Para seleccionar un equipo de medición de nivel, se debe determinar el objetivo de la medición: si es alarma o detección, la señal indica que se encuentra por encima o por debajo de un punto de referencia, esta señal se utiliza para el encendido y apagado de una bomba, control de electrovalvulas o alarma. Si es medición de nivel continuo, el sensor envía una señal proporcional del silo o tanque, en un rango de 4-20mA/HART, Profibus o Foundation Fieldbus, esta señal es usada para indicación remota, registro o control del proceso.

Después de definida la aplicación, se deben revisar cuidadosamente las condiciones del tanque o silo y el material o producto que va a ser medido, como: temperaturas altas, temperaturas bajas, espuma, polvo, gases o vapores, presión del tanque, agitadores,  liquido o solido.

Una vez definido lo anterior, debemos conocer los requerimientos de desempeño en el proceso:  exactitud, precisión, repetibilidad, rango de ajuste.

Luego verificar las condiciones de instalación: dimensiones del tanque, material del tanque, tipo de conexión: Brida, rosca, clamp y no intrusivo.

Los factores ambientales que debes tener en cuenta son: áreas clasificadas, material peligroso, humedad, corrosión, nivel de descargas eléctricas.

Después determinamos los factores económicos: costos de compra, costos de instalación, costos de operación y costos de mantenimiento.

Finalmente, determinamos el mejor tipo de tecnología para nuestra aplicación: 

                                                                                                                                             Radar PTOF 26 GHz           Presión             Radar de onda         Radar FMCW              Capacitivo               Ultrasónico

                                                                                                                                                                                                                         Guiada TDR            24 y 78 GHz

La medición de nivel por ultrasonido, es la mas común y la mas extendida en las industrias, debido a su facilidad de instalación y bajo costo, sin embargo debemos tener en cuenta que el medio de propagación de la onda sea aire y no presente alteraciones en temperatura o presión, es decir, este método es ideal para aplicaciones con agua o sólidos con condiciones de trabajo superables requeridas en un gran porcentaje de industrias.

El sensor se instala en la parte superior del silo o tanque, el transmisor genera una señal de ultrasonido que se desplaza hacia la superficie del producto. Las ondas de ultrasonido son reflejadas, en el producto debido a su densidad. Una señal de retorno es enviada hacia el sensor para evaluación del nivel.

Este método se puede utilizar en tanques o silos abiertos o no presurizados, en tanques con agitadores el transmisor puede contar con supresión de los ecos generados por este y en entornos con polvos, se debe evaluar muy bien la densidad de la nube. Algunos productos también pueden generar espuma si esta es ligera con grandes burbujas y fina, funciona correctamente igual que para una espuma gruesa y esponjosa, mientras que si la espuma es compacta gruesa, de burbuja pequeña y alta densidad, no funcionara correctamente.

La mayoría de medidores por ultrasonido cuentan con programación para calculo de volumen donde solo es necesario ingresar las dimensiones del tanque a medir y el transmisor nos entregara una señal proporcional al contenido de volumen del tanque.  La exactitud de estos equipos esta entre ±0,15% al ±0,25% y otros inclusive de ±1mm.

Catálogo medidores de nivel ultrasónico

Los medidores de nivel por radar de onda continua de frecuencia modulada (FMCW), emiten microondas dirigidas hacia la superficie del producto. La frecuencia de las ondas emitidas cambia continuamente. El receptor también recibe continuamente las señales y la diferencia de frecuencia entre el transmisor y el receptor es proporcional a la distancia de medición. 

Nuestros desarrollos utilizan esta tecnología para medición de sólidos en la que contamos con frecuencias de 24GHz y 78GHz con desempeños excepcionales en ambientes polvorientos y diferentes granulometrías del producto. Cuando la granulometría es muy pequeña es mejor utilizar una mayor frecuencia ya que tenemos un mayor porcentaje de retorno de la señal.

El retorno de la señal es debido a la constante dieléctrica del producto donde podemos realizar mediciones con constantes dieléctricas superiores a 1.4. 

Nuestros sensores poseen un diseño de brida para adecuar la orientación del sensor según el ángulo de reposo del producto. optimizando así las mediciones. Al instalar en nuestra aplicación un sensor de alta frecuencia (78GHz) podemos asegurar un cono de emisión de 4º permitiendo así tener mediciones precisas en los fondos de tanques muy elevados (40m o 100m).

Las exactitudes de este tipo de equipos pueden ir desde ±5mm a ±25mm, su elección dependerá del grado de error permitido.

Estos equipos pueden funcionar para medición de líquidos igualmente, sin embargo, se deben revisar detenidamente características de la aplicación como: presión, temperatura y la presencia de vapores.

 Catálogo medidores de nivel Radar FMCW

Los equipos de medición de nivel por radar (PTOF)  se basan en la medida del tiempo desde el envió de un impulso de microondas generadas por la antena del sensor hacia el producto y el retorno del eco, permitiendo así determinar el nivel de un tanque o silo, estas microondas se propagan a la velocidad de la luz. 

El retorno de la señal dependerá de la constante dieléctrica del producto, por lo tanto es fundamental que el producto posea una constante dieléctrica superior a 1.6.

Las microondas no requieren un medio de transmisión, por lo tanto, es posible realizar la medición en vacío y altas presiones. La velocidad de propagación cambia levemente en caso de temperaturas extremas, por lo que podría decirse que la medición no se va a ver afectada por la temperatura.

Existe una gran variedad de diseños constructivos que permiten una fácil adecuación a los tanques dependiendo de la aplicación como: rosca, brida y conexión sanitaria. El tamaño de la antena posibilitara una mejor recepción de la señal de retorno y un mayor alcance en la medida, por lo que debe ser elegida según la altura del tanque y condiciones de proceso.

Nuevos desarrollos han permitido fabricar medidores de nivel por radar con antena encapsulada, es decir, el medidor no tiene una bocina de antena sino lo que nosotros llamamos antena tipo lente, fabricada en materiales resistentes a productos corrosivos o agresivos, ideal para industrias de productos químicos o petroquímicos, a su vez este radar de antena encapsulada que puede seleccionarse con conexión sanitaria es ideal en procesos para la industria alimenticia o farmacéutica.

Las exactitudes de este tipo de equipos pueden ir desde ±3mm a ±10mm, su elección dependerá del grado de error permitido.

Catálogo medidores de nivel Radar PTOF

La tecnología TDR también conocida como radar de onda guiada, trabaja con pulsos electromagnéticos para medir distancias o niveles. Cuando el pulso magnético encuentra una discontinuidad (provocada por la superficie del material), parte de la energía es reflejada. La amplitud (intensidad) de la señal reflejada es proporcional al cambio en las propiedades dieléctricas. Es una medición de contacto con el producto que usa una varilla o un cable flexible, que sirve como canal de impulso de las microondas, este método es utilizado para  medir nivel de líquidos, sólidos e ideal para la medición de interfaces. Funciona bien en entornos con polvo, espuma y vapor, sin embargo, no se recomienda para tanques con agitador. 

Este tipo de tecnología al utilizar el mismo principio de microondas para su buen funcionamiento depende directamente de la constante dieléctrica del producto el cual debe ser ≥ 1.4.

La selección de la sonda dependerá directamente del tipo de aplicación ya que se cuenta con sondas de diferentes materiales que pueden ser resistentes a productos corrosivos, con requisitos higiénicos, polvos y altas temperaturas. A su vez esto limitará su alcance desde 32m hasta 75m y su temperatura máxima desde 150ºC hasta 450ºC. 

El rendimiento de este tipo de medidores es de ±2mm.

Al igual que con todos los tipos de medidores por radar se cuenta con diferentes conexiones a proceso como: rosca, bridas o conexión sanitaria. E igualmente con aprobaciones para todo tipo de atmósferas.

Catálogo medidores de nivel Radar TDR

Los medidores de nivel capacitivos o de capacidad, miden la capacitancia del condensador formado por el electrodo sumergido en el liquido y las paredes del tanque. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del liquido.

Los medidores capacitivos son adaptables a una gran variedad de aplicaciones de nivel. Ellos pueden medir tanto nivel limite (alto o bajo) como continuo en sólidos y líquidos. También es posible medir interfaces de dos líquidos, que tengan diferentes constantes dieléctricas (diferencia mínima en la constante dieléctrica para la medición de interfaz= 5). Debido a que no tienen partes en movimiento son ideales en aplicaciones con líquidos muy viscosos, lodos y en aplicaciones donde se pueda generar turbulencias.

Otra ventaja es el amplio rango de presiones (-1 a +150 bar g)  y temperaturas (-200ºC a +200ºC), que tiene un efecto pequeño en los sistemas de medición capacitivos. Sin embargo, esta tecnología no es recomendable, en productos donde el material presenta altos cambios en la constante dieléctrica por temperatura.

El producto a medir puede ser de dos tipos: conductivo que generalmente involucra fluidos basados en agua en el que el electrodo debe ser aislado con materiales como: PTFE o PFA, y fluidos no conductivos basados en hidrocarburos. 

La construcción del tanque juega un papel importante en el funcionamiento de un medidor de nivel capacitivo. Los tanques metálicos con paredes rectas pueden ser usados como una placa del condensador. En tanques metálicos con paredes curvas como es el caso del tanques cilíndricos horizontales se requiere usar un segundo electrodo de referencia dado que la distancia entre el electrodo y la pared del tanque no es constante a lo largo de la longitud de la sonda. 

El rango de medición de estos transmisores esta desde 1.66 a 3300 pF y se requiere que el producto tenga una constante dieléctrica mínima de 1.5. La exactitud puede ir desde ±0.1% al ±0.5% según cada modelo.

En su forma constructiva podemos encontrar sondas rígidas y flexibles o de cable donde se sugiere utilizar sonda rígida solo para longitudes hasta de 3m. Adicionalmente, este tipo de sensores tiene opciones de conexión a procesos de rosca y brida, junto con diferentes opciones de aprobaciones según el tipo de atmósfera.

Catálogo medidores de nivel Capacitivo

Los medidores de nivel por presión hidrostática se basan en el principio que la presión medida en el fondo del tanque es proporcional a la altura del liquido. El transmisor puede ser sumergible o estar conectado directamente a la parte inferior del tanque, en este tipo de medición, no tiene influencia el diámetro del tanque y lo podemos corroborar con la expresión que determina la presión que es:

P= ρ x g x h

Donde: P: presión, ρ: Densidad, g: gravedad, h: altura.

En la medición de nivel por presión hidrostática, se debe tener en cuenta que el tanque debe estar referenciado a la presión atmosférica. Por esta razón solo es posible su utilización en tanques abiertos o atmosféricos. En el caso de aplicaciones con presión interna diferente a la presión atmosférica, se debe instalar un sensor adicional en la parte superior del tanque para descontar esta presión, o usar un transmisor de presión diferencial.

La medida esta limitada por las variaciones de densidad del liquido que fluctúa con la temperatura, sin embargo, se puede utilizar en fluidos base agua o base hidrocarburo, en el caso de fluidos corrosivos o agresivos es indispensable verificar la resistencia química de los materiales. 

El rango de medida para los sensores sumergibles es desde 3mH2O (0.3bar) hasta 40mH2O (4bar) con la posibilidad de tener rangos en versiones especiales hasta de 160mH2O (16bar). La exactitud es de ±0.15% a ±0.3% según modelo seleccionado.

Su conexión a proceso es un sistema de sujeción del cable suspendido sobre el tanque.

 Catálogo medidores de nivel por presión

Existen otros métodos y tecnologías de medición de nivel sin embargo los descritos acá son los mas habituales y comúnmente encontrados en la industria, también existen tecnologías de medición de nivel no intrusiva en el caso de aplicaciones de fluidos muy peligrosos o cuando no se desea realizar o no se cuenta con adecuaciones mecánicas suficientes. Para aplicaciones con espacios reducidos, detección de vehículos, aplicaciones roboticas, detección de personas y condiciones de funcionamiento para sensores tipo ultrasónico es posible utilizar el sensor 4-20SC-MSASonar.

Detalles de tu aplicación

Catálogo completo medición de nivel