Actividades previas ¿Qué entiende por medición de nivel?

Actividades previas

1. ¿Qué entiende por medición de nivel?

La medición de nivel consiste en medir la altura a la que se encuentra la superficie libre del líquido a partir de una línea de referencia, esto nos permite controlar y conocer la cantidad almacenada de líquidos o sólidos en tanques, ya que permite hacer un balance adecuado de materias primas o productos.

Nos ayuda a mantener el nivel del sólido o líquido almacenado entre valores mínimo y máximo como medida de seguridad del proceso, y para evitar sobrellenado del depósito.

1. Haga una clasificación de los indicadores de nivel de mayor importancia y una breve descripción de los mismos.

Instrumentos de medida directa

• 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 la lectura directa de la longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el estanque debe estar abierto a presión atmosférica.
• Medidor de cinta y plomada: este sistema es parecido a los anteriores, consta de una cinta graduada y un plomo en la punta. Se emplea cuando es difícil que la regla tenga acceso al fondo del estanque.
• Medidor de cristal: consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectador a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que están unidos al estanque 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.
• Medidor de flotador: consiste en un flotador ubicado en el seno del líquido y conectado al exterior del estanque indicando directamente el nivel sobre una escala graduada. Es el modelo más antiguo y el más utilizado en estanques de gran capacidad tales como los de petróleo y gasolina. Los instrumentos de flotador tienen una precisión de 0.5 %.

Instrumentos basados en la presión hidrostática

• Medidor manométrico: consiste en un manómetro conectado directamente a la inferior del estanque. El manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h que existe entre el nivel del estanque y el eje del instrumento. Así pues, el rango de medida del instrumento corresponderá a:

0 – (h · γ · g)

En donde:

h = altura de líquido en m

γ = densidad del líquido en Kg/m3

g = 9,8 m/s2

• 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 instrumento es delicado ya que cualquier pequeña fuga del aire contenido en el diafragma destruiría la calibración del instrumento.
• Medidor de tipo burbujeo: mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depósito hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continúa de burbujas. La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de líquido. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos con materiales en suspensión (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubería de conexión).
• Medidor de presión diferencial: consiste en un diafragma en contacto con el líquido del estanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. En un estanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico, es decir:

P = h ∙ γ ∙ g

En donde:

P = presión

h = altura del líquido sobre el instrumento

γ = densidad del líquido

g = 9,8 m/s2

Instrumentos basados en el desplazamiento

• 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 estanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al estanque.

Instrumentos basados en características eléctricas del líquido

• El medidor de nivel conductivo o resistivo: consiste en uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos. El líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrónico, y de este modo el aparato puede discriminar la separación entre el líquido y su vapor, tal como ocurre, por ejemplo, en el nivel de agua de una caldera de vapor.
• Medidor de nivel capacitivo: mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del estanque. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido. En fluidos no conductores se emplea un electrodo normal y la capacidad total del sistema se compone de la del líquido, la del gas superior y la de las conexiones superiores.
• 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 en la captación del eco depende del nivel del estanque.
• El sistema de medición de nivel radiactivo: consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del estanque y con un contador que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua.

Medidores de nivel de sólidos

• Detector de diafragma: consiste en una membrana flexible que puede entrar en contacto con el producto dentro del tanque y que contiene en su interior un conjunto de palancas con contrapeso que se apoyan sobre un microrruptor.
• Medidor Conductivo: consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas a masa y con el circuito eléctrico abierto. Cuando los sólidos alcanzan el aparato, se cierra el circuito y la pequeña corriente originada es amplificada actuando sobre un relé de alarma.

1. Mencione el principio por medio del cual se rigen estos.

• Instrumentos basados en la presión hidrostática: Estos equipos son regidos por el mismo principio de funcionamiento: Presión hidrostática.
• Instrumentos de medida directa: Estos instrumentos permiten la medida de la altura del fluido o sólido de manera directa desde un punto de referencia.
• Instrumentos basados en características eléctricas del líquido: Medidores de nivel que aprovechan las características eléctricas
• Instrumentos basados en el desplazamiento: Se basan en el movimiento de cuerdas o poleas, que indican el nivel al que se encuentra la sustancia contenida.
• Medidores de nivel de solidos: se basan en el peso, presión, ultrasonidos, radiación.

1. Explique cómo cubicaría experimentalmente un tanque con tapas planas en posición vertical y horizontal, usando vidrio de nivel.

1. Llenar el tanque con el fluido hasta alcanzar la marca del nivel máximo del vidrio de nivel.
2. Colocar cinta adhesiva al vidrio de nivel, marcando la mitad de su longitud.
3. Drenar el tanque poco a poco hasta la mitad del vidrio con ayuda de las probetas graduadas de 1L o 2L, señalando las medidas y las marcas en el vidrio de nivel (el menisco debe de quedar en la marca de referencia en el vidrio de nivel).
4. Al llegar a la línea de referencia, sumar los volúmenes drenados y multiplicar por dos para obtener el volumen total del tanque.

Nota: Este procedimiento será el mismo para el tanque plano como para el tanque vertical

1. Haga el cálculo para cubicar un tanque con tapas planas en posición horizontal.

Datos

• Diámetro 45 cm
• Longitud 75 cm
• Espesor de la placa de 1/4 in
• Longitud de vidrio de nivel de 35 cm

Resultados

Convertir el espesor de la placa a cm

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