presentacion medicion de nivel final (2)
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breve explicacion de medidores de nivelTRANSCRIPT
TEMA:MEDICION DE NIVEL
EQUIPO:ARANDA DOMINGUEZ GILBERTO
ORTIZ MARTINEZ EDMUNDO
INTRODUCCION
El nivel es una de las variables de procesos mas utilizadas para el control de las plantas industriales, pero muy especialmente en el control de almacenamiento tanto de materias primas como de productos terminados.
En general, en las medidas de nivel para el control de procesos no se requiere una gran precisión, salvo en los casos de dosificación de llenado de los depósitos mientras que en caso de medida de almacenamiento la precisión es fundamental.
En la selección del tipo de medidor tienen preferencia técnicamente los medidores estáticos frente a los que tienen partes móviles y los que no necesitan contacto con el fluido o, incluso, son exteriores al recipiente, así como los que requieren menor modificación en la estructura del recipiente y sus soportes, especialmente cuando se tiene que modificar el diseño del equipo.
En cuanto a métodos de medición de nivel, se puede decir que hoy en día apenas existe algún efecto físico que no se emplee como base para un método de medición de niveles de modo que se dispone de una amplia gama de técnicas de medición y por ello no siempre resulta fácil la elección del método de obtención de lecturas que se adapte mejor a los requerimientos específicos de una instalación.
TIPOS DE MEDIDORES Y SU PRICIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Existen tanto para líquidos como para sólidos:
- Líquidos: existen para toda clase de líquidos. Es
usado para seguridad y monitoreo de los límites
superior e inferior de los tanques y en sistemas de
bombas. Pueden usarse en aquellas aplicaciones
donde no es posible utilizar un flotador, por
ejemplo turbulencia, espuma.
- Sólidos: se usan en silos que contengan granos
finos y sólidos en polvo, por ejemplo: trigo, uva,
cereales, harina, leche en polvo, azúcar, cemento,
plástico granulado, yeso, etc.
Principio de funcionamiento:
Es un sensor con forma de horquilla, que vibra a su
frecuencia de resonancia. Esta frecuencia cambia
cuando la horquilla se pone en contacto con el sólido o
líquido contenido en el recipiente. El cambio de
frecuencia es evaluado y convertido en una señal. Sirve
para mediciones discretas.
VIBRANTE
Las sondas de detección de nivel de
capacitancia/admitancia RF se pueden usar para
detección de nivel para en depósitos, silos y tanques, de
manera continua. Son aplicables en toda la industria,
tanto en líquidos como en sólidos, pero principalmente
en líquidos. Están diseñado para soportar altas presiones
como altas temperaturas y materiales cáusticos.
Principio de funcionamiento:
La sonda de capacitancia y la pared del recipiente
forman las dos placas de un capacitor, la capacidad
estará determinada por su área superficial, la distancia
entre ellas, así como el tipo y propiedades dieléctricas
del producto que se está midiendo. A medida de que el
recipiente se llena, la capacidad aumenta.
La capacidad se mide y una señal proporcional al nivel
es generada por un circuito electrónico que posee la
sonda. La señal es evaluada por otra unidad electrónica
conectada al sistema.
Las sondas de detección de nivel de Admitancia de
radio frecuencia (RF) se ven afectadas por la resistencia
del material cuyo nivel se está midiendo. El sistema de
Admitancia RF mide tanto la capacitancia como la
resistencia del material que se está midiendo y, por
medio de un circuito electrónico, sustrae la resistencia
de la medición combinada.
CAPACITANCIA/ADMITANCIA RF
Se utiliza en líquidos que sean
conductores de corriente y están
diseñados para soportar líquidos
agresivos. No se pueden utilizar en
líquidos que sean inflamables o
explosivos. Utiliza una pequeña
corriente alterna, por lo que no
es peligroso para las personas y no
tiene efectos de electrólisis.
Principio de funcionamiento:
Es un interruptor de nivel que
suministra una pequeña corriente
alterna entre dos sondas, el circuito se
cierra por medio del fluido y se indica
así el nivel cuando el líquido `toca´
ambas sondas. Se utiliza en mediciones
discretas.
CONDUCTÍMETRO
Es utilizado para medición continua de nivel en
tanques que contengan líquidos o solidos, en la
industria química, farmacéutica y alimenticia,
como también en tratamiento de agua y aguas
residuales. La sonda, formando un sensor de
presión se encuentra de distintos diseños de
construcción para diversas aplicaciones, por
ejemplo: para ser montadas a un costado del
tanque, o arriba, para materiales corrosivos,
etc.
Principio de funcionamiento:
El peso de una columna de líquido genera una
presión hidrostática. A densidad constante, la
presión hidrostática es solamente función de la
altura de la columna de líquido:
Presión hidrostática=p g h
HIDROSTÁTICO
Se usan para la medición continua de
nivel, suelen montarse a través de la
parte superior del recipiente o tanque.
Principio de funcionamiento:
Consiste en emitir un pulso de energía
que viaja a la velocidad del sonido en el
espacio de vapor que se encuentra por
encima del líquido o polvo. La señal es
reflejada por la superficie del líquido o
polvo y va de vuelta al receptor. Se mide
el tiempo entre la señal emitida y la señal
recibida. A partir de esa medición de tiempo y
con la velocidad del sonido en el vapor se
calcula la distancia desde el receptor a la
superficie del líquido o polvo. En los últimos
años, los medidores sónicos de nivel han
mejorado inexactitud cuando se los aplica en
forma adecuada.
ULTRASÓNICO
Se utiliza tanto para medición continua o discreta. El
transmisor no entra en contacto con el material ni con el
recipiente, tanto fuera o dentro de él. Se utiliza en
contenedores de materiales o líquidos inflamables,
venenosos o agresivos. Este dispositivo puede ser
encontrado en tanques de ácido, hervidores, silos de
cemento, ciclones, hornos rotativos, agitadores y
mezcladores. Debido a que la fuente sola emite rayos
gamma, el material y el tanque pueden ser contaminado
radiactivamente.
Principio de funcionamiento:
La fuente de rayos gamma, tanto de componentes de
cesio o cobalto, emite radiación que es atenuada a medida
que pasa a través de los materiales. Un detector, montado en
el lado opuesto del recipiente, convierte esta radiación en
una señal eléctrica. La amplitud de la señal es determinada
por la distancia entre la fuente gamma y el detector y
también por el ancho y la densidad del material. El ancho y
las paredes del recipiente, cuya atenuación de la radiación
es constante, se tienen en cuenta en el cálculo de la señal.
La determinación del nivel, se basa en la absorción de
radiación por el producto que contiene el tanque.
RADIOMÉTRICO
Se usa generalmente para
recipientes bajo presión, el
aparato computa la diferencia
entre la presión total y la
sobre presión. Esta presión es
la presión de la columna de
líquido, que luego es
convertida en una señal
eléctrica. Si la densidad del
líquido se conoce, la señal
será directamente el nivel.
DE PRESIÓN DIFERENCIAL
Utiliza un mecanismo más
simple para bajar el flotador
(en el caso de líquidos) o un
peso (en el caso de polvos)
para buscar el nivel. Se
cuentan los pulsos
producidos a medida que el
cable se va rebobinando
después de encontrar el
nivel del tanque, lo que
provee una indicación
de la altura del espacio de
vapor.
YO YO
Las celdas de carga
determinan el nivel pesando el
tanque y su contenido. En la
actualidad, las celdas de
carga pueden soportar el
tanque o bien se pueden fijar
extensómetros a un miembro
de soporte de la estructura
del tanque para medir la acción
del peso cambiante.
Tienen la ventaja de ser
externos al contenido del
tanque. Dan una medición
continua de nivel.
CELDAS DE CARGA O EXTENSOMÉTRICOS
Uno de los primeros métodos
para medir nivel de líquidos
empleaba un flotador dentro de
un tanque conectado por medio
de un cable a un contrapeso en
el exterior del tanque. Una
escala graduada sobre el tanque
permite obtener lecturas
continuas y directas del nivel
del líquido. Desgraciadamente,
en este sistema abundan las
inexactitudes y solo es apto
para indicación.
MEDIDORES A FLOTADOR
El sistema sensor óptico permite la
monitorización del nivel de líquido de uno o
varios depósitos. Se basa en el uso de
fibras ópticas, de forma que la electrónica
necesaria se encuentra suficientemente
alejada del punto de medida. Ello permite su
uso seguro en entornos críticos: atmósferas
inflamables, explosivas, contaminadas
electromagnéticamente, sin necesidad de
recubrimientos especiales que encarecen
su coste final.
Principio de funcionamiento:
De la cabeza transductora sale un haz
luminoso que se refleja en la superficie del
medio cuyo nivel se desea medir. La señal
luminosa reflejada posee información
dependiente de la distancia recorrida por el
haz, permitiendo la medida continua de
nivel.
ÓPTICO
Detecta la presencia o ausencia de sólidos secos a
granel. Este dispositivo ofrece un rendimiento superior al
monitorizar productos como grano, alimentos, cemento,
gránulos de plástico y virutas de madera.
Principio de funcionamiento:
La paleta rotativa es accionada por un motor de
engranaje, y detecta el material cuando el nivel
alcanza el sensor . Cuando el material entra en
contacto con la paleta se detiene la vibración. Esta
vibración provoca el cambio de estado del relévador.
Cuando la paleta está libre, se reanuda la vibración
y el relévador vuelve a su condición normal. Este
interruptor es idóneo para aplicaciones con sólidos en
ambientes industriales extremos. El usuario puede ajustar
la sensibilidad de la paleta en función de las propiedades
del material detectado. Se distinguen varios modelos de
sensores compacto o ampliado, con extensión rígida o
cable. Pueden incluir una paleta estándar (idónea para
muchas aplicaciones), o articulada (ofrece mayor
sensibilidad para materiales sólidos ligeros).
POR PALETA ROTATORIA
Los sistemas de burbujeo o de purga continua, realizan la medición de nivel midiendo la presión requerida para que un flujo constante de aire venza la presión hidrostática de un liquido, al salir el aire lo hace a manera de burbujeo, de ahí el nombre del sistema.
Principio de funcionamiento:
"La presión en el tubo es igual a la presión hidrostática causada por elnivel, si se mide la presión dentro del tubo se obtiene la medición del nivel", este método se puede utilizar en recipientes abiertos o cerrados, la entrada del manómetro se monta por encima del nivel máximo del recipiente para que los sedimentos no se acumulen en el tubo de conexión.
METODO DE BURBUJEO
Difieren de los medidores de nivel a flotador en que el flotador ascensional reacciona a un cambio en el nivel del líquido. El flotador va montado sobre la superficie del líquido, subiendo y bajando con el nivel. Por el contrario, el desplazador está restringido de subir con el nivel del líquido y transmite una señal relacionada al cambio en la fuerza que asciende a medida que el nivel del líquido sube y baja alrededor del mismo. El uso de desplazadores normalmente está limitado a alcances relativamente cortos (por lo general menos de 150cm) debido al elevado costo de la cámara externa que aloja al desplazador.
DESPLAZADORES
CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL ELEMENTO PRIMARIO DE MEDICION (NIVEL).
No existe algo así como “un medidor universal” que sea aplicable a todos (o la mayoría) de los casos. Cada situación debe ser cuidadosamente analizada, ya que existe un sin número de condiciones a tener en cuenta como tipo: de sólidos o fluido, agresividad física o química, si la medición continua o discreta, altas presiones y temperaturas, existencia de espuma, ángulos de talud en sólidos, etc.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS.Cada medidor tiene sus propios rangos de precisión y de operación, así como ventajas y desventajas, los cuales se resumen en la siguiente tabla:
LIQUIDOS:
SOLIDOS:
COMENTARIOS Y CONCLUSIONES.
En los procesos industriales es necesario contar con medidores de nivel de los sólidos o líquidos de operación, acordes a las características de operación y de la carga, a la disponibilidad económica y a la necesidad de respuestas rápidas de medición.
Los medidores de nivel de líquidos existen en una gran variedad. Los más usados son los de desplazamiento y de presión hidrostática debido a su confiabilidad y bajo costo.
Cuando las cargas de operación se encuentran a altas presiones y temperaturas, o cuando son altamente peligrosos, se requiere de medidores de nivel más complejos que los cotidianos. Preferiblemente que no entren en contacto con el líquido y que utilicen algún tipo de radiación electromagnética para la medición. En ello se requieren los mejores estándares de seguridad y precisión.
Los medidores de sólidos han evolucionado satisfactoriamente para caracterizar prácticamente todos los tipos de sólidos de operación. Al igual que los líquidos, su diseño y selección debe estar ajustado a la disponibilidad económica y a las características del proceso y de la carga. En muchos casos se trabajan con niveles de presión y temperaturas muy elevados, en ese caso se hace necesario utilizar medidores más resistentes y apropiados como los de radiación o báscula.
Finalmente, se deben analizar con la suficiente paciencia y conocimiento los factores de diseño y selección de los medidores de nivel en las operaciones industriales.
Bibliografia:
CREUS, Antonio. Instrumentación Industrial. Sexta edición. Editorial Alfaomega. España.Medición de nivel.Ing. Juan Gilberto Mateos Suárez. Disponible en: /maestros/Mateos/clase/teoría/nivel/nivel1.htmDaily, James y HARLEMAN, Donald (1975). Dinámica de los fluidos. Con aplicaciones de ingeniería. Editorial TRILLAS. MÉXICO.
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