Tema 4 Nivel de liquidos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

SENSORES, TRANSMISORES Y TRANSDUCTORES DE NIVEL

EQUIPO 4:REYES CIPRIANO, ISAI

MARTINEZ MARTINEZ, ELI

SEMESTRE:VI-C

MATERIA:INSTRUMENTACIÓN

DOCENTE:ING. MATIAS MATIAS, SERGIO.

SENSORES, TRANSMISORES Y

TRANSDUCTORES DE NIVEL

Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo del tipo de la señal

detectada.

Sensores

Clasificación

Sensores De Señales Analógicas

Sensores De Señales Digitales

CLASIFICACIÓN.

CLASIFICACIÓN.

Sensores Analógicos: Proveen una señal continua tanto en magnitud como en contenido espacial o temporal.

(Temperatura, desplazamiento, intensidad lumínica, etc.)

Sensores Digitales: La salida toma la forma de escalones o estados discretos. (Contacto (switch), encoder,

etc.)

CLASIFICACIÓN.

Los Sensores y actuadores son ejemplos de transductores. Un transductor es un dispositivo que

convierte energía de tipo calórica, lumínica, acústica, presión, movimiento, caudal, etc. a otra generalmente

eléctrica para poder medirla y eventualmente controlarla en forma relativamente fácil.

Sensor = Transductor de entrada.

CLASIFICACIÓN.

Sensores de Nivel.

Los sensores de nivel pueden dividirse – según su campo de aplicación.

Sensores De Nivel

Clasificación

Sensores De Nivel de Líquidos

Sensores De Nivel de Sólidos.

CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO.

Hay dos aplicaciones básicas para sensores de nivel:

1. Conocer el valor análogo o nivel preciso todo el tiempo (señal analógica), y

2. Conocer cuando el nivel del líquido que se tiene está en determinado punto. (señal digital).


Sensores De Nivel Analógicos

Clasificación



• FLOTADOR, • PRESIÓN HIDROSTÁTICA, • CAPACITIVO, • RADAR O MICROONDAS Y LOS • ULTRASÓNICOS.

• EL DE PESO MÓVIL, • EL DE BÁSCULA, • EL CAPACITIVO, • EL DE PRESIÓN DIFERENCIAL, • EL DE ULTRASÓNICOS Y • EL DE RADIACIÓN.



Sensor de Flotador. El sensor de nivel para líquidos más sencillo es el de flotador. El flotador es en realidad

un transductor de nivel de líquidos a movimiento mecánico, por lo tanto se va a necesitar un segundo

transductor para obtener una salida eléctrica que va a ser proporcional al nivel.

Sensor de Presión Hidrostática.

Sensor Manométrico. Consiste en un manómetro conectado directamente a la parte inferior del tanque. El

manómetro mide la presión debida a la altura de líquido que existe entre el nivel del tanque y el eje del

instrumento. Sólo sirve para fluidos limpios, ya que los líquidos sucios pueden hacer perder la elasticidad del

fuelle. La medición está limitada a tanques abiertos y el nivel podría distorsionarse por las variaciones de

densidad del líquido.


Sensor de Membrana. Utiliza una membrana conectada con un tubo estanco al instrumento receptor. La

fuerza ejercida por la columna de líquido sobre el área de la membrana comprime el aire interno a una presión

igual a la ejercida por la columna de líquido. El sensor es delicado ya que cualquier pequeña fuga del aire

contenido en el diafragma destruiría la calibración del sensor.


Sensor de Burbujeo. Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depósito

hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de

burbujas. La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de

líquido.


Sensor de Presión Diferencial. Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que

permite medir la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión

es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. El diafragma forma parte de un

transmisor neumático o electrónico de presión diferencial.


Sensor de Capacitancia. En estos sensores se utiliza un electrodo metálico aislado que se inserta a lo largo

de la pared del recipiente como una de las placas del capacitor. La pared del recipiente es la otra placa del

capacitor. Las variaciones de las características dieléctricas del material entre el electrodo y la pared,

conforme asciende o desciende la interfaz entre el aire y el material, se miden con un puente de capacitancia,

que es un circuito electrónico que alimenta el electrodo a una frecuencia elevada, lo cual disminuye la

reactancia capacitiva del conjunto y esto permite aliviar en parte el inconveniente del recubrimiento del

electrodo por el producto.


Sensor de Radar o Microondas. Este sistema utiliza ondas electromagnéticas en la banda de microondas

(típicamente en la banda de microondas X, 10 GHz) como base para sus mediciones. Es una tecnología muy

reciente, y realiza mediciones continuas del nivel del material. Básicamente el sistema funciona transmitiendo

las ondas desde la parte más alta del tanque hacia abajo, y un sensor ubicado en el transmisor captura la

cantidad de energía reflejada por el material. El tiempo que tarda las ondas reflejadas en volver al transmisor

se utiliza como base para determinar la altura del material dentro del tanque. Para mediciones de nivel

continuas, existen dos tipos de sistemas: inalámbricos y guiados.


Sensor de Ultrasónicos. Estos sistemas utilizan como base ondas sonoras para realizar sus mediciones.

Estas ondas abarcan frecuencias comprendidas entre 20 KHz y 200 KHz. Un transductor ubicado en lo alto del

tanque transmite las ondas sonoras hacia la superficie del material, en forma de ráfagas. Ecos de éstas ráfagas

se reflejan al transductor, que mide el tiempo entre la generación de las ráfagas y sus ecos. La figura muestra

como opera éste sistema dentro de un tanque.


Sensores de Nivel para Sólidos.

Sensor de Sondeo Electromecánico. Consiste en un pequeño peso móvil sostenido por un cable desde la

parte superior del silo mediante poleas. Un motor y un programador situados en el exterior establecen un ciclo

de trabajo del peso. Este baja suavemente en el interior de la tolva hasta que choca contra los sólidos. En ese

instante, el cable se afloja, y el sensor invierte el sentido del movimiento del peso con lo que éste asciende

hasta la parte superior de la tolva, donde se para, repitiéndose el ciclo nuevamente.


Sensor de Báscula. Este sensor mide el nivel de sólidos indirectamente a través del peso del conjunto tolva

más producto; como el peso de la tolva es conocido, es fácil determinar el peso del producto y por lo tanto el

nivel. La tolva se apoya en una plataforma de carga actuando sobre la palanca de una báscula o bien carga

sobre otros elementos de medida neumáticos, hidráulicos o eléctricos, por ejemplo una galga extensométrica y

microprocesador.


Sensor Capacitivo. Es parecido al estudiado en la medición de nivel de los líquidos con la diferencia de que

tiene más posibilidades de error por la mayor adherencia que puede presentar el sólido en la varilla capacitiva.

La lectura viene influida además por las variaciones de densidad del sólido. La varilla del medidor está aislada y

situada verticalmente en el tanque y bien asegurada mecánicamente para resistir la caída del producto y las

fuerzas generadas en los deslizamientos internos.



Sensor de Ultrasónicos. El medidor de nivel de ultrasonidos consiste en un emisor de ultrasonidos que

envía un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque. Si el nivel de sólidos está más bajo

que el haz, el sistema entra en oscilación enclavando un relé. Cuando los sólidos interceptan el haz, el

sistema deja de oscilar y el relé desexcita actuando sobre una alarma o sobre la maquinaria de descarga del

depósito. Disponiendo el haz de ultrasonidos en dirección vertical, el instrumento puede actuar como

indicación continua del nivel midiendo el tiempo de tránsito de impulso ultrasónico, entre la fuente emisora, la

superficie del producto donde se refleja y el receptor situado en la propia fuente.


Sensor de Radar. El medidor de nivel de radiación es parecido al instrumento utilizado en la determinación del

nivel de líquidos. Consiste en una fuente radiactiva de rayos gamma, dispuesta al exterior y en la parte inferior

del tanque, que emite su radiación a través del lecho de sólidos siendo captada por un detector exterior. El

grado de radiación recibida depende del espesor de sólidos que se encuentra entre la fuente y el receptor. La

fuente radiactiva y el receptor pueden disponerse también en un plano horizontal, en cuyo caso el aparato

trabaja como detector continuo todo-nada.

Sensores De Nivel Digitales

Clasificación



• El Conductivo Y • El Capacitivo,

• El Diafragma, • El Cono Suspendido, • La Varilla Flexible, • El Medidor Conductivo,• Las Paletas Rotativas Y • Los Ultrasónicos.


Sensor de Nivel para Líquidos.

Sensor Conductivo o Resistivo. En líquidos conductores se pueden instalar electrodos en los puntos de alto

y bajo nivel. Cuando el nivel del líquido se eleva hasta el electrodo superior, un relé eléctrico o electrónico es

excitado. Con esto se cierra un circuito eléctrico o electrónico según sea el caso y por el mismo circula una

corriente de aproximadamente 2 mA.


Sensor de Capacitancia. Estos sensores de capacitancia utilizan unidades cubiertas con vidrio o plástico y

se pueden emplear para detectar valores altos o bajos del nivel o la interfaz, tanto en líquidos conductores

como no conductores. En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total está

compuesta por la del líquido, la del gas superior y las de las conexiones superiores. En fluidos conductores

con una conductividad mínima de 100μOhm/c.c, el electrodo esta aislado usualmente con teflón

interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del liquido y el

gas.


Sensores de Nivel para Sólidos.

Sensor de Diafragma. Consiste en una membrana flexible que puede entrar en contacto con el producto

dentro del tanque y que contiene en su interior un conjunto de palancas con contrapeso que se apoyan sobre

un interruptor. Cuando el nivel del sólido alcanza el diafragma lo fuerza venciendo el contrapeso y actuando

sobre el interruptor; éste que puede ser mecánico o de mercurio, puede accionar una alarma o actuar

automáticamente sobre un transportador o maquinaria asociadas al depósito.


Sensor de Cono Suspendido. Consiste en un interruptor montado dentro de una caja estanca al polvo, con

una cazoleta de goma de la que está suspendida una varilla que termina en un cono. Cuando el nivel de solidos

alcanza el cono, el interruptor es excitado. La cazoleta de goma permite una flexibilidad en la posición del cono

gracias a la cual el aparato puede actuar como alarma de alto o bajo nivel; conviene tener la precaución de

proteger mecánicamente el instrumento cuando se manejan materiales pesados que, en su caída desde la boca

de descarga del tanque podrían dañarlo.


Sensor de Varilla Flexible. Consiste en una varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde esta

contenido un interruptor. Cuando los sólidos presionan, aunque sólo sea ligeramente en la varilla, el interruptor

se cierra y actúa sobre una alarma. El conjunto de la unidad está sellado herméticamente pudiendo construirse

a prueba de explosión. El aparato se emplea como alarma de alto nivel estando dispuesto en la parte superior

del tanque. Para impedir que la simple caída del producto pueda causar una alarma infundada, tiene

incorporado un temporizador de retardo.


Sensor de Conductividad. Consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas a masa

y con el circuito eléctrico abierto. Cuando los sólidos alcanzan el aparato se cierra el circuito y la pequeña

corriente originada es amplificada actuando sobre un relé de alarma. Los sólidos deben poseer una

conductividad eléctrica apreciable para poder excitar el circuito.


Sensor de Paletas Rotativas. Consisten en un eje vertical, dotado de paletas, que gira continuamente a

baja velocidad accionado por un motor síncrono. Cuando el producto sólido llega hasta las paletas, las

inmoviliza, con lo que el soporte del motor y la caja de engranajes empiezan a girar en sentido contrario.


Sensor de Radar de Microondas. Consta de una fuente de microondas, situada a un lado del recipiente, y

un detector en lado opuesto, en la misma horizontal. Cuando el producto alcanza dicha horizontal, la señal

deja de recibirse y se excita una alarma. Se aplica en la detección de bajo nivel de sólidos abrasivos.


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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