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.
Método de medición por las
características eléctricas del
líquido:
Método conductivo
Método capacitivo
Método ultrasónico
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)
Medidores de nivel
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
Clasificación de métodos de
medición de nivel de líquidos
Métodos de medición directa
Métodos de medición indirecta
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.
Métodos de medición indirecta:
Por desplazadores
Presión hidrostática
Diferencial
Relativa
Diafragma – caja
Trampa de aire
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.
-Están compuestos principalmente por un
desplazador, varilla, una palanca y un tubo de torsión.
-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.
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.
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
-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).
Ventajas y Desventajas
-Las ventajas y desventajas en la aplicación de
desplazadores para medición de nivel son las siguientes:
VENTAJAS:
DESVENTAJAS:
• 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.
• Es afectado por depósito
de materiales sobre el
desplazador.
• No es apropiado para
líquidos viscosos
•Partes móviles sujetas a
desgastes
Aplicaciones:
• Medición de nivel de
líquidos de gravedad
específica contante.
• Medición de interface
líquido-líquido.
• Control de bombas.
• Interruptores para señal de
alarma.
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 .
-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.
-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:
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.
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)
Método de diafragma-caja
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.
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.
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.
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.
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.
Por medición de sonda
Por aforación
Indicador de cristal
Flotador – boya
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.
-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.
-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
Ventajas y desventajas
Método por aforación
Por medio de cintas
 El instrumento esta compuesto por tres partes principales
que son:
-Carrete
-Peso o plomada.
-Cinta graduada
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.
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.
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.
Tabla comparativa