Nivel

1. Nivel *Es la distancia existente entre una línea de referencia y la superficie del fluido, generalmente dicha línea de referencia se toma como fondo del recipiente.

2. Método de medición por las características eléctricas del líquido: • Método conductivo • Método capacitivo • Método ultrasónico

3. Medición de nivel en líquidos La medición de nivel, su detección o su monitoreo, es fundamental en la industria química en: • El tratamiento de las aguas. • Almacenamiento de líquidos en tanques. • Parámetros (caudal)

4. Medidores de nivel

5. Métodos de medición • Viscosidad del fluido • Tipo de medición deseada • Presión • Recipiente presurizado • Recipiente no presurizado Métodos y tipos de instrumentos de medidores de nivel Necesidades o condiciones de operación

6. Clasificación de métodos de medición de nivel de líquidos • Métodos de medición directa • Métodos de medición indirecta

7. MEDIDORES DE NIVEL DIRECTOS INDIRECTOS Aprovechan la variación de nivel del material (líquido o sólidos granulares) para poder obtener la medición. Usan una variable, tal como presión, que cambia con el nivel del material.

8. Métodos de medición indirecta: • Por desplazadores • Presión hidrostática • Diferencial • Relativa • Diafragma – caja • Trampa de aire

9. Método por medidores actuados por desplazadores -Estos tipos de instrumentos se utilizan generalmente para llevar la medición a sitios remotos o para el control de nivel, aunque también pueden utilizarse como un indicador. -Este tipo de medida se basa en la variación del peso aparente de un cuerpo parcialmente sumergido en un líquido, cuando la altura del líquido varía. Por ejemplo, el flotador utilizado en los tinacos para baño.

10. -Están compuestos principalmente por un desplazador, varilla, una palanca y un tubo de torsión.

11. -El principio de funcionamiento se basa en el Principio de Arquímedes y consiste en que: El peso del desplazado ejerce una fuerza sobre el tubo de torsión, pero al subir el nivel, el desplazador desplaza más líquido y este ejercerá una fuerza o empuje sobre el desplazador, el cual se vuelve más liviano.

12. Esto trae como consecuencia que el tubo de torsión gire debido a la disminución de la torsión, que el desplazador ejerce sobre el. Este giro es aprovechado acoplándose una aguja, la cual indicara el nivel directamente. 

13. La fórmula utiliza para determinar el span de la fuerza deflotación para aplicaciones de nivel de líquido es: Fb = V (LW/L) (B) (SG) Donde: Fb= Span de la Fuerza de Flotación (lbf o Newton) V = Volumen total de desplazador (pulg.3 o cm3) Lw= Longitud de trabajo del desplazador (pulgadas o mm) L= Longitud total del desplasador (pulgadas o mm) B= Constante (0.036 lbf/pulg ó 9.8 x 10-3 N/cm) SG= Gravedad específica del fluido

14. -Todas las mediciones de nivel que utilizan desplazadores son mediciones de interface, ya que la variable es el nivel entre dos medios que tienen diferente gravedad especifica. La magnitud del movimiento del desplazador depende del cambio de interface y de la diferencia de gravedad específica entre el medio superior e inferior. -En aplicaciones de nivel de líquido, la medición se realiza a medida que le líquido varía sobre la longitud total del desplazador. Las longitudes estándar de desplazadores van desde0.3 hasta 3 metros (11.8 hasta 118 pulgadas).

15. Ventajas y Desventajas -Las ventajas y desventajas en la aplicación de desplazadores para medición de nivel son las siguientes: VENTAJAS: • Instalación sencilla • Principio de operación confiable y probado • Calibración Para trabajar a altas Presiones y temperaturas (5.000psig, 540°C) • No lo afectan la turbulencia ni la espuma. • DESVENTAJAS: • Es afectado por depósito de materiales sobre el desplazador. • • No es apropiado para líquidos viscosos • •Partes móviles sujetas a desgastes

16. Aplicaciones: • Medición de nivel de líquidos de gravedad específica contante. • Medición de interface líquido-líquido. • Control de bombas. • Interruptores para señal de alarma.

17. Métodos de medición hidrostática -El método mas común para medir nivel con sensores de tipo hidrostático, es utilizado transmisores de diferencia de presión, o transmisores de presión manométrica. En los de diferencial de presión, la presión ejercida por la columna de liquido actúa sobre la celda de diferencial de presión, cuyo movimiento es utilizado para transmitir una señal neumática o electrónica proporcional a la altura del nivel .

18. -La medición del nivel con transmisor de presión se utiliza preferentemente en tanques abiertos expuestos a la atmosfera. En estos casos, la presión medida es igual a la presión de la columna del liquido mas la presión atmosférica( presión en la superficie)La presión de la superficie suele ser despreciable por que la mayoría de los sensores de presión disponen de dispositivos que compensan la presión atmosférica. Para estos casos, los transmisores se montan en la parte mas baja del tanque. Se puede montar a una profundidad oportuna.

19. -En los instrumentos de nivel de tipo hidrostático, el nivel se mide por medio del peso que ejerce una columna de liquido sobre el sensor de presión. Esta relación define la medición de presión debido a una columna de liquido, la cual puede ser convertida a altura del nivel sobre la línea de referencia determinada:

20. Ventajas y Desventajas • Ventajas: • Montaje Sencillo. • Fácil de Ajustar. • Precisión Razonable. • Amplio uso de aplicaciones en la industria alimentaria donde se manejan productos con viscosidades cambiantes. • Desventajas: • Dependientes de la densidad relativa. • Relativamente costoso para mediciones de presión diferencial.

21. Sistema Básico o Manómetro Consta de un manómetro cuando el líquido cuyo nivel se desea medir, es corrosivo o viscoso, es necesario, un equipo de sello con la finalidad de aislar el instrumento de dicho fluido. El manómetro puede ser uno convencional, con la diferencia de que la escala en lugar de ser graduada en unidades de presión, es graduada en unidades de nivel. (Medidor de nivel mediante Presión Hidrostática)

23. Método de diafragma-caja

24. MÉTODO DE PRESIÓN DIFERENCIAL • Para la medición de niveles en tanques al vació o bajo presión pueden utilizarse los instrumentos de medición del flujo por métodos de presión diferencial. • La diferencia es que dará una lectura inversa; cuando señale caudal cero en medidas de flujo, se leerá nivel máximo en medidas de nivel.

26. Método de presión relativa -Densidad del líquido constante -Calibración para una densidad específica -Cuando se usa para mediciones de nivel de líquidos, se calibra en unidades de presión, de nivel de líquido correspondientes a la gravedad específica del líquido o en unidades volumétricas calculadas según las dimensiones del recipiente. También se puede calibrar de 0 a 100, lo que permite lecturas en términos de tanto por ciento de nivel máximo.

27. Método de trampa de aire -Cuando no se puede usar un diafragma, se puede instalar una caja sin este. Esto requiere que el líquido se encuentre libre de sólidos, que pueden obstruir el capilar. El líquido, mientras sube en la caja comprime el aire del capilar y el instrumento da la respuesta correspondiente.

28. Método de equilibrio de presión de aire -Este método se prefiere, normalmente, al de caja de diafragma si se dispone de aire o liquido para purga, aunque se puede aceptar un bombeo manual. Se puede aplicar ya sea desde lo alto del depósito o de las paredes laterales.

29. Método de duplicador de presión -Este convierte la presión de la altura del líquido en una señal de aire que se transmite a un instrumento medidor de presión como receptor. Una tubería suministra aire al medidor de nivel a una presión de 3 a 5 psi, mas elevada que la correspondiente a la columna de líquido para nivel máximo. Otra tubería transmite la presión señal de nivel salida del medidor, a un receptor a distancia.

30. Métodos de medición directa: • Por medición de sonda • Por aforación • Indicador de cristal • Flotador – boya

31. Método de medición por 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 gasolina.

32. -Es el método de medir nivel por medio de cintas. El instrumento está compuesto por tres partes principales que son: el carrete, la cinta graduada y un peso o plomada.

33. -La plomada sirve para que se mantenga la cinta tensa al penetrar en el líquido. Para medir el nivel se deja que la cinta baje lentamente hasta que la plomada toque el fondo del recipiente. Una vez que la plomada toca el fondo se empieza a recoger la cinta con el carrete, hasta que aparezca la parte donde el líquido ha dejado la marca que indica su nivel. -En instrumento de varilla con gancho se emplea, generalmente, en tanques de agua que se encuentran a presión atmosférica

34. Ventajas y desventajas

35. Método por aforación • Por medio de cintas • El instrumento esta compuesto por tres partes principales que son: -Carrete -Peso o plomada. -Cinta graduada

36. La plomada sirve para mantener la cinta tensa al penetrar en el líquido. • Se deja que la cinta baje lentamente hasta que la plomada toque fondo. • Al tocar fondo se empieza a recoger la cinta con el carrete, hasta que aparezca la parte donde el líquido ha dejado la marca que indica su nivel.

37. Método indicador de cristal • Simples • Comunes • Recipientes abiertos y cerrados El indicador consiste de un tubo de vidrio, en el caso del indicador de bajas presiones y de un vidrio plano en el caso del indicador para altas presiones, montadas entre dos válvulas, las cuales se utilizan para sacar de servicio el indicador sin necesidad de parar el proceso.

38. Método de flotador -Los instrumentos que utilizan un flotador no dependen de la presión estática para medir el nivel de líquidos. El flotador se suspende de una cinta sometida a leve tensión. Conforme aquel se desplaza arriba o abajo, siguiendo el nivel del líquido, arrastra la cinta la cual hace girar una rueda catalina.

39. Tabla comparativa