2051-3 Nivel

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NIVEL… NIVEL…


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Curso 2051

NIVEL

Definición:

Es la medición de la altura que ocupa un fluido, a partir del fondo de el recipiente que lo contiene.

Por lo que se expresa comúnmente en unidades de longitud, tal como metro, pies, milímetro, etc.


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Curso 2051

RAZONES DE MEDIR NIVEL

1.- CONTROL:

Sirve para suministrar cantidades indicadas, o también con ello evitaremos que nuestro elemento de impulsión este trabajando en seco, o que se derrame nuestro producto.

2.- ADMISTRATIVO:

Sabemos cuanto de algún producto tenemos disponible para su consumo o venta, así como los recursos que habremos de destinar para su recuperación.

NIVEL


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Curso 2051

UNIDADES

Generalmente como el nivel trata de la medición de altura de un fluido, esta expresado en unidades de longitud, sin embargo se pueden utilizar otro tipo de unidades tales como volumétricas y hasta másicas, para expresar directamente la cantidad de un fluido que se encuentra en un recipiente.

NIVEL


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Curso 2051

PRINCIPIOS DE MEDICION

LOS PRINCIPALES METODOS DE MEDICION SON LOS SIGUIENTES

•Métodos directos

•Mirilla

•Regleta

•Cinta plomada

•Flotador

• Sonda capacitiva

•Medición por servo-nivel

• Medición por presión

•Medidor nuclear

•Medidor ultrasónico

•Radar

NIVEL


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Curso 2051

REGLETACINTA PLOMADA

REGLETA: Consiste en introducir una varilla graduada y observar que longitud de la misma “moja” nuestro producto.

CINTA PLOMADA: Consiste en introducir una cinta métrica, cuyo extremo es una cabeza de metal que nos va a servir para mantener lo mas vertical posible nuestra medición.siendo esta: h = href - Lsumergida + Lmojada

REFERENCIA HORIZONTAL

METODOS DIRECTOS

NIVEL


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Curso 2051

ESTE DISPOSITIVO ESTA BASADO EN EL PRINCIPIO DE VASOS COMUNICANTES, EL CUAL ESTABLECE QUE UN LIQUIDO MANTENDRA EL MISMO NIVEL EN DOS RECIPIENTES CUANDO ESTOS SE ENCUENTREN COMUNICADOS POR ALGUNA VIA (TUBERIA).

MIRILLA DE VIDRIO

REFLEXFLOTADORINTERFASE

NIVEL


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Curso 2051

FLOTADOR

Consiste en introducir un elemento flotante en el seno de el fluido, así pues este dispositivo siempre se mantendrá en la superficie de el liquido, y con ello podremos transmitir cualquier movimiento del flotador hacia el exterior por métodos mecánicos o eléctricos.

NIVEL


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Curso 2051

SONDA CAPACITIVA

Este dispositivo esta basado en el principio de funcionamiento de un capacitor, el cual establece que a un incremento de área de las placas, la capacitancia del mismo se vera incrementada en forma proporcional, así como decrementada en base a la distancia de separación entre placas.

siendo el fluido según sus características, las veces de una placa y otras la del dieléctrico

PLACAS

AREA

DIELECTRICO

NIVEL


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Curso 2051

MEDIDOR ULTRASONICO

Este dispositivo funciona bajo el mismo principio que un radar, emitiendo ondas sonicas, las cuales se reflejan en la superficie del liquido y regresan al dispositivo de emisión, midiendo el tiempo que toma el regresar, calculando la distancia que recorrió, determinando así

el nivel.

V=Dt D= V t

V: Velocidad del sonido en el aire

D=Distancia recorrida

t=Tiempo ocupado en el recorrido

NIVEL


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Curso 2051

MEDIDOR NUCLEAR

El principio de medición de este equipo consiste en la propiedad de la materia de absorber rayos gama.

Se envía un haz de rayos gama y se pone un detector al otro extremo de tal forma que la cantidad absorbida será proporcional a la masa atravesada y esta a su vez del nivel.

NIVEL


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Curso 2051

METODO DE BURBUJEO

Este método consiste en introducir un tubo hasta la parte baja del tanque. de esta forma se provocara el paso de aire a través de un tubo. y al medir la presión de el aire requerida para burbujear será exactamente igual a la presión de la columna que tuvo que romper para liberarse y esta a su vez será proporcional al nivel.

NIVEL


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Curso 2051

MEDIDOR DE NIVEL POR PRESION

Este método se basa en el principio de que la presión ejercida por una columna de liquido será proporcional a la altura de esta multiplicada por su gravedad especifica.

MAX 6m

Min 0m

Ph = H x Dens.

GS comb:0.97

NIVEL


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Curso 2051

MEDIDOR DE NIVEL POR PRESION

Este método es el de mayor aplicación para la determinación de nivel, de este existen diferentes tipos dependiendo de la aplicación, teniendo:

•Pierna Seca

•Pierna húmeda

•Sellos remotos

NIVEL


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Curso 2051

PIERNA SECASe utiliza cuando tenemos un tanque cerrado es decir, cuando se llega a incrementar la temperatura, se pueden formar gases que ejercen una presión adicional ala hidrostática y se tendría lo siguiente presión resultante:

Pmedida=Phidrostática+Pgases.

Al ser esta presión de gases desconocida, se nos convierte en un problema,ya que podríamos tener lecturas de nivel mayores al real, por lo que si se instala uso de un tubing en la parte superior del tanque hacia la entrada de baja de nuestro medidor de presión diferencial(pierna seca), entonces tendremos:

Pmed=Palta-Pbaja=(Pgases+Phid)-(Pgases)

=Presión hidrostática.

La cual ya seria exactamente proporcional a la columna.

NIVEL


8-16

Curso 2051

Sin embargo existen ocasiones que al disminuir la temperatura, el gas que ocupaba el espacio del tubing se condensa, formando una columna en el mismo, creando una presión desconocida por el lado de baja que afecta ala medición:

Ph = Palta-Pbaja

= (Pgases+Phid)- (Pgases+Pcond)

Como una forma de corregir lo anterior, se llena el tubing con una columna de un liquido compatible al proceso y de densidad conocida (pierna húmeda), teniendo la misma ecuación pero ahora con presión de relleno conocida.

PIERNA HUMEDA

NIVEL


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Curso 2051

SELLOS REMOTOS

Cuando no existe algún liquido compatible con el proceso. Existe la posibilidad de tener sellos remotos, cuya función es la de comunicar la presión al poner en contacto con el proceso un diafragma flexible, el cual transmitirá la presión a través de un capilar lleno de un fluido inerte hasta la camara del sensor.

NIVEL


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Curso 2051

Radar de Onda Guiada

NIVEL

Tecnología TDR (Reflectometría en Dominio del Tiempo ) Los Pulsos de Microondas Son guiados a través de una sonda.

Cuando el Pulso alcanza un medio con diferente constante dieléctrica, parte de la energía es reflejada de vuelta.

Distancia = Velocidad X Tiempo de viaje /2


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Curso 2051

NIVEL

Reference pulse

La amplitud de la reflexión es afectada por:

– Constante dieléctrica, r, del Producto.

– Rango de Medición

Radar de Onda Guiada


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Curso 2051

NIVELRadar de Onda Guiada

Medición de Interfase

r determina la velocidad de propagación de las microondas en un producto.

El cálculo preciso del nivel de interfase depende del valor correcto de r.

Reference pulse


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Curso 2051

NIVEL

Especificaciones BásicasEspecificaciones Básicas Lazo alimentado de 11 - 42 VDC

Salida: HART/4-20 mA

Aprobaciones: Intrínsicamente seguro o Aprueba de explosión (FM, CSA, ATEX)

Encapsulado: NEMA 4X, IP 66

Precisión: ± 0.2” (± 5 mm) para sondas < 16.4 ft / 5 m ± 0.1% del rango de medición > 16.4 ft / 5 m

Repetición: ± 0.04 inch (± 1 mm)

Tiempo de actualización: < 1 per sec

Rango de medición: 77’ (23.5m)


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Curso 2051

NIVEL

Especificaciones Básicas (cont.)Especificaciones Básicas (cont.) Materiales de Proceso: 316 / 316L SST, Teflón

(PTFE, PFA) y Materiales de O-ring .

Recubierta de PTFE

316/316L SST, cerámica, grafito (y PFA para HP)

r : 1.6 Dependiendo de la sonda.

Límite de Temperatura:

Std:-40 a +302 °F (-40 a +150 °C)

HPHT: -76 a +752 °F (-60 a +400 °C)

HP: -76 a +392 °F (-60 a + 200°C)

Límite de presión:

Std: de Vacío Absoluto a 580 PSIG (40 Bar)

HP/HTHP: de Vacío Absoluto a 5000 PSIG (345 Bar)


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Curso 2051

NIVELRobusto Diseño ModularRobusto Diseño Modular

Encapsulado de Compartimiento Dual

Encapsulado removible sin abrir el tanque

Giro de Encapsulado en cualquier dirección

Sondas ajustables a la medida

Amplia disponibilidad de estilos de sondas


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Curso 2051

NIVELDiseño HP/HTDiseño HP/HT

Sistema de Sondas Flexibles, para soportar la alta presión y mitigar la alta temperatura del proceso.

Sellos de cerámica y grafito para soportar alta presión y temperatura.


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Curso 2051

NIVELRadar de pulsos o tiempo de vueloRadar de pulsos o tiempo de vuelo

• Envía pulsos de radar hacía la superficie del nivel.

• Una vez que los pulsos encuentran una superficie con una constante dieléctrica diferente regresan a la antena.

• El software del transmisor calcula la distancia, que es proporcional al tiempo de retardo entre la señal emitida y la recibida.

• Distancia = (Velocidad de la luz) (Tiempo de diferencia) / 2


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Curso 2051

NIVEL

Radar de pulsos a doshilos

Rosemount 5401, 6 GHz

Rosemount 5402, 26 GHz

Medición de No Contacto para líquidos


8-27

Curso 2051

NIVEL

Rango de Medición 30 m desde la brida

Exactitud del Instrumento

5401: ±10 mm5402: ±3 mm

Repetibilidad ±1 mm

Alimentación / Salidas 2-hilos, 4-20 mA w/ Hart® or Foundation Fieldbus

Variables de Salida Nivel, Distancia, Volumen, Relación de Nivel-tiempo, Fuerza de la señal, Temperatura interna, % del Rango y valor de la salida

analógica Aprobación para areas peligrosas

XP, IS & FISCO (ATEX, CSA, FM, IECEx, …)

Temperatura de proceso*

-40...302°F / -40…150°C

Presión de proceso* vacío...145 psi-g / vacío...10 Bar-g

*) Pueden ser limitados por la antena, brida o selección del o-ring.

EspecificacionesEspecificaciones


8-28

Curso 2051

NIVEL

Diferentes frecuencias tienen diferentes propiedades físicas

– No solo una frecuencia es la indicada para todas la aplicaiciones

6 GHz

37°

26 GHz

9°

Beam angles @ 4” antennas

26 GHz6 GHz

Low freq. less affected by Condensation, Dirt & Vapor

Rosemount 5401 (6 GHz) Haz de microondas amplio

Menor afectado por Vapor, espuma o suciedad

Excelente para superficies turbulentas

Rosemount 5402 (26 GHz) Haz de microonda angosto

Antenas mas pequeñas

Evita de forma fácil los disturbios internos del tanque.

Radar de pulsos o tiempo de vueloRadar de pulsos o tiempo de vuelo


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Curso 2051

NIVELRadar de Frecuencia Modulada de Onda Continua (FMCW)Radar de Frecuencia Modulada de Onda Continua (FMCW)

Envía una señal de microondas de forma continua con una pequeña variación de frecuencia, cuando la señal es reflejada por la superficie del producto y regresa a la antena, esta es comparada con la inicial.

La diferencia de señal es proporcional a la distancia del liquido por lo que puede calcularse con alta precisión.


8-30

Curso 2051

NIVELDiseño Modular RobustoDiseño Modular Robusto

Se puede retirar el transmisor sin necesidad de abrir el tanque

Housing que se puede rotar en cualquier dirección

Amplio rango de antenas

Fuente de alimentación Inteligente

Diseño de antena que permite su instalación en cualquier tipo de brida

Hpusing con compartimento dual


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Curso 2051

NIVELEspecificacionesEspecificaciones

Fuente de alimentación: 24-240 V DC or AC / 0-60 Hz

Salidas: FOUNDATION Fieldbus/HART/4-20 mA

Aprobaciones: FM (Explosion proof), CENELEC (Flameproof)

Housing: NEMA 4X, IP 66

Exactitud: ± 0.2” (± 5 mm)

Repetibilidad: ± 0.04 inch (± 1 mm)

Actualización de la medición: < 1 per sec

Rango de medición: Hasta164’ (50m) dependiendo de la antena

r : 1.6 dependiendo de la antena


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Curso 2051

NIVELEspecificaciones (Antenas)Especificaciones (Antenas)

Material: 316 / 316L SST, Teflon (PTFE) and O-ring materials Otros materiales para antena (Hastelloy, Monel, Tantalum) Limites de temperatura Std: -40 to +302 °F

(-40 to +150 °C) Limites de temperatura Opcional: up to +752 °F

(-40 to +400 °C) Limites de presión Std : Vacio Absoluto a 145 PSIG (10 Bar) Limites de presión Opcional: Hasta 798 Psig (55 Bar)

2051-3 Nivel

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