Compañeros espero que sea de su agrado esta presentacion

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN VALENCIA
Autor: Ariel Díaz
Profesor: Angel Santos
Sensores de nivel

2. EN FUNCION DE LA VARIABLE
DE PROCESO : Nivel
 Al igual que en la medición de muchas otras variables físicas, la
medición de nivel puede obtenerse en forma directa o indirecta. En el
primer caso se aprovecha directamente la variación del nivel para
hacer la medición, este es el caso de los flotadores, de los sensores
basado en electrodos, etc. En el segundo caso se detecta la
diferencia de altura en forma indirecta, como lo son por ejemplo los
sensores sónicos.
 En la práctica existen muchos dispositivos distintos ideados para
medir en aplicaciones industriales. Debido a lo extenso que resultaría
estudiarlos a todos ellos en que se analizan en esta sección a los
más representativos.

3. Sensor de Nivel tipo Flotador
Este sensor consiste generalmente en un conjunto compuesto por un
flotador, un contrapeso y una polea. Este elemento tiene la
característica de ser lineal y es un sensor de fácil construcción.

4. Sensor de Nivel tipo Flotador
De la figura es posible deducir la relación válida para la polea, en ella
se observa que cuando el nivel sufre una variación de magnitud dH la
polea experimenta un desplazamiento dS de igual magnitud, esto es,
el cambio de nivel se traduce en un desplazamiento angular de
la polea, este desplazamiento puede ser fácilmente aprovechable si en
el eje de la polea se conecta el cursor de un potenciómetro lineal.
θRddSdH ==

5. 2007
Sensores en Base a Electrodos
• Este tipo de sensores se utiliza para medir nivel en
sistemas con líquidos con buenas características de
conductividad eléctrica. Los dispositivos que utilizan este
tipo de principio constan generalmente de los electrodos,
los cuales se introducen en el fluido. De este modo,
puesto que el liquido es conductor, la resistencia eléctrica
que se presenta entre los terminales de los electrodos
variará con el nivel.
• Estos sensores se utilizan para conductividades iguales
o mayores a 20(µΩ/cm) y en general resultan ser
sensibles a los cambios de conductividad del líquido.
Para mejorar el comportamiento frente a este fenómeno
es aconsejable que ambos electrodos se encuentren a
una corta distancia entre si.
•Una variación de la estrategia anterior es aquella en
donde se mide directamente la resistencia del líquido, la
cual variará con el nivel. Naturalmente este método, por
las razones anteriormente expuestas, resulta ser más
inexacto.

6. Sensores en Base a Efecto
Capacitivo
• Estos elementos se utilizan tanto en la
medición de niveles de líquido como de
sólidos en forma granular. Su principio
de funcionamiento consiste en que el
material, líquido o sólido, actúa como
dieléctrico entre dos placas paralelas, de
modo que al variar el nivel varía la
capacidad del conjunto.

7. Sensores en Base a Efecto
Capacitivo
En un condensador de placas paralelas, separadas por un dieléctrico,
la capacidad esta dada por:
En donde: K = Constante dieléctrica del material
ε0 = Permeabilidad magnética del vacío
d = Distancia entre placas
A = Area de las placas.
El nivel del fluido o mineral forma dos condensadores, cada uno con
distinto dieléctrico. El área de las placas varía con el nivel H,
obteniéndose una capacidad igual a:
dKAC /0ε=
[ ]LKHKkdDHC 3210 )()/()( +−= ε

8. Transductores de nivel
Hidrostáticos
• Es posible aprovechar algunas de las características hidrostáticas
de los líquidos para medir los niveles. Así, por ejemplo, si se mide la
presión absoluta en el fondo del estanque ésta será proporcional al
nivel del líquido.

9. Transductores de nivel
Hidrostáticos
 Los mecanismos han tenido diferentes formas:
 Sistema de caja con diafragma.
 Tubo de burbuja de aire.
 Medidores de presión diferencial.
 Medidores de presión diferencial tipo seco.
 Sistema de diafragma de balance de fuerzas.
 Al incluir circuitería electrónica moderna han
permitido un gran auge de esta tecnología
(autodiagnóstico, flexibilidad, conexión a SCD).
Aproximadamente el 30% de los sensores de nivel son
de este tipo.

10. Métodos Visuales

11. Sensores Ultrasónicos
• Los sensores ultrasónicos son dispositivos que miden distancia
usando un transductor o elemento sensitivo que envía un chorro o
rayo ultrasónico, este rayo contiene una serie de ondas de sonido
pulsantes, que se emiten en forma cónica, el reflejo de esto es
detectado y recibido por un transmisor. El tiempo que este chorro se
demora en ir al destino y volver a la fuente, es convertido en distancia
medida por el sensor, vale recordar la relación:
D = v * t
Donde: D: distancia entre la fuente y el destino
t: tiempo de recorrido de la distancia D
v: velocidad de la señal ultrasónica, normalmente
conocida

12. Sensores Ultrasónicos
 Los detectores de nivel sónico (9500
Hz) y ultrasónicos operan tanto por la
absorción de la energía acústica a
medida que viaja desde la fuente al
receptor, como por la alteración
(cambio de frecuencia) de una
frecuencia de oscilación comprendida
entre 35 a 40KHz.
 El transmisor se ubica en la parte
superior del estanque y el pulso viaja
en el aire (o el sonido 331 [m/s] a 0º C),
luego, del tiempo de viaje es un dato
debido a la profundidad del estanque.

13. Sensores por Burbujeo
 Trabaja midiendo la presión hidrostática
indirectamente. En este sensor se
suministra un flujo de aire constante a través
de un tubo que está sumergido en el interior
del tanque, se aumenta la presión justo
hasta que se obtiene la salida de burbujas,
ésta es la presión que se necesita para
vencer el peso de la columna líquido por
encima de este punto.
Con esta presión P, con la densidad del
fluido ρ y la gravedad se obtiene el nivel
despejando la siguiente fórmula P = ρgH.

14. Sensores por Diferencial de
Presión
 En tanques abiertos este sensor mide la diferencia de presión entre
la presión hidrostática originada por el peso de la columna del líquido
en la parte inferior del tanque y la presión atmosférica. La cual
relaciona el nivel del líquido con la siguiente fórmula PL - Patm = ρgH,
donde PL es la presión hidrostática del peso de la columna del líquido,
Patm es la presión atmosférica, ρ es la densidad del fluido, g es la
gravedad, y H el nivel del líquido.
 En tanques cerrados este sensor mide la diferencia de presión que
se genera entre la parte inferior y superior del tanque, y la cual
relaciona el nivel con la siguiente fórmula PI - PS = ρgH, donde PI - PS
es la diferencia de presión entre la parte inferior y superior del tanque,
ρ es la densidad del fluido, g es la gravedad, H es el nivel del líquido.

15. Nivel por Radiación
 Consiste de un emisor de rayos gamma en la parte superior y un
receptor gaiger en el fondo del tanque. La intensidad con la que llegan
estos rayos da una indicación de la cantidad de líquido o sólido
contenido en el deposito.

16. Sensor de Diafragma
 Consiste en una membrana flexible que
está colocada en un punto especifico en la
pared del tanque y donde se desea saber si
el nivel ha llegado. Cuando el sólido va
subiendo su nivel hace contacto con esta
membrana la cual está unida por medio de
un juego de palancas a un interruptor
eléctrico, este se aprovecha para indicar
que el nivel ya llego a esta posición.

17. Cono Suspendido
 Consiste en una varilla que termina en
forma de cono y la cual está colocada en un
punto donde se desea saber si el nivel del
sólido ha llegado. Al subir el nivel, este hace
contacto con el cono de la varilla, activando
un interruptor eléctrico que está acoplado a
él. Aprovechado esto, para indicar que el
nivel ya llego a la posición.

18. Varilla Flexible
 Consiste en una varilla que termina en
forma de cono y la cual está colocada en un
punto donde se desea saber si el nivel del
sólido ha llegado. Al subir el nivel, este hace
contacto con el cono de la varilla, activando
un interruptor eléctrico que está acoplado a
él. Aprovechado esto, para indicar que el
nivel ya llego a la posición.

19. Medidor Conductivo
 Consiste en un electrodo el cual está colocado en un punto donde
se desea saber si el nivel del sólido ha llegado. Cuando el sólido que
tiene que ser de un material conductor hace contacto con el
electrodo, cierra un circuito eléctrico indicando de esta forma que
llego al nivel esperado.

20. Paletas Rotativas
 Consiste en un juego de paletas que se mueven a baja
velocidad, cuando el producto sólido llega a las paletas, estas se
inmovilizan activando un interruptor eléctrico.

21. Sondeo Electromecanico
 Consiste en un peso móvil
conectado a un motor por medio
de poleas, este peso móvil baja
hasta que toca la superficie del
sólido y nuevamente sube. En
todo momento se está
detectando la posición del sólido
con este método.