Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y

EléctricaESIME

Unidad Zacatenco

•ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDICION

Medidores de Nivel por Columna Hidrostática y Fuerza

PROFESORA: Natalia Guadalupe Hernández Ibarra

ALUMNOS:•Martínez Villa Fidel

•Herrera Jiménez Alexis•Miranda Castillo José Roberto

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.

Medidores de nivel

Clasificación de métodos de medición de nivel de

líquidos

Métodos de medición directa

Métodos de medición indirecta

MEDIDORES DE NIVEL

INDIRECTOS

DIRECTOS

Usan una variable, tal como presión, que cambia con el nivel del material.

Aprovechan la variación de nivel

del material (líquido o sólidos granulares) para poder obtener la

medición.

Métodos de medición indirecta:

Por desplazadoresPresión hidrostáticaDiferencialRelativaDiafragma – caja

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 de flotación 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 desplazador (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:

• 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

Aplicaciones:

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

-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 .

Métodos de medición hidrostática

-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.

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)

Sistema Básico o Manómetro

Método de diafragma-caja

La presión diferencial consiste en un diafragma en contacto con el liquido que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto, esta presión es proporcional a la altura del liquido en ese punto y a su peso especifico.

MÉTODO DE PRESIÓN DIFERENCIAL

P = (H) (y) (g)

P= presión.H=altura de liquido sobre el instrumento.Y= densidad del liquido.g= 9.8m/s^2

En un tanque cerrado, la toma de baja presión del transmisor de presión diferencial se conecta mediante una tubería al nivel del liquido, mientras que la toma de alta presión se conecta a la parte inferior del liquido.

MEDIDOR DE MENBRANA

Utiliza una membrana conectada con un tubo 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.

• Tiene una precisión de +-1

• Trabaja hasta 60º centígrados

• No puede emplearze con líquidos corrosivos

• El instrumento es delicado ya que cualquier pequeña fuga del aire contenido en el diafragma destruiría la calibración del instrumento.

•

MEDIDOR DE TIPO BURBUJEO

• Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el deposito 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. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos con materiales en suspensión