La medida de nivel

INTRODUCCIÓN.

MEDICION DE NIVEL

La medida de nivel es junto con la presión, volumen, velocidad y caudal de gran importancia en hidrografía, hidráulica y en los procesos industriales. Aplicaciones frecuentes son las medidas de los niveles de los estanques y recipientes de todo tipo, en canales, pozos, exclusas, vertederos, etc. Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques para accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de la altura de la lamina en los vertederos de medidas, etc. En la industria química la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar en un proceso de mezcla, etc. Finalmente la medición del nivel de fluido en los procesos de destilación, calderas, etc.

La medida del nivel puede ser necesaria con mucha o poca precisión, con indicación del nivel instantáneo o con registro continuo de la medida, con medición local o transmisión a distancia de unos centenares o miles de metros. Forzosamente nos limitamos a dar una breve idea de los instrumentos más importantes, relegando su estudio más detallado a los manuales de instrumentación.

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CAPÍTULO 2.

2. MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS.

La medida del nivel de los líquidos es una de las mediciones fundamentales que se encuentran con más frecuencia en las industrias químicas.

El conocimiento del nivel de un líquido dentro de un recipiente puede necesitarse simplemente para comprobar la cantidad de material en existencia, para determinar la cantidad de líquido que se suministra a un proceso, o bien puede ser la medición primaria en un sistema de regulación destinado a mantener el nivel en un recipiente que forma parte de un proceso continuo.

Un factor importante es la forma del recipiente en el cual se debe medir el nivel del líquido. El grado de exactitud depende de la forma del recipiente, ya que en un recipiente alto y de pequeño diámetro puede medirse más exactamente que otro aplanado y de diámetro grande.

Recíprocamente, cuando hay que regular el nivel de un líquido, quizá sea conveniente tener un recipiente de gran sección transversal horizontal, ya que esto proporcionará capacidad de regulación al sistema. Evidentemente, la forma del recipiente no sólo influirá sobre la sensibilidad del instrumento medidor del nivel del líquido en las cuantificaciones de volúmenes, sino también habrá de tenerse en cuenta en la elección del tipo de instrumento más conveniente para el caso.

El nivel de los líquidos puede determinarse empleando diversos instrumentos de medición, que a continuación se detallan.

2.1. INSTRUMENTOS DE MEDIDA DIRECTA.

Los instrumentos de medida directa son aquellos que trabajan midiendo directamente la altura de un líquido sobre una línea de referencia. Los principales instrumentos de medida directa son el medidor de sonda, nivel de cristal e instrumentos de flotador.

Tubo de vidrio provisto de escala conectado al recipiente (vasos comunicados)

En un recipiente a presión este método no sería aplicable. En este caso puede medirse el nivel mediante un flotador que acciona una aguja indicadora por el procedimiento desarrollado por la firma Siemens und Haslske AG Alemania, que se representa esquemáticamente en la figura 2.1.1. El aparato, que se relaciona con el esquema en la figura 2.1.4, consta de un manómetro diferencial de flotador. Sobre la columna y por el otro el agua de otro depósito que puede ser el depósito de condensado mismo de la caldera. Al aumentar el nivel del agua en la caldera (o de cualquier otro liquido en un recipiente a presión) disminuye la diferencia de presiones, mientras que al disminuir dicho nivel aumenta ésta.

La medida directa con flotador y transmisión por cadena a un disco graduado es muy utilizada en vertederos, exclusas, prensas, etc. El esquema puede verse en la figura 2.1.3 y una fotografía de este instrumento puede verse en la figura 2.1.2. Amplitud de medida, hasta 20m.

Figura 2.1.1 Mediciòn de nivel con Figura 2.1.2 Flotador para la Figura 2.1.3

manómetro de flotador medida de niveles

2.1.1. 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 (figura 2.1.a). 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.

Este método es efectivo y ampliamente utilizado para medir el nivel en los tanques de una gasolinera, pero no es muy práctico sobre todo si el contenido a medir es tóxico o corrosivo, ya que el individuo que introduce la varilla debe estar de pie sobre la abertura del tanque para manejarla.

Otro tipo de medidor, consiste en una varilla graduada que en su extremo inferior posee un gancho que se sumerge en el seno del líquido contenido en el tanque. Luego, éste se levanta hasta que rompa la superficie del líquido, de modo que la distancia desde esta superficie hasta la parte superior del tanque represente, indirectamente, el nivel. Este instrumento se emplea, generalmente, en tanques de agua que se encuentran a presión atmosférica (figura 2.1.b)

Un sistema parecido a los descritos anteriormente es el medidor de cinta graduada y plomada que se emplea cuando es difícil que la varilla o regla tenga acceso al fondo del tanque (figura2.1.c).

Figura 2.1. Medidor de Sonda

2.1.2. Nivel de Cristal.

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 (figura 2.2)

Dentro de los medidores de nivel de cristal podemos encontrar el medidor de nivel de cristal normal y el medidor de nivel de cristal con armadura. El primero, se emplea para presiones de hasta 7 bar (figura 2.2.a). Cuando las presiones son más elevadas que 7 bar, el cristal de este medidor es grueso, de sección rectangular y protegido por una armadura metálica (figura 2.2.b).

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