><ul><li>No mucha presión </li></ul></ul><ul><ul><li>No Tª alta </li></ul></ul><ul><ul><li>No impactos </li></ul></ul><ul><ul><li>No líquidos que manchan interior tubo </li></ul></ul><ul><li>También de vidrio armado </li></ul><ul><ul><li>reflexión </li></ul></ul><ul><ul><li>refracción </li></ul></ul>
  6. 6. Medidor de nivel tubular Tubo de vidrio para líquidos limpios Modelo NDAM BRUNO SCHILING
  7. 7. Medidores de nivel en líquidos <ul><li>Desplazamiento (flotador) </li></ul><ul><li>Presión diferencial </li></ul><ul><li>Burbujeo </li></ul><ul><li>Radioactivo </li></ul><ul><li>Capacitivo </li></ul><ul><li>Ultrasonidos </li></ul><ul><li>Conductivímetro </li></ul><ul><li>Radar </li></ul><ul><li>Servoposicionador </li></ul>
  8. 8. Medidor de nivel en flotador <ul><li>Constituido por un flotador pendiente de un cable, un juego de poleas, y un contrapeso exterior </li></ul><ul><li>Modelos: </li></ul><ul><ul><li>de regleta </li></ul></ul><ul><ul><li>de unión magnética </li></ul></ul>
  9. 9. Medidor de nivel de flotador Flotante a cable Flotante lateral magnetico Flotante con columna magnetica Flotante con cable y contrapeso
  10. 10. Interruptor de nivel tipo flotador <ul><li>Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través de la cual transmite su movimiento a una ampolla de mercurio (la hace bascular) con un interruptor </li></ul><ul><li>Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si la fuerza supera al peso del flotador </li></ul><ul><li>Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de posición </li></ul>
  11. 11. Medidor de presión diferencial <ul><li>Tanque abierto: </li></ul><ul><li> medidor de P </li></ul><ul><li>P =  ·g·h </li></ul><ul><li>Tanque cerrado: </li></ul><ul><li>P=P liq -P deposito </li></ul>
  12. 12. Medidor de presión <ul><li>PRESION NEUMATICA </li></ul><ul><li>sensa la presión ejercida por el líquidos obre el aire que se encuentra dentro del tubo. </li></ul><ul><li>Uso: líquidos con vapores </li></ul>PRESION HIDROSTATICA mide la presión en el fondo del tanque Líquidos, Gases y Vapores muy Inflamables. productos Químicos con Sólidos en Suspensión alcance hasta hasta 5
  13. 13. Medidor de presión Esquema del sistema HTG
  14. 14. Medidor de nivel por burbujeo <ul><li>Generar una corriente continua de burbujas desde el nivel mínimo </li></ul><ul><li>La presión requerida es proporcional a la columna de líquido </li></ul><ul><li>Aplicaciones: </li></ul><ul><ul><li>líquidos corrosivos </li></ul></ul><ul><ul><li>mats en suspensión </li></ul></ul>
  15. 15. Medidor radioactivo <ul><li>Fuente radioactiva a un lado </li></ul><ul><li>Medidor de radiación al otro </li></ul><ul><li>Necesaria recalibracion </li></ul><ul><li>Limitaciones </li></ul><ul><ul><li>dificultades técnicas </li></ul></ul><ul><ul><li>y administrativas </li></ul></ul><ul><li>Aplicaciones: </li></ul><ul><ul><li>Fluidos  Tª </li></ul></ul><ul><ul><li>Líquidos corrosivos </li></ul></ul>
  16. 16. Medidor capacitivo <ul><li>Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre sus placas </li></ul><ul><li>Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, se forma un condensador </li></ul><ul><li>Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la capacidad </li></ul><ul><li>Si el depósito no es metálico se introducen dos sondas </li></ul><ul><li>También se usan como interruptores de nivel </li></ul>
  17. 17. Medidor capacitivo Sensor RF de Nivel por Capacitancia action-probe (ap-c) DETECTOR CAPACITIVO para LIQUIDOS, PASTAS, POLVOS y GRÁNULOS
  18. 18. Medidor por ultrasonidos <ul><li>Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que el emisor </li></ul><ul><li>El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivel </li></ul><ul><li>El tiempo depende de la Tª ==> compensar medidas </li></ul><ul><li>Evitar obstáculos en el recorrido de las ondas </li></ul><ul><li>Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas) </li></ul>
  19. 19. Medidor por ultrasonidos Transmisor hidra-wave Sensor por ultrasonidos Ultrasónico P+F Ultrasónico Probe
  20. 20. Medidor de tipo conductivímetro <ul><li>Sonda con dos electrodos. </li></ul><ul><li>El líquido cierra un circuito eléctrico y se conmuta un contacto </li></ul><ul><li>Aplicaciones: </li></ul><ul><ul><li>interruptores de nivel en líquidos conductores </li></ul></ul>
  21. 21. Medidor de tipo conductivímetro <ul><li>Medidor de campo eléctrico </li></ul><ul><li>líquidos.  </li></ul><ul><li>Dos electrodos producen un campo alterno, </li></ul><ul><li>y originan una señal cuando detectan contacto con el producto.  </li></ul>
  22. 22. Sistemas de radar <ul><li>No necesitan contacto </li></ul><ul><li>No elementos móviles </li></ul><ul><li>Aplicaciones </li></ul><ul><ul><li>Viscosos (asfaltos) </li></ul></ul><ul><ul><li>Movimiento (barcos ) </li></ul></ul><ul><li>Rango : 40 m </li></ul><ul><li>Precisión: 2 mm. </li></ul>
  23. 23. Sistemas de radar <ul><li>RADAR de PROCESO </li></ul><ul><li>Medición continua de Nivel en líquidos y sólidos. </li></ul>IQ Radar 160 Condiciones atmosféricas extremas
  24. 24. Sistemas de radar Esquema del sistema HIMS con Radar
  25. 25. Servoposicionador <ul><li>Gran precisión: 1 mm con alta repetibilidad y sensibilidad </li></ul><ul><li>Mide la tensión de un hilo del que pende un contrapeso (disco) </li></ul><ul><li>Sistema en equilibrio: ligero contacto contrapeso - líquido </li></ul><ul><li>Cambio nivel --> Cambio tensión --> Servoposicionador </li></ul><ul><li>Restituir equilibrio de tensiones desplazando contrapeso </li></ul>
  26. 26. Servoposicionador Esquema del sistema HIMS con Servo
  27. 27. Servoposicionador Medición de interfaz mediante un Servo
  28. 28. Medidores de nivel de líquidos
  29. 29. Medidores de nivel en sólidos <ul><li>Problema: definir el nivel </li></ul><ul><li>No existe una única superficie horizontal </li></ul><ul><li>Medidores de líquidos -- específicos para sólidos </li></ul><ul><li>Tipos </li></ul><ul><ul><li>Palpador </li></ul></ul><ul><ul><li>Paletas rotativas </li></ul></ul><ul><ul><li>Vibratorio </li></ul></ul><ul><ul><li>Membrana sensitiva </li></ul></ul><ul><ul><li>Peso </li></ul></ul><ul><ul><li>Ultrasonidos </li></ul></ul><ul><ul><li>Radar </li></ul></ul>
  30. 30. Medidor por palpador <ul><li>Análogo al “sondeo” </li></ul><ul><li>Bajo demanda de operador o de temporizador </li></ul><ul><li>Un motor mueve un cable con un peso en su extremo </li></ul><ul><li>Al chocar el peso con la superficie se conmuta el motor y el peso asciende </li></ul><ul><li>Longitud cable desenrollado --> nivel depósito </li></ul><ul><li>Suficiente sección peso --> evitar hundimientos </li></ul><ul><li>Materiales sólidos, granulometría < 3 mm </li></ul>
  31. 31. Paletas rotativas <ul><li>Un motor hace girar unas paletas (9 rpm) a través de un resorte </li></ul><ul><li>Al entrar en contacto el material con las paletas, éstas se paran, pero el motor continua girando hasta que el muelle asociado al motor se expande al máximo y toca un final de carrera que da un contacto eléctrico </li></ul><ul><li>Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su posición, el nivel arranca y el contacto cambia de posición </li></ul><ul><li>Intensidad del motor proporcional a la longitud de paleta en contacto con el sólido </li></ul><ul><li>Aplicación: sólidos granulados </li></ul>
  32. 32. Medidores de palas rotativas Sensor de Pala Rotativa actino-probe Un sensor de medición por punto robusto, confiable y económico. Optimo para materiales sólidos . Paleta rotativa para polvos granulados Alarma de Nivel Alto, y Medio Inyectoras y Extrusoras de Plástico Temperaturas de hasta 120ºC. Sensibilidad ajustable
  33. 33. Medidor de nivel vibratorio <ul><li>Sonda en forma de diapasón que vibra a 80 Hz </li></ul><ul><li>Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones se amortiguan </li></ul><ul><li>Una señal activa un relé </li></ul><ul><li>Posiciones </li></ul><ul><ul><li>Instalación lateral y roscada a la altura del nivel </li></ul></ul><ul><ul><li>Sondas verticales </li></ul></ul>
  34. 34. Medidor de nivel vibratorio Horquilla vibrante Altas Presiones y Temperaturas. Líquidos muy viscosos. Polvos con tendencia a aglutinarse Gránulos grandes Varilla vibrante sólidos en polvo y granulados gruesos Cal, Arena, Pintura en Polvo, Cereales, Café, Altas presiones y temperaturas 
  35. 35. Medidor de membrana sensitiva <ul><li>Consta de una membrana acoplada a la pared del recipiente en el punto en el que se quiere detectar el nivel </li></ul><ul><li>Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membrana y actúa un conmutador </li></ul><ul><li>Granulometría media y pequeña </li></ul>
  36. 36. Medidor de peso <ul><li>Peso  Nivel sólido </li></ul><ul><li>Peso de tolva + contenido </li></ul><ul><li>Células de carga </li></ul><ul><li>Galgas extensiométricas </li></ul>
  37. 37. Medidor de peso Transductor por presión S2 LOAD STAND LOAD DISC II Célula de Carga de doble cizalladura
  38. 38. Medidor de ultrasonidos
  39. 39. Medidores de nivel de sólidos
  40. 40. Medidores de nivel de sólidos
  41. 41. Conclusiones <ul><li>Los sensores de nivel permite la medida de niveles en el entorno de instrumentación (depósitos, procesos, envasados, tanques, ...) </li></ul><ul><li>La medida de nivel de líquidos tienen propiedades aplicables que ocupan todo el volumen (superficie enrasada), presión proporcional a la altura, flotabilidad, vasos comunicantes, entre sus inconvenientes: tenemos oleaje, oxidación, fugas, etc. </li></ul><ul><li>La Medida de nivel de sólidos es más difícil porque no tienen la mayoría de las propiedades aplicables a los líquidos , además tienen otros inconvenientes como la granularidad, dependencia de la humedad, compacidad,etc </li></ul>
  42. 42. Gracias

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