Instituto tecnolgico de Tlalnepantla

Instrumentacin

Profesor:Reyes Palma Panuncio

Integrantes del equipo:Hernndez Hernndez Daniel (12251344)Mancera Robles Ricardo Orlando (12251391)Surez Manzo Griselda (12251375)

Equipo 5

Grupo:K 61

Ingeniera Mecatrnica

Instrumentos de nivel

Instrumentos de nivel

En la industria, la medicin de nivel es muy importante, tanto desde el punto de vista del funcionamiento del proceso como de la consideracin del balance adecuado de materias primas o de productos finales.La utilizacin de instrumentos electrnicos con microprocesador en la medida de otras variables, tales como la presin y la temperatura, permite aadir inteligencia en la medida del nivel, y obtener precisiones de lectura altas, del orden del 0,2 %, en el intervalo de materias primas o finales o en transformacin en los tanques del proceso. El transmisor de nivel inteligente hace posible la interpretacin del nivel real (puede eliminar o compensar la influencia de la espuma en flotacin del tanque, en la lectura), la eliminacin de las falsas alarmas (tanques con olas en la superficie debido al agitador de paletas en movimiento), y la fcil calibracin del aparato en cualquier punto de la lnea de transmisin.El transmisor o varios transmisores pueden conectarse, a travs de una conexin RS-232, a un ordenador personal, que con el software adecuado, es capaz de configurar transmisores inteligentes.Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de lquidos y de slidos

Medidores de Nivel de LquidosLos medidores de nivel de lquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de lquido sobre una lnea de referencia, bien la presin hidrosttica, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio lquido contenido en el tanque del proceso, o bien aprovechando caractersticas elctricas del lquido.

Los instrumentos de medida directa se dividen en: Medidor de sonda Medidor de cinta y plomada Medidor de nivel de cristal Medidor de flotador

Los aparatos que miden el nivel aprovechando la presin hidrosttica se dividen en: Medidor manomtrico Medidor de membrana Medidor de tipo burbujeo Medidor de presin diferencial de diafragma

Los instrumentos que utilizan caractersticas elctricas del lquido se clasifican en: Medidor conductivo Medidor capacitivo Medidor ultrasnico Medidor de radiacin Medidor lser

Medidor de sonda Medidor de sonda; consiste en una varilla o regla graduada, de la longitud conveniente para introducirla dentro del depsito. La determinacin del nivel se efecta por la lectura directa de la longitud mojada por el lquido. En el momento de la lectura el estanque debe estar abierto a presin atmosfrica. Se utiliza generalmente en estanques de gasolina.Otro medidor consiste en una varilla graduada, con un gancho que se sumerge en el seno del lquido y se levanta despus hasta que el gancho rompe la superficie del lquido. La distancia desde esta superficie hasta la parte superior del estanque representa indirectamente el nivel. Se emplea en estanques de agua a presin atmosfrica.

Medidor de cinta y plomada Medidor de cinta y plomada; este sistema es parecido a los anteriores, consta de una cinta graduada y un plomo en la punta. Se emplea cuando es difcil que la regla tenga acceso al fondo del estanque.

Medidor de cristal Medidor de cristal; consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectador a bloques metlicos y cerrados por prensaestopas que estn unidos al estanque generalmente mediante tres vlvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape del lquido en caso de rotura del cristal y una de purga.El nivel de cristal normal se emplea para presiones hasta 7 bar. A presiones ms elevadas el cristal es grueso, de seccin rectangular y est protegido por una armadura metlica.

Medidor de flotador Medidor de flotador; consiste en un flotador ubicado en el seno del lquido y conectado al exterior del estanque indicando directamente el nivel sobre una escala graduada. Es el modelo ms antiguo y el ms utilizado en estanques de gran capacidad tales como los de petrleo y gasolina. Tiene el inconveniente de que las partes mviles estn expuestas al fluido y pueden romperse, adems el flotador debe mantenerse limpio.Hay que sealar que en estos instrumentos, el flotador puede tener formas muy variadas y estar formados por materiales muy diversos segn sea el tipo de fluido. Los instrumentos de flotador tienen una precisin de 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en estanques abiertos y cerrados a presin o a vaco, y son independientes del peso especfico del lquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo gua por un eventual depsito de los slidos o cristales que el lquido pueda contener y adems los tubos gua muy largos pueden daarse ante olas bruscas en la superficie del lquido o ante la cada violenta del lquido en el estanque.

Medidor manomtrico Medidor manomtrico; consiste en un manmetro conectado directamente a la inferior del estanque. El manmetro mide la presin debida a la altura de lquido h que existe entre el nivel del estanque y el eje del instrumento. As pues, el rango de medida del instrumento corresponder a:0 (h . g)h = altura de lquido en m. = densidad del lquido en Kg/m3g = 9,8 m/s2 Como las alturas son limitadas, el rango de medida es bastante pequeo, de modo que el manmetro utilizado tiene un elemento de medida del tipo fuelle.El instrumento slo sirve para fluidos limpios ya que si el lquido es corrosivo, coagula o bien tiene slidos en suspensin, el fuelle puede destruirse o bien bloquearse perdiendo su elasticidad; por otra parte, como el rango de medida es pequeo no es posible utilizar sellos de diafragma. La medida est limitada a estanques abiertos y el nivel viene influido por las variaciones de densidad del lquido.

Medidor de membranaMedidor de membrana; utiliza una membrana conectada con un tubo estanco al instrumento receptor.La fuerza ejercida por la columna de lquido sobre el rea de la membrana comprime el aire interno a una presin igual a la ejercida por la columna de lquido. El instrumento es delicado ya que cualquier pequea fuga del aire contenido en el diafragma destruira la calibracin del instrumento.Medidor de tipo burbujeo; mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depsito hasta el nivel mnimo), un pequeo caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presin requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de lquido.Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con lquidos corrosivos con materiales en suspensin (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubera de conexin).

Medidor de presin diferencial Medidor de presin diferencial; consiste en un diafragma en contacto con el lquido del estanque, que mide la presin hidrosttica en un punto del fondo del estanque. En un estanque abierto esta presin es proporcional a la altura del lquido en ese punto y a su peso especfico, es decir: P = h.....g en la que:P = presinh = altura del lquido sobre el instrumento. = densidad del lquidog = 9,8 m/s2El diafragma forma parte de un transmisor neumtico, electrnico o digital de presin diferencial. En el tipo ms utilizado, el diafragma est fijado en un flanje que se monta rasante al estanque para permitir si dificultades la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y lquidos con slidos en suspensin, pudiendo incluso ser de montaje saliente para que el diafragma enrase completamente con las paredes interiores del estanque tal como ocurre en el caso de lquidos extremadamente viscosos en que no puede admitirse ningn recodo.La precisin de los instrumentos de presin diferencial es de 0,5 % en los neumticos, 0,2 % a 0,3 % en los electrnicos, y de 0,15 % en los inteligentes con seales de salida de 4-20 mAc.c.Hay que sealar que el material del diafragma debe ser el adecuado para resistir la corrosin del fluido (existen materiales de acero inoxidable 316, monel, tantalio, hastelloy B, inoxidable recubierto de tefln).

Medidor de nivel de tipo desplazamiento Medidor de nivel de tipo desplazamiento; consiste en un flotador parcialmente sumergido en el lquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsin unido rgidamente al estanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al estanque.El tubo de torsin se caracteriza fundamentalmente porque el ngulo de rotacin de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Al aumentar el nivel, el lquido ejerce un empuje sobre el flotador igual al volumen de la parte sumergida multiplicada por la densidad del lquido, tendiendo a neutralizar su peso propio, as que el esfuerzo medido por el tubo de torsin ser muy pequeo. Por el contrario, al bajar el nivel, menor parte del flotador queda sumergida, y la fuerza de empuje hacia arriba disminuye, resultando una mayor torsin.La precisin es del orden de 0,5 % a 1 % y el intervalo de medida puede variar de 0-300 a 0-2000 mm c. de a.El instrumento puede utilizarse en estanques abiertos y cerrados a presin o a vaco, tiene una buena sensibilidad pero presenta el inconveniente del riesgo de depsitos de slidos o de crecimiento de cristales en el flotador que afectan a la precisin de la medida y es apto slo para la medida de pequeas diferencias de nivel (2000 mm mximo estndar).

El medidor de nivel conductivo o resistivo El medidor de nivel conductivo o resistivo; consiste en uno o varios electrodos y un rel elctrico o electrnico que es excitado cuando el lquido moja a dichos electrodos. El lquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrnico, y de este modo el aparato puede discriminar la separacin entre el lquido y su vapor, tal como ocurre, por ejemplo, en el nivel de agua de una caldera de vapor. La impedancia mnima es del orden de los 20 MO/cm, y la tensin de alimentacin es alterna para evitar fenmenos de oxidacin en las sondas por causa del fenmeno de la electrlisis. Cuando el lquido moja los electrodos se cierra el circuito electrnico y circula una corriente segura del orden de los 2 mA; el rel electrnico dispone de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del lquido o ante cualquier perturbacin momentnea o bien en su lugar se disponen dos electrodos poco separados enclavados elctricamente en el circuito.El instrumento se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza rels elctricos para lquidos con buena conductividad y rels electrnicos para lquidos con baja conductividad. Montado en grupos verticales de 24 o ms electrodos, puede complementar los tpicos niveles de vidrio de las calderas, y se presta a la transmisin del nivel a la sala de control y a la adicin de las alarmas correspondientes.

Medidor de nivel capacitivo Medidor de nivel capacitivo; mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el lquido y las paredes del estanque. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del lquido.En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total del sistema se compone de la del lquido, la del gas superior y la de las conexiones superiores.En fluidos conductores el electrodo est aislado usualmente con tefln interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del lquido y del gas.La precisin de los transductores de capacidad es de 1 %. Se caracterizan por no tener partes mviles, son ligeros, presentan una buena resistencia a la corrosin y son de fcil limpieza. Su campo de medida es prcticamente ilimitado. Tiene el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes dielctricas (0,1 % de aumento de la constante dielctrica / C) y de que los posibles contaminantes contenidos en el lquido puedan adherirse al electrodo variando su capacidad y falseando la lectura, en particular en el caso de lquidos conductores.

Medidor de nivel ultrasnico Medidor de nivel ultrasnico; se basa en la emisin de un impulso ultrasnico a una superficie reflectante y la recepcin del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captacin del eco depende del nivel del estanque. Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20 KHz. Estas ondas atraviesan con cierto amortiguamiento o reflexin el medio ambiente de gases o vapores y se reflejan en la superficie del slido o del lquido.La precisin de estos instrumentos es de 1 a 3 %. Son adecuados para todos los tipos de estanques y de lquidos o fangos pudiendo construirse a prueba de explosin. Presentan el inconveniente de ser sensibles a la densidad de los fluidos y de dar seales errneas cuando la superficie del nivel del lquido no es ntida como es el caso de un lquido que forme espuma, ya que se producen falsos ecos de los ultrasonidos.La utilizacin de la computadora permite, a travs de un programa, almacenar el perfil ultrasnico del nivel, y as tener en cuenta las caractersticas particulares de la superficie del lquido, tal como la espuma, con lo cual se mejora la precisin de la medida.

El sistema de medicin de nivel radiactivo El sistema de medicin de nivel radiactivo; consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del estanque y con un contador que transforma la radiacin gamma recibida en una seal elctrica de corriente continua. Como la transmisin de los rayos es inversamente proporcional a la masa del lquido en el estanque, la radiacin captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del lquido ya que el material absorbe parte de la energa emitida.Los rayos emitidos por la fuente son similares a los rayos X, pero de longitud de onda ms corta.La fuente radiactiva pierde igualmente su radiactividad en funcin exponencial del tiempo.La vida media (es decir, el tiempo necesario para que el emisor pierda la mitad de su actividad) vara segn la fuente empleada. En el cobalto 60 es de 5,5 aos y en el cesio 137 es de 33 aos y en el americio 241 es de 458 aos.Las paredes del estanque absorben parte de la radiacin y al detector llega slo un pequeo porcentaje. Los detectores son, en general, detectores de cmara inica y utilizan amplificadores de c.c. o de c.a. El instrumento dispone de compensacin de temperatura, de linealizacin de la seal de salida, y de reajuste de la prdida de actividad de la fuente de radiacin. Como desventajas en su aplicacin figuran el blindaje de la fuente y el cumplimiento de las leyes sobre proteccin de radiacin.La precisin en la medida es de 0,5 a 2 %, y el instrumento puede emplearse para todo tipo de lquidos ya que no esta en contacto con el proceso. Su lectura viene influida por el aire o los gases disueltos en el lquido.El sistema se emplea en caso de medida de nivel en estanques de acceso difcil o peligroso.Es ventajoso cuando existen presiones elevadas en el interior del estanque que impiden el empleo de otros sistemas de medicin. Hay que sealar que el sistema es caro y que la instalacin no debe ofrecer peligro alguno de contaminacin radiactiva siendo necesario sealar debidamente las reas donde estn instalados los instrumentos y realizar inspecciones peridicas de seguridad.

Medidor de nivel Lser Medidor de nivel Lser; se utiliza en aplicaciones donde las condiciones son muy duras, y donde los instrumentos de nivel convencionales fallan; tal es el caso de la medicin de metal fundido, donde la medida del nivel debe realizarse sin contacto con el lquido y a la mayor distancia posible por existir unas condiciones de calor extremas. El sistema consiste en un rayo lser enviado a travs de un tubo de acero y dirigido por reflexin en un espejo sobre la superficie del metal fundido. El aparato mide el tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el impulso de retorno que es registrado en un foto detector de alta resolucin, y este tiempo es directamente proporcional a la distancia del aparato emisor a la distancia a la superficie del metal en fusin, es decir, da la lectura del nivel.

Electro nivelEl sistema de auscultacin por electro niveles consiste en la medicin de los desplazamientos verticales de los extremos de cada una de las barras que forma una hilera en la zona a auscultar

El electro nivel es una barra de aluminio de longitud conocida (L) anclada al parmetro en sus extremos, a la que se le acopla solidariamente un clinmetro electrnico de alta precisin. Dicho clinmetro registra movimientos angulares de precisin suficiente como para que en los extremos de la barra se detecten movimientos con la precisin deseada.En conjunto quedara formado por varios electro niveles contiguos hasta obtener una hilera de barras ms ancha que la cubeta de asientos quedando, de esta forma, fijos los extremos de la misma

Cada barra detectara movimientos absolutos de cada punto de la hilera.Las lecturas se debern hacer de forma automtica por equipos programados para realizar lecturas con la periodicidad deseada