El documento describe diferentes tipos de instrumentos para medir niveles de líquidos, incluyendo medidores de sonda, tubos de vidrio, reglas graduadas, varillas con gancho, cinta y plomada, reflex, tubulares, instrumentos de flotador, diafragmas, burbujeo, presión diferencial, capacitivos, ultrasónicos, radiactivos, capacitancia reluctancia variable, transductores de desplazamiento variable lineal, medidores láser y medidores de nivel tipo desplazamiento. Explica los principios de operación, ventaj

1. MEDIDORES DE NIVEL
BACHILER:
Juan Carlos Tello Idehoben
C.I.: 19.196.680

2. Nivel
 Hace referencia a la horizontalidad de algo. Por
ejemplo, un nivel es la altura que algo alcanza o a la
que está colocado. También es la altura a la que llega
la superficie de un líquido (por ejemplo, “el nivel del
río ha crecido”).
 Un nivel es un instrumento de medición que se
utiliza para determinar la horizontalidad o
verticalidad de un elemento. Existen niveles de
distintos tipos, que son utilizados por agrimensores,
carpinteros, albañiles y herreros, entre otros
trabajadores.

3. Sistema de Unidades para medición de Nivel
En Longitud:
1Pulg = 2.54 Cm = 0.0254m
1Pie = 30.48Cm = 0.3048m
1Pie = 12Pulg
1m = 100cm
1cm = 10mm
En Volumen:
1 litro = 10-3m3
1 galón (gal) = 3,785.10-3m3
1 gal = 231 pulg3
1m3 = 106cm3
1m3 = 6,102.104 pulg3

4. Medidor de Sonda
El medidor de sonda es un instrumento bastante simple para
medir niveles, que consiste en una varilla o regla graduada de una
longitud conveniente para ser introducida dentro de un depósito La
determinación del nivel dentro del recipiente, se mide por lectura
directa de la longitud de la varilla mojada por el líquido y es esencial
que en el momento de la medición el tanque se encuentre abierto a
presión atmosférica.

5. Tubo de Vidrio
El nivel de cristal consiste en un tubo de
vidrio con sus extremos conectados a
bloques metálicos y cerrados por
prensaestopas, que están unidos al tanque,
generalmente, mediante tres válvulas, dos de
cierre de seguridad en los extremos del tubo,
para impedir el escape del líquido en caso de
rotura del cristal, y una de purga

7. Regla Graduada
Es el instrumento medidor de nivel original, ampliamente usado por su
simplicidad. Solo sirve para indicar, pero no para control directo.
La longitud de la regla graduada debe ser lo suficientemente
grande como para llegar desde el fondo al tope del tanque. Se utiliza
generalmente en tanques de fuel – oil o gasolina.

8. Varilla con Gancho
Este dispositivo emplea un
método visual y su medida es
directa. Consiste en una varilla
graduada que tiene en el
extremo inferior un gancho en
forma d “U”.
Este medidor se
sumerge en el líquido y se
levanta hasta que el gancho
rompa la superficie del líquido.
La distancia desde la
superficie hasta la parte
superior del tanque representa
el nivel.

9. Cinta y Plomada
Este medidor consiste en una cinta metálica unida a una
plomada, la cinta se desenrolla hasta que la plomada se
queda en contacto con la superficie. Se utiliza para
medición directa y se emplea cuando es difícil que la
regla graduada tenga acceso al fondo del tanque.

10. Réflex
Este instrumento se
basa en la reflexión. El
vidrio que lo forma está
provisto de ranuras
longitudinales que al
entrar al contacto con
el líquido actúan como
prismas de reflexión. La
zona donde hay líquido
se torna de un color
oscuro, casi negro,
mientras que la zona
en contacto con el
vapor permanece clara.

11. Tubular
Este instrumento se basa en la transparencia del vidrio para
obtener una medida. En él, el líquido se encuentra entre dos placas
de vidrio planas y paralelas, las cuales permiten apreciar
directamente el nivel. Además del nivel de líquido, este instrumento
permite observar su color y características.

12. Instrumentos de flotador
El principio de
Arquímedes establece
que la presión resultante
de un fluido sobre un
cuerpo sumergido en
él, actúa en dirección
vertical hacia arriba y en
el centro de gravedad del
fluido desplazado.
Además, la presión es
igual al peso del fluido
desplazado. Esta fuerza
resultante hacia arriba que
ejerce el fluido en el
cuerpo se denomina
fuerza de flotación.
La fuerza o peso que debe
soportar el elemento de
desplazamiento es:

13. W: Peso del elemento de desplazamiento
V: Volumen del elemento de
desplazamiento
G: Gravedad específica del liquido a 60 F
L1: Posición del nivel en un punto
intermedio
L2: Posición del nivel con respecto al
fondo o parte inferior del elemento de
desplazamiento
d: Longitud del elemento de
desplazamiento
Wd
L2
L1
F

14. Flotador de Cinta
Este dispositivo se basa
en el principio de flotación.
Pertenece al tipo de
medición directa. El
flotador está conectado
por medio de una cadena
o cinta de indicador. Un
peso mantiene la tensión
en la cinta o cadena a
medida que el flotador
sigue los cambios de nivel.

15. Flotador Directo
Es este instrumento, el
elemento flotador está
conectado por una varilla al
mecanismo indicador.
Muchas veces el
mecanismo del flotador se
encuentra localizado en
una caja externa
montada, como el indicador
de vidrio, en la parte lateral
del recipiente.

16. Flotador Magnético
Este medidor consiste en diseños del tipo flotador de caja
externa o del flotador de cinta, pero con la ayuda de imanes, se
utilizan efectos magnéticos, para relacionar el movimiento del
flotador con la indicación o control de nivel. El intervalo de medición
varía con el sistema utilizado. Su presentación también es muy
variable.

17. Flotador ON – OFF (float switch)
Este dispositivo se basa
en el movimiento del
flotador para actuar un
interruptor (switch). Solo
puede sensar el nivel en
un punto determinado. Un
flotador equipado
magnéticamente se
mueve con la superficie
del líquido y actúa un
switch sellado
herméticamente dentro de
un tubo, el cual hace que
se corte la alimentación
de líquido al tanque.

18. Medicion Indirecta
Este instrumento consiste en uno o varios electrodos y un
relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido
moja los electrodos. A través del líquido y hacia los electrodos,
se produce una pequeña corriente que provoca la excitación
del relé para que éste pueda operar luces señalizadores,
alarmas o elementos de control.
Sensores Conductivos

19. Del Cabezal Hidroestatico
Transmisor de presión neumático
El transmisor de
presión neumático basado en
el principio de balance de
movimiento presenta un
diafragma que entra en
contacto con el líquido y
comunica un movimiento a
través de un mecanismo
apropiado que opera un
dispositivo de tobera y placa.
La contrapresión de la tobera
actúa un relé que amplifica la
salida, luego esta presión de
salida es realimentada
proporcionando así una
relación exacta entre la
variable medida y la señal de
salida.

20. Manometro
Este medidor se
basa en el principio de
presión hidrostática y se
utiliza en tanques
abiertos. Consiste en la
conexión de un
manómetro directamente
en el fondo del tanque
(parte de mínimo nivel),
debido a que la medición
se hace directamente, no
hace falta otro elemento
sensor. Únicamente es
necesario preparar una
lectura en unidad de
longitud.
La calibración de la escala
del instrumento está basada
en la siguiente relación:
P = γ *h

21. P: Presión hidrostática
γ: Peso específico del
líquido
h: Altura del líquido
Este instrumento sólo sirve para fluidos limpios
ya que si el líquido es corrosivo, coagula o bien tiene
sólidos en suspensión, el fuelle puede destruirse o bien
bloquearse perdiendo su elasticidad. Por otro parte, la
medida está limitada a tanques abiertos y el nivel viene
influido por las variaciones de densidad del líquido.

22. Diafragma
Se usa en tanques abiertos, y
como se explicó anteriormente, se
basa en el principio de presión
hidrostática. Se usa para medidas
continuas, así como también para
ON – OFF.
Este medidor consiste en un
diafragma conectado con un tubo
al instrumento receptor. La
columna de líquido ejerce una
fuerza sobre el área del diafragma
que comprime el aire interno a una
presión igual a la ejercida por la
columna de líquido

23. Burbujeo
El medidor consiste
en un tubo con una entrada de
aire y un manómetro conectado
en su extremo superior. Dicho
tubo se sumerge en el tanque y
a través de él se hace pasar
aire proveniente de un
compresor, con caudal
constante. El aire hace que el
líquido salga del tubo hasta que
salgan burbujas desde el fondo
del tanque; en ese momento, la
presión del aire en el tubo es
igual a la presión en el fondo
del tanque. De esta manera,
mientras existan burbujas, la
medida de la presión del aire
es proporcional al nivel del
líquido en el tanque.

24. Para una transmisión remota se requiere agregar al sistema un circuito eléctrico adicional.
Ya que el instrumento sensor no está en contacto con el líquido, éste puede ser corrosivo o
contener sólidos en suspensión. Si el tanque es cerrado, debe tener un orificio de purga a
fin de que haya suministro continuo de aire. El tubo se debe limpiar periódicamente, para
esto se debe colocar una “T” con un tapón en la parte superior del mismo. El rango de
medida del instrumento está limitado por la altura del tanque. Su precisión es cercana a
±1%.

25. Presión Diferencial
El instrumento consiste en un
transmisor de presión
diferencial, el cual puede ser
neumático o electrónico. El
neumático se basa en el
principio de balance de
fuerzas o en el balance de
movimientos, la señal de su
salida viene dada en unidades
de presión; mientras que el
transmisor de presión
diferencial electrónico obtiene
una señal eléctrica y se basa
en una gran variedad de
principios eléctricos.

26. Capacitivos
Estos instrumentos se basan en el efecto de capacitancia eléctrica de los
líquidos, y la medida de la capacitancia es directamente proporcional al nivel.
Un capacitor tiene la habilidad de almacenar una carga eléctrica. Dos
placas adyacentes, pero aisladas una de la otra, forman un capacitor. La
magnitud de la capacitancia depende del área de las placas y la distancia que
las separa. Si un material aislante, conocido como dieléctrico, es insertado
entre las placas, el valor de la capacitancia se incrementa por un factor igual a
la constante eléctrica (K) del material.

27. Ventajas:
•Simplicidad.
•La no existencia de partes móviles.
•La resistencia a la corrosión.
•Fácil limpieza.
•Su campo de medida es prácticamente ilimitado y pueden emplearse en la
medida de nivel de interfaces.
Desventajas:
•Cambio de las características del fluido de proceso que afecta la constante
dieléctrica y por ende introduce errores.
•La selección, cálculo e instalación de este equipo requiere un conocimiento muy
amplio del principio de operación del mismo.
•Tienen el inconveniente de que la temperatura puede afectar las constantes
dieléctricas (0.1 % de aumento de la constante dieléctrica / °C) .
•Los posibles contaminantes contenidos en el líquido pueden adherirse al
electrodo variando su capacidad y falseando la lectura, en particular en el caso
de los líquidos conductores.
•Por el principio de medición utilizado, está limitado a productos con propiedades
eléctricas constantes.

28. Ultrasónicos
Estos dispositivos se basan en la emisión de un impulso ultrasónico
a una superficie reflectante y la recepción del eco mismo en un receptor.
Trabajan igual que un radar.
Algunos de los sistemas disponibles operan como transductores de
transmisión y recepción separados, otros con transductores combinados.
Una vez que el sensor recibe la señal, la envía a un transmisor,
luego puede ser tratada por un computador para obtener la lectura.

29. Radiactivos
Este instrumento
consiste en un emisor
de rayos gamma
montado verticalmente
a un lado del tanque y
con una serie de tubos
Geiger-Muller (contador
geiger) instalados al
lado opuesto. Estos
tubos transforman la
radiación gamma
recibida en una señal
eléctrica de corriente
continua.

30. Capacitancia Reluctancia Variable
Otra forma de producir una
señal eléctrica proporcional a
una variable medida es
mediante un condensador
variable.
Un cuerpo elástico forma
una placa del condensador y
la otra placa se mantiene fija;
al ejercer una fuerza sobre la
placa elástica la capacidad
varía proporcionalmente a la
separación a la separación
entre las placas.
Este instrumento se
basa en los cambios de
reluctancia para modificar la
inductancia de un circuito.
Esto tiene como
consecuencia que la
corriente fluye por dicho
circuito varía, variando así la
corriente que se mide.

31. Transductor de desplazamiento
variable lineal (LVDT)
Este
instrumento consiste en
un transformador con
un arrollamiento
primario y dos
secundarios, tiene un
núcleo de hierro móvil
que gobierna el
acoplamiento
magnético entre la
bobina primaria y cada
una de las secundarias.
El arrollamiento
primario es alimentado
con un voltaje AC
constante.

32. Medidor Láser
El sistema consiste en un
rayo láser enviado a través
de un tubo de acero y
dirigido por reflexión 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 fotodetector de alta
resolución. El tiempo
transcurrido es directamente
proporcional a la distancia
del aparato emisor a la
superficie del metal fundido

33. Medidor de Nivel Tipo Desplazamiento
El medidor de nivel tipo
desplazamiento se usa para
obtener medidas continuas y
consiste en un flotador que se
sumerge parcialmente en el líquido,
el cual está conectado por medio de
un brazo a un tubo de torsión unido
rígidamente al tanque. El tubo tiene
en su interior una varilla que
transmite el movimiento giratorio a
un transmisor exterior y el ángulo
de rotación del extremo libre del
tubo de torsión es directamente
proporcional al momento ejercido
por el flotador.

34. Medidor de Nivel Tipo Radar
 Los medidores de nivel por radar no ven normalmente
afectada su medición por los vapores de hidrocarburos
existentes en los tanques, ya que la densidad de los
mismos es normalmente baja. Sin embargo, esto no es
así en los tanques presurizados que contienen LPG
(Liquid Petroleum Gas), donde la atmósfera existente
sobre el líquido contiene vapores que reducirán la
velocidad de la señal del radar y consecuentemente,
afectarán la medición. Para poder lograr mediciones de
precisión adecuada para Custody Transfer, será
necesario realizar corrección por la influencia del vapor.
Para poder realizarla, es imprescindible conocer la
temperatura y la presión real de ese vapor.

35. Todo sistema de medición
de nivel en tanques de LPG
necesita conocer la temperatura
y la presión para calcular
correcciones. En el caso de
utilizar sistema de radar de
Saab, los sensores podrán ser
directamente vinculados al
cabezal del Rex RTG 3960. La
medición de temperatura se
realiza tanto en el vapor como
en el líquido. La temperatura
será el promedio de las
mediciones de todos los
sensores que se encuentren por
debajo del líquido.

36. Instrumento Campo
de medida
Precisión
% escala
Presión
máx
bar
Temp
máx
fluido °C
Desventajas Ventajas
Sonda Limitado 0.5 mm Atm 60 Manual, sin olas,
Tanques abiertos
Barato
Preciso
Cristal Limitado 0.5 mm 150 200 Sin transmisión Seguro,
Preciso
Flotador 0 - 10 m ± 1-2 % 400 250 Posible
agarrotamiento
Simple, indep
de
naturaleza
líquido
Manométrico Altura
tanque ± 1% Atm 60 Tanques abiertos,
Fluidos limpios
Barato
Membrana 0 - 25 m ± 1% Atm 60 Tanques abiertos Barato
Burbujeo Altura
tanque ± 1% 400 200 Mantenimiento,
Contam.del líquido
Barato,
Versátil
Presión Diferencial 0.3 m ± 0.15 a ±
0.5% 150 200 Posible
agarrotamiento
Interfase
líquido

37. Desplazamiento 0 - 25 m ± 0.5 % 100 170 Expuesto a
corrosión
Fácil limpiez
robusto,
interfases
Conductivo Ilimitado - 80 200 Líquido conductor Versátil
Capacitivo 0.6 m ± 1% 80 - 250 200 - 400 Recubrimiento
del electrodo
Resistencia
corrosión
Ultrasónico 0.30 m ± 1% 400 200 Sensible a la
densidad
Todo tipo de
tanques y
líquidos
Radiación 0 - 2.5 m ± 0.5 a ± 2% - 150 Fuente radiactiva
Todo tipo
tanque y
s/contacto
líquido
Láser 0 - 2 m ± 0.5 a ± 2% - 150 Láser
Todo tipo
tanque y
s/contacto
líquido