¿ QUE NIVEL TENEMOS?

Vamos a medirlos incluso sin verlos

 

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     En todo proceso industrial, la medida de tanques, silos, arquetas, etc. ha sido siempre fundamental.

Debido a la cantidad de texturas de los materiales a medir, la forma de medirlos es muy diversa.

Los sistemas de medida suelen usarse para aplicaciones en líquidos o en sólidos, pero algunos son usados con ambos materiales, debido a eso vamos a hacer la siguiente diferenciación

        LÍQUIDOS

                   Visuales

                   Flotadores

                   Capacidad y Conductividad

                   Desplazamiento

                   Presión diferencial

                   Especial Calderas

        SÓLIDOS

                   Peso móvil

                   Célula de peso

        AMBOS

                   Ultrasonidos y microondas

                   Radioactivos

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        LÍQUIDOS    

        Visuales: Estos niveles están acoplados directamente sobre el tanque y se pueden aislar mediante válvulas de seguridad.

Existen dos tipos unos transparentes, que se ven por los dos lados y otro del tipo reflex, que solo se ven por un lado y soportan mucha más presión.

Aunque deben de manipularlo solo los operadores, aquí van unas recomendaciones para cuando tengáis que desmontarlos o ponerlos en servicio, ya que en caso de ser en un tanque con condensado o con líquidos calientes es una operación muy peligrosa.

Una vez colocado, abrir la válvula de drenaje y después la superior muy poco, debido a que la válvula de seguridad si detecta mucho paso de fluido se bloquearía. Esperar un buen rato hasta que el nivel este caliente. ESPERAR QUE NO PASA NADA, LAS PRISAS SOLO PUEDEN OCASIONARNOS UN ACCIDENTE. Cerrar la válvula de drenaje y esperar a que el nivel tenga un nivel igual al que se le supone en el interior. Abrir entonces la inferior y ya podemos abrir la superior completamente.

Se usan tanto en tanques abiertos y cerrados y con alta presión.

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     Flotadores: Consisten en un flotador alojado en el interior de un tanque, por lo general con guías y que están conectados al exterior mediante cables o cintas y un sistema de poleas.

La indicación en el exterior puede ser sobre una regleta o en un indicador numérico, al cual se le puede conectar un transmisor 4-20 mA o serie para transmitir la señal.

Para las medidas más exactas se suelen utilizar cálculos de temperatura para tener en cuenta las dilataciones de la cinta de medida, el tanque, el líquido y el flotador. Solo por curiosidad, calcular lo que supone 4mm en un tanque de gasolina de 10 de radio.

Se suele utilizar en tanques abiertos y cerrados pero con baja presión.

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     Capacidad y Conductividad: Aquí utilizaremos las propiedades eléctricas de los líquidos.

Suelen estar compuestos por un cable aislado en caso de los que miden por capacidad y desnudo en caso de los de conductividad, y el otro terminal en el tanque.

Las mejores prestaciones se utilizan en tanques metálicos, y se pueden utilizar con líquidos espesos, como pasta de papel o crudo, lodos, etc. solo con la condición de que no se adhieran al cable.

El modo de funcionamiento consiste en el cambio del valor se la capacidad o conductividad dependiendo de la parte sumergida en el producto.

Los podemos utilizar en tanque abiertos y cerrados presurizados.

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     Desplazamiento: Consiste en un flotador o aforador dentro de un tubo y conectado al tanque. El movimiento del aforador es sacado fuera mediante un sistema de ejes, con lo que al final al transmisor lo que nos llega es un eje que gira, muy poco, del orden de 10º.

El sello de la transmisión es muy hermético, por lo que se pueden utilizar en tanque con alta presión.

La calibración del equipo se suele realizar con agua y después reajustar la densidad de funcionamiento. En el caso de interfases, la densidad de trabajo es la diferencia entre ambas, en este caso se le reajusta el zero con el líquido de menor densidad.

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     Presión Diferencial: Aquí vamos a utilizar uno de los métodos más usados, por no decir el que más. Consiste en la medida de la presión hidrostática de un líquido con un transmisor de presión diferencial. Esta presión corresponde a la fórmula:

P= h * d

Donde P es la presión hidrostática, h la altura del líquido y d la densidad de éste. Como podemos deducir este sistema tiene el punto flaco en que la densidad tiene que ser constante en el tanque o en caso contrario compensarla con un densímetro.

Dependiendo de si realizamos la medida en un tanque abierto o cerrado y presurizado, utilizaremos el transmisor de una forma u otra. Para un tanque abierto utilizaríamos la siguiente forma:

Fijaros bien en una cosa, por favor, la toma de alta (H) está en la parte baja del tanque y la de baja (L) está a la atmósfera. Si el zero del transmisor estuviera por arriba de la toma, ese trozo se lo corregiríamos al transmisor, le haríamos una elevación de zero.

En el caso de tanque presurizado, la disposición seria la misma, pero con la toma de baja (L) conectada en parte superior del tanque. En caso de que el líquido pueda llegar hasta ésta toma o haya condensación, entonces la llenaríamos con el mismo líquido o en caso de ser un líquido sucio, espeso o lodos, lo llenaríamos con un líquido de mayor densidad para evitar decantaciones, entonces es recomendable el uso de potes de condensación.

Para el cálculo de la calibración de este transmisor, en caso de llenar las tomas, deberíamos de hacer una supresión de zero igual al producto de la altura por la densidad del liquido en la toma de baja. Algunas veces cuando lo calibramos en el taller, lo mejor es calibrar el instrumento como si no tuviera la toma de baja llena, y una vez colocado en el sitio, dejar a la atmosfera la cámara de alta y la de baja llena pero sin presión y ajustar el zero, pero ojito, si igualamos las tomas con el manifold no es zero, es LLENO

Si se monta un transmisor con tomas selladas y con capilares, deciros que la altura no importa, no es necesario que este en la parte baja ni nada, cualquier posición vale, lo único es decirle la calibración y una vez colocados los sellos, pero a la atmósfera, ajustar el zero.

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     Especial Calderas: algunas veces hay que calibrar un transmisor de un nivel del calderin de una caldera y nos quedamos asustados de los valores de calibración, aquí va un especial para que sepáis de donde vienen esos valores y así sirve de practica para otros niveles.

Aquí el problema reside en que en el calderín hay agua a alta presión y temperatura, y en los ramales de las tomas agua a alta presión pero a temperatura ambiente, y las densidades son muy diferentes una de otra.

Los niveles de los calderines se calculan para la presión y temperatura de trabajo, no se os ocurra ajustar el cero o el rango si el calderín no está en estas condiciones de trabajo, se podría provocar que reviente la caldera.

Las densidades del agua a las distintas temperaturas están recogidas en tablas, pero recordar que en un calderín tenemos agua y vapor a la misma temperatura, y que a cada presión corresponde una temperatura de evaporación del agua. Aquí tenéis una tabla en PDF con los datos correspondientes.

 

Antes de seguir con unos pocos de cálculos, fijaros que las tomas no están ni en el fondo ni en la parte superior, eso es por seguridad, para que indique vacío antes de que lo esté y evitar que la caldera se quede seca y reviente y para que indique lleno antes para evitar que inunde la caldera.

Daremos por supuesto para los cálculos que la densidad del agua a temperatura ambiente y a alta presión es de 1, ya que es un líquido y es casi incomprimible.

1º) Las columnas desde la toma de alta (la más baja), hasta el transmisor no cuentan, por estar equilibrada una con la otra.

2º) Supongamos que la caldera trabaja con una presión aproximada de 40 Bar Absolutos, con lo que corresponde una densidad del agua de 797'56 Kg/m3 o lo que es igual, 0'79756 Kg/dm3.

3º) El zero del transmisor seria con la toma de baja llena y la de alta llena hasta el nivel mínimo, o sea:

1000 mm * 1 = 1000 mm c.a.

Como esta presión está en la cámara de baja, el zero será de:

ZERO= -1000 mm c.a.

4º) Para calcular el rango del transmisor, primero calcularemos la presión en la cámara de alta, que seria

1000 mm * 0'79756 = 797'56 mm c.a.

Después restamos este valor a la columna fija, con lo que nos queda:

1000 - 797'56 = 202'44 mm c.a.

Como la presión en la cámara de baja es mayor que en la de alta, pues el rango es de:

RANGO= -202.44 mm c.a.

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        SÓLIDOS

     Peso Móvil: Consiste este sistema de medida en un paso colgado de un cable o cinta. El sistema hace descender el peso hasta que toca con el producto, mediante un sistema que detecta cuando se destensa el cable. Una vez detectado, recoge el cable y cuenta la cantidad que ha bajado, dando la medida de nivel del producto, esperando hasta el siguiente ciclo de medida en la posición superior.

Para este sistema, tenemos que tener en cuenta que el peso no debe de llegar hasta el fondo, puesto que por lo general al final del silo o tanque hay un tornillo o esclusa y puede arrancarlo. También hay que colocarlo en un lugar donde al llenar el silo no nos caiga el producto arriba del peso, y si es posible, parar la carga de éste mientras dura la medida.

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     Célula de Peso: Aquí, colocamos el silo o tanque sobre una o varias células extensiométricas y calculamos el peso del producto en el interior de este.

Si colocamos una sola célula o menos células que apoyos tiene el silo, hay que colocar unas bisagras sobre las que pivote, y evitar todos los rozamientos posibles.

El gran inconveniente de este sistema es que tiene que contener un producto cuya densidad sea siempre la misma, ya que el cálculo del nivel no es medido directamente si no indirectamente como en el caso de los transmisores de presión diferencial.

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        AMBOS

     Ultrasonidos y microondas: Otro sistema de medida de amplio uso, más comunes las de ultrasonidos y más modernas y menos extendidas las de microondas, pero su funcionamiento es prácticamente igual, a favor de las microondas esta su precisión pero es más caro.

Consiste su funcionamiento en enviar un tren de ondas y contar el tiempo que tarda en hacer el viaje de ida y vuelta desde el emisor hasta el producto.

No es recomendable el uso en tanque cerrados y sometidos a altas presiones.

Los ultrasonidos no son recomendables con productos que levanten mucho polvo, ecos falsos, o que tengan espuma o vapores, difuminación del eco.

Los microondas no deben utilizarse con productos granulados, ya que las ondas tienen el poder suficiente para atravesar los espacios entre gránulos y rebotar en zonas lejanas al nivel real.

Tener cuidado cuando se montan en silos o tanques de sólidos, ya que estos son propensos a apilarse en forma de montaña, provocando falsas lecturas, por lo que es recomendable adjuntar un sistema de alto nivel independiente del tipo paleta o similar.

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     Radioactivos: Consiste en un emisor de rayos gamma colocado en la parte inferior de un tanque y un receptor en la superior, pero en oblicuo, como se indica en la figura, y que mide la cantidad de rayos  que llegan hasta el receptor.

Antes que nada deciros que para operar estos equipos es necesario el CARNET DE OPERADOR DE INSTALACIONES RADIOACTIVAS, por lo que en caso de no tenerlo, alguien con el carnet debe de colocar el colimador para su montaje o desmontaje.

 

Se suelen utilizar en líquidos sucios y en sólidos o líquidos difíciles de medir y en condiciones muy duras de presión o temperatura.

El elemento radioactivo más utilizado es el Cesio 137, que dura del orden de 30 años. Estos equipos necesitan de un ajuste periódico, más frecuente cuanto más cerca de su vida útil final, debido a la perdida de emisividad del elemento químico.

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