Este documento describe diferentes tipos de medidores de nivel para líquidos y sólidos. Para líquidos, describe métodos directos como sondas y flotadores, y métodos indirectos como medición de presión hidrostática, características eléctricas y reflexión de ondas. Para sólidos, describe detección por punto fijo, cono suspendido, varilla flexible y métodos rotativos o de sondeo continuo. El documento proporciona detalles sobre el funcionamiento y aplicabilidad de cada método.

1. Tema 5: Medida de
Nivel
Instrumentación Industrial
Curso 2010-11
Master en Automática, Robótica y Telemática
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla

2. Instrumentación Industrial – Máster IART Tema 3: Medida de Presión 2
Introducción
Medidores de nivel de líquidos
Medida directa
Medida de presión hidrostática
Medida en función de características eléctricas
Medida por reflexión de ondas
Medidores de nivel de sólidos
Desarrollo del tema
2

3. Introducción
Medida de nivel (importancia):
Funcionamiento correcto de un proceso
Balance de materias primas y productos
finales
Problemas que pueden aparecer:
Formación de espuma
Formación de olas (tanques con agitadores)
Formación de montículos (en sólidos o
líquidos densos)

4. Medidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
Sonda
Cinta y plomada
Nivel de cristal
Flotador
Medida de presión hidrostática:
Medidor manométrico
Medidor de membrana
Medidor de tipo burbujeo
Consideraciones del medidor de presión diferencial
Medidor de desplazamiento
Medida en función de características eléctricas:
Medidor resistivo o conductivo
Medidor capacitivo
Medida por reflexión de ondas:
Medidor ultrasónico
Medidor de radiación
Medidor láser

5. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
Sonda: consiste en una varilla o regla graduada.
-Se emplean en tanques a presión atmosférica.
-método manual

6. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
: Cinta y plomada. Método similar al de varilla utilizando una cinta
-Se emplean en tanques a presión atmosférica.
-método manual

7. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
nivel de cristal: tubo de vidrio conectado mediante tuberías al depósito.
-suelen llevar tres válvulas una de purga y dos de seguridad por rotura del vidrio.

8. Medidores de nivel de líquidos
-tubo de cristal normal se emplea hasta presiones de 7 bar. Para presiones más elevadas se
emplea bloque de vidrio con armadura metálica.

9. Medidores de nivel de líquidos
-inconveniente del tubo de cristal : Si hay mezcla de líquidos de distinta densidad

10. Medidores de nivel de líquidos
-inconveniente del tubo de cristal : Si hay mezcla de líquidos de distinta densidad

11. Medidores de nivel de líquidos
-inconveniente del tubo de cristal : Si hay mezcla de líquidos de distinta densidad

12. Medidores de nivel de líquidos
- tubo de cristal: la medida del interfase es correcta si las dos entradas están sumergidas

13. Medidores de nivel de líquidos
-otra situación indeseable se produce cuando la temperatura del tanque es muy distinta a la
temperatura del tubo. Se producen diferencias de densidades que falsean la medida.

14. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
Flotador: consiste en un flotador que situado en la superficie del líquido.
-la conexión con el exterior puede ser directa (cable), magnética o hidráulica

15. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
Flotador:

16. Medidores de nivel de líquidos
Medida directa:
Flotador: precisión +-0.5%

17. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor manométrico: consiste en un manómetro conectado directamente a la parte
inferior del tanque:
hgP ρ=

18. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor manométrico:
hgP ρ=

19. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor de membrana: similar al anterior pero utilizando una membrana en contacto con
el líquido que transmite la presión a un tubo cerrado con aire conectado al sensor. (a
distancia no mayor de 15 m)

20. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor de membrana: en algunos casos se utilizan tubos capilares

21. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor de burbujeo : emplea un tubo sumergido en el líquido por donde 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 el líquido.
Ventaja: no hay contacto con el líquido de elementos de medida (útil para líquidos
corrosivos). el manómetro receptor puede colocarse a distancias de más de 200 metros
No recomendable en fluidos viscosos

22. Medidores de nivel de líquidos
Medida de presión hidrostática:
Medidor de burbujeo

23. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
-en la presión medida no sólo influye la altura, también depende de la densidad,
por tanto, el medidor debe estar calibrado para el líquido a tratar.
- es importante saber si el tanque está abierto a presión atmosférica o no.
- es importante conocer dónde se sitúa el medido de presión. No necesariamente
coincide la posición del medidor con el fondo del tanque.
hgP ρ=

24. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de
presión diferencial:
- Medidor situado por debajo del fondo
del tanque.
- El mismo fluido hasta el sensor.
- Tanque a presión atmosférica

25. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
- Tubo de medida con distinto fluido que el del tanque
- Situado por encima del nivel del fondo del tanque
- Tanque a presión atmosférica

26. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
- Tanque a presión (sin conocer la presión del gas no se puede determinar la altura con un
medidor de presión diferencial

27. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
- Conexión correcta en un Tanque a presión

28. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
- Tanque a presión con condensado de gas en el tubo (problema)

29. Medidores de nivel de líquidos
Consideraciones de la medida de presión diferencial:
- solución: Tanque a presión con condensado de gas en el tubo

30. Medidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel por desplazamiento:
- Consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido según el nivel ejerce un
empuje basado en el principio de Arquímedes sobre el elemento sensor de fuerza.

31. Medidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel por desplazamiento: precisión entre 0.5% y 1%

32. Medidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel por desplazamiento:

33. Medidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel por desplazamiento:
Pueden medir también interfases entre líquido-líquido (inmiscibles) siempre que el flotador
esté completamente sumergido

34. Medidores de nivel de líquidos
Medida en función de características eléctricas del líquido :
-medidor de nivel resistivo o conductivo: uno o varios electrodos y un relé que es excitado cuando
el líquido (conductor) toca los electrodos. Se suele usar corriente alterna (para evitar
electrolisis). Impedancia mínima de 20 MOhmios/cm (2mA de intensidad)
-Se emplea también como alarma o control de nivel alto y bajo.
-se pueden emplear en grupos verticales de 24 o más electrodos
-sistema electromecánico de desplazamiento del electrodo

35. Medidores de nivel de líquidos
Medida en función de características eléctricas del líquido:
-medidor de nivel capacitivo. Se mide la capacidad del condensador formado por el electrodo
sumergido en el líquido y la paredes del tanque
-precisión del 1% al 3%

36. Medidores de nivel de líquidos
Medida en función de características eléctricas del líquido:

37. Medidores de nivel de líquidos
Medida por reflexión de ondas:
-medidor de nivel ultrasónico: se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie
reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo depende del nivel del
tanque.
-sensores a frecuancia de 20 KHz (precision del 1% al 3%)

38. Medidores de nivel de líquidos
Medida por reflexión de ondas :
-medidor de nivel con rayos gamma: emisor de rayos gamma y contador Geiger que transforma la
radiación recibida en señal eléctrica
-medidas en tanques de difícil o peligroso acceso
-precisión 0.5%
-adecuado en tanques a alta presión donde se descartan otros métodos
-inconvenientes: caro. debe estar protegido y señalizado

39. Medidores de nivel de líquidos
Medida por reflexión de ondas:
-medidor de nivel con láser

40. Medidores de nivel de sólidos
Medida de nivel sólido por punto fijo:
-detector de diafragma: membrana flexible que por un lado puede entrar en contacto con el
producto y por el otro, está conectada a un mecanismo de contrapeso a un microrruptor.

41. Medidores de nivel de sólidos
Medida de cono suspendido:
-microinterruptor montado en una caja estanca con una cazoleta de goma de la que está
suspendida una varilla que termina en un cono. Cuando el nivel de sólido alcanza el cono, se
activa el microinterruptor
-precisión 50mm

42. Medidores de nivel de sólidos
Medida de varilla flexible:
-varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde está el interruptor.

43. Medidores de nivel de sólidos
Medidor conductivo:
-para sólidos que tengan una conductividad eléctrica apreciable.
-empleados como alarma

44. Medidores de nivel de sólidos
Medidor paletas rotativas:
-consisten en un eje vertical, dotado de paletas, que giran continuamente a baja velocidad
mediante un motor asíncrono. Cuando el sólido llega a las paletas inmoviliza el motor haciendo
que gire en sentido contrario y activando un bloqueo que permanecerá hasta que el sólido deje
libre las paletas

45. Medidores de nivel de sólidos
Medidor continuo:
-medidor de nivel con sondeo electromecánico

46. Medidores de nivel de sólidos
Medidor continuo:
-medidor de nivel de bascula

47. Medidores de nivel de sólidos
Medidor continuo:
-por reflexión de ondas