La medición de nivel es importante en la industria para el funcionamiento correcto de los procesos y el balance de materias primas y productos. Los instrumentos electrónicos con microprocesador permiten medir el nivel con precisión de ±0,2% e interpretar el nivel real, eliminando falsas alarmas. Existen varios tipos de instrumentos para medir nivel, incluyendo instrumentos que miden directamente la altura, usan la presión hidrostática, o aprovechan características eléctricas del líquido.

2. En la industria, la medición de nivel es muy importante,
tanto desde el punto de vista del funcionamiento correcto
del proceso como de la consideración del balance adecuado
de materias primas o de productos finales.
La utilización de instrumentos electrónicos con
microprocesador en la medida de otras variables, tales
como la presión y la temperatura, permite añadir
«inteligencia» en la medida del nivel, y obtener· precisiones
de lectura altas, del orden de ± 0,2 %, en el inventario de
materias primas o finales o en transformación en los
tanques del proceso. El transmisor de nivel «inteligente» ha
ce posible la interpretación del nivel real (puede. eliminar o
compensar la influencia de la
espuma en flotación del tanque, en la lectura), la eliminación
de las falsas alarmas (tanques con olas en la superficie
debido al agitador de paletas en movimiento), y la fácil
calibración del aparato en cualquier punto de la línea de
transmisión.

3. Medidores de nivel de líquidos
Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien
directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia,
bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido
en un flotador por el propio líquido contenido en el tanque del
proceso, o bien aprovechando características eléctricas del
líquido.
Los primeros instrumentos de medida directa se dividen en: sonda,
cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador.
Los aparatos que miden el nivel aprovechando la presión
hidrostática se dividen en:
 Medidor manométrico
 Medidor de membrana
 Medidor de tipo burbujeo
 Medidor de presión diferencial de diafragma

4. El empuje producido por el propio líquido lo aprovecha el
medidor de desplazamiento
a barra de torsión.
Los instrumentos que utilizan características eléctricas del
líquido se clasifican
en:
 Medidor resistivo
 Medidor conductivo
 Medidor capacitivo
 Medidor ultrasónico
 Medidor de radiación
 Medidor de láser

5. Instrumentos de medida directa
 El medidor de sonda
 consiste en una varilla o regla graduada, de la longitud
conveniente para introducirla dentro del depósito. La
determinación del nivel se efectúa por lectura directa de la
longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el
tanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se utiliza
generalmente en tanques de fuel-oil o gasolina. Otro medidor
consiste en una varilla graduada, con un gancho que se sumerge
en el seno del líquido y se levanta después hasta que el gancho
rompe la superficie del líquido. La distancia desde esta superficie
hasta la parte superior del tanque representa indirectamente el
nivel. Se emplea en tanques de agua a presión atmosférica. Otro
sistema parecido es el medidor de cinta graduada y plomada
representado en la figura 5.1 c, que se emplea cuando es difícil
que la regla graduada tenga acceso al fondo del tanque.

7. El nivel de cristal normal se emplea para presiones hasta 7
bar.
A presiones más elevadas el cristal es grueso, de sección
rectangular y está protegido por una armadura metálica
La lectura del nivel se efectúa con un cristal a reflexión o bien
por transparencia. En el primer caso que puede verse en la
figura 5.2 e, el vidrio en contacto con el líquido está
provisto de ranuras longitudinales que actúan como
prismas de reflexión indicando la zona de líquido con un
color oscuro casi negro y la zona superior en contacto con
el vapor de color claro.

9.  En la lectura por transparencia empleada para apreciar
el color, características o interface del líquido, éste está
contenido entre dos placas de vidrio planas y paralelas
que permiten ver directamente el nivel, mejorándose
la apreciación visual al acoplar una lámpara de
iluminación al sistema.
 Para mayor seguridad, las válvulas de cierre incorporan
una pequeña bola que actúa como válvula de retención
en caso de rotura del vidrio.

10.  Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por las
características del líquido que miden, impidiendo que el nivel
pueda apreciarse claramente. Entre los líquidos que presentan
este inconveniente figuran el caramelo y los líquidos pegajosos.
 El nivel de vidrio permite sólo una indicación local, si bien
pueden emplearse espejos para lectura a distancias limitadas o
bien utilizar cámaras de televisión para mayores distancias de
transmisión.
 Su ventaja principal es la gran seguridad que ofrece en la lectura
del nivel del líquido pudiendo controlar con ellos la lectura de
los otros tipos de aparatos de nivel.
 Los instrumentos de flotador consisten en un flotador situado en
el seno del líquido y conectado al exterior del tanque indicando
directamente el nivel. La conexión puede ser directa, magnética
o hidráulica.

12. Tiene el inconveniente de que las partes móviles están
expuestas al fluido y pueden romperse y de que el tanque
no puede estar sometido a presión. Además, el flotador
debe mantenerse limpio.
El flotador acoplado magnéticamente desliza exteriormente a
lo largo de un tubo guía sellado, situado verticalmente en el
interior del tanque. Dentro del tubo, una pieza magnética
sigue al flotador en su movimiento y mediante un cable y
un juego de poleas arrastra el índice de un instrumento
situado en la parte superior del tanque. El instrumento
puede además ser transmisor neumático o eléctrico. Una
variante de la conexión magnética consta de un tubo
conteniendo un flotador, dotado de un imán que orienta
una serie de cintas magnéticas dispuestas en el exterior y a
lo largo del tubo. A medida que el nivel sube o baja, las
cintas giran, y como tienen colores distintos en su anverso y
reverso, visualizan directamente el nivel del tanque. El
instrumento puede tener interruptores de alarma y
transmisor incorporados.

13.  El flotador acoplado hidráulicamente actúa en su
movimiento sobre un fuelle de tal modo, que varía la
presión de un circuito hidráulico y señala a distancia en el
receptor el nivel correspondiente. Permite distancias de
transmisión de hasta 75 m y puede emplearse en tanques
cerrados. Sin embargo, requiere una instalación y
calibración complicadas y posee partes móviles en el
interior del tanque.
 Hay que señalar que en estos instrumentos, el flotador
puede tener formas muy variadas y estar formado por
materiales muy diversos según sea el tipo de fluido.
 Los instrumentos de flotador tienen una precisión de ± 0,5
%. Son adecuados en la medida de niveles en tanques
abiertos y cerrados a presión o al vacío, y son
independientes del peso específico del líquido.

14. Instrumentos basados en la
presión hidrostática.
 Medidor manométrico.
 El medidor manométrico consiste en un manómetro
conectado directamente a la parte inferior del tanqueEl
manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h
que existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.
El 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 otra parte, como el campo de
medida es pequeño no es posible utilizar sellos de
diafragma. La medida está limitada a tanques abiertos y el
nivel viene influido por las variaciones de densidad del
liquido.

16.  Así pues, el campo de medida del instrumento




corresponderá a:
h = altura de líquido en m
y = densidad del líquido en kg/m3
g = 9,8 m/s2 o bien, expresando y en g/cm3 se obtendría 00,098 hy bar (o bien 0-0,1 hy
kg/cm2)

17.  Membrana.
 El medidor de membrana utiliza una membrana
conectada con un tubo estanco 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. El
volumen del aire interno es relativamente grande, por
lo cual el sistema está limitado a distancias no mayores
de unos 15 m debido a la compresibilidad del aire.
Como antes, la presión máxima que el líquido ejercerá
es 0,098 hy bar. El instrumento es delicado ya que
cualquier pequeña fuga del aire contenido en el
diafragma destruiría la calibración del instrumento.


18.  Burbujeo. El medidor de tipo burbujeo emplea un tubo sumergido en el
líquido a cuyo través se hace burbujear aire mediante un rotámetro con
un regulador de caudal incorporado
 La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática
ejercida por la columna de líquido, es decir, al nivel. El regulador de
caudal permite mantener un caudal de aire constante a través del
líquido independientemente del nivel (es normal un caudal de 150
Nl/h); si no existiera, habría una gran diferencia en los caudales de aire
necesarios desde el nivel mínimo al máximo, con el inconveniente de
un gasto de aire indebido. La tubería empleada suele ser de 1/2 " con el
extremo biselado para una fácil formación de las burbujas de aire. Una
tubería de menor diámetro tipo capilar reduciría el tiempo de respuesta
pero produciría un error en la medida provocado por la pérdida de
carga del tubo.
 La presión de aire en la tubería, es decir, el nivel, se mide mediante un
manómetro de fuelles cuyo campo de medida corresponde a la presión
máxima ejercida por el líquido (0,098 hy bar, con h en m y yen g/cm3).
 El manómetro receptor puede colocarse hasta distancias de 200 m.

20.  El sistema puede emplearse también en tanques cerrados
con dos juegos rotámetro-regulador y con las señales de
aire conectadas a un transmisor de presión diferencial
análogo. Como es lógico, la presión del aire de purga debe
ser superior a la presión interna del tanque.
 No sólo puede utilizarse aire sino también otros tipos de
gases e incluso líquido como fluido de purga y que el tubo
debe tener una longitud adecuada para evitar que las
variaciones bruscas del nivel introduzcan en su interior
una cierta columna de líquido que retarde el paso del aire y
falsee momentáneamente la lectura.

21.  Presión diferencial
 consiste en un diafragma en contacto con el líquido del





tanque, que mide la presión hidrostática en un punto del
fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es
proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso
específico.
Es decir: P =Hyg en la que:
P = presión
H = altura de líquido sobre el instrumento
y = densidad del líquido
g = 9,8 m/s2

23.  El diafragma forma parte de un transmisor neumático,
electrónico o digital de presión diferencial semejante a los
transmisores de caudal. En el tipo más utilizado, el
diafragma está fijado en una brida que se monta rasante al
tanque para permitir sin dificultades la medida de nivel de
fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en
suspensión, pudiendo incluso ser de montaje saliente para
que el diafragma enrase completamente con las paredes
interiores del tanque tal como ocurre en el caso de líquidos
extremadamente viscosos en que no puede admitirse
ningún recodo.
 Hay que señalar que el nivel cero del líquido se seleccionan
en un eje a la altura del diafragma. Si el instrumento se
calibra en el tanque, el O% del aparato debe comprobarse
con el nivel más bajo en el borde inferior del diafragma
(entre el borde inferior y el superior del diafragma la señal
de salida no está en proporción directa al nivel)

25. Otro tipo es el manómetro diferencial y que en su
funcionamiento equivale al transmisor de diafragma.
 En él caso de que el tanque esté cerrado y bajo presión, hay
que corregir la indicación del aparato para la presión
ejercida sobre el líquido debiendo señalar que la lectura
será muy poco precisa, si la presión es grande. Se suele
conectar un tubo en la parte superior del tanque y medir la
diferencia de presiones entre la toma inferior y la superior,
utilizando transmisores de presión diferencial de diafragma
tal como los representados en la figura 5.8. Cuando los
gases o vapores encima del líquido son condensables, la
línea desde la toma superior se llena gradualmente con el
condensado hasta llenar todo el tubo, en cuyo <;aso la
tubería dibujada a la derecha del transmisor de las figuras
5.8 a y b tendrá mayor presión que la tubería izquierda y,
por lo tanto, habrá que cambiar las conexiones del
instrumento ya que éste indicará bajo cuando el nivel sea
alto y

28.  En tanques cerrados y a presión con líquido de vapor
condensable existe el riesgo de obturación de la línea de
compensación, en particular si el fluido no es limpio. Para
evitarlo puede purgarse la línea con líquido o gas, método que no
se recomienda por los problemas de mantenimiento y la posible
pérdida de precisión que presenta, o bien emplear un transmisor
de presión diferencial unido con dos capilares a dos diafragmas
conectados en las partes inferior y superior del tanque.
 Es importante que los dos diafragmas estén a la misma
temperatura para evitar los errores en la medida que se
presentarían por causa de las distintas dilataciones del fluido
contenido en el tubo capilar.
 La precisión de los instrumentos de presión diferencial es de ±
0,5 % en los neumáticos, ± 0,2 % a ± 0,3 % en los electrónicos , y
de ± 0,15 % en los «inteligentes» con señal de salida de 4-20 mA
c.c. y de ± 0,1 % en los que se emplean en los tanques abiertos y
cerrados a presión y a vacío, no tienen partes móviles dentro del
tanque.

29.  en tanques cerrados presentan el inconveniente de la
posible condensación de los vapores del tanque en el
tubo de conexión al instrumento; este inconveniente
se elimina fácilmente con el resorte de supresión.
 Los instrumentos basados en la presión hidrostática
permiten inventariar el tanque.

32. puede verse el montaje de los instrumentos, tres transmisores de presión
situados en las partes inferior, media y superior del tanque, y una sonda
de temperatura. Las medidas calculadas son:
La temperatura media tomada entre la parte inferior y la media del tanque
permite corregir la densidad y el volumen calculados.
Otros factores que influyen son la configuración del tanque, los asentamientos
del tanque en el terreno, las expansiones térmicas y las variaciones de densidad
en las capas del líquido. La precisión en la medida de la masa llega al ± 0,01%.

33. Instrumento basado en el
desplazamiento
 El medidor de nivel de tipo desplazamiento
 consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y
conectado mediante un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente
al tanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una
varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al
tanque.
 El tubo de torsión se caracteriza fundamentalmente porque el ángulo
de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la
fuerza aplicada, es decir, al momento ejercido por el flotador
 El tubo proporciona además un cierre estanco entre el flotador y el
exterior del tanque

34.  Al aumentar el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre el
flotador igual al volumen de la parte sumergida
multiplicada por la densidad del líquido, tendiendo a
neutralizar su peso propio, así que el esfuerzo medido por
el tubo de torsión será muy pequeño. Por el contrario, al
bajar el nivel, menor parte del flotador queda sumergida, y
la fuerza de empuje hacia arriba disminuye, resultando una
mayor torsión.

36.  Las dimensiones relativas del flotador dependerán
pues de la amplitud de medida seleccionada. El
instrumento sirve también para medir la densidad del
líquido. El cuerpo del medidor puede estar montado
directamente en el tanque (montaje interno) o en un
tubo vertical al lado del tanque (montaje exterior).
 El movimiento del brazo de torsión puede transmitirse
por medio de un eslabón a un transmisor neumático o
electrónico de equilibrio de fuerzas, o digital