Guía de selección de instrumentos de medición de nivel

Los instrumentos de medición de nivel son instrumentos de automatización industrial que miden el nivel y la altura de carga de materiales líquidos y en polvo.

La medición de grumos, partículas, polvos y otros materiales sólidos, como la altura de acumulación o la posición de la superficie del instrumento, se denomina medidor de nivel de material; la medición de tanques, torres y otros contenedores, como la altura del líquido o la posición de la superficie del líquido, se denomina medidor de nivel de líquido; la medición de contenedores que contienen dos líquidos insolubles o sólidos y líquidos en la interfaz de fase se conoce como medidor de interfaz de fase. Entonces, ¿cómo elegir el medidor de nivel adecuado? Hoy les presentaremos los aspectos específicos de la selección de instrumentación de nivel. ¡Analicemos juntos este tema!

Principios generales

1) Debe tener un conocimiento profundo de las condiciones del proceso, la naturaleza del medio medido y los requisitos del sistema de medición y control, para realizar una evaluación completa del rendimiento técnico y los efectos económicos del instrumento, de modo que pueda desempeñar un papel adecuado para garantizar la estabilidad de la producción, mejorar la calidad del producto y aumentar los beneficios económicos.

2) Para la medición del nivel de líquido y la interfaz, se deben utilizar instrumentos de presión diferencial, de flotador y de tipo flotador. Si no se cumplen los requisitos, se pueden utilizar instrumentos capacitivos, resistivos (contacto eléctrico) o de onda acústica. La medición de la superficie del material debe basarse en el tamaño de partícula, el ángulo de reposo, la conductividad, la estructura del silo y los requisitos de medición para su selección.

3) La estructura, la forma y el material del instrumento deben basarse en las características del medio a medir. Las principales consideraciones son la presión, la temperatura, la corrosividad, la conductividad eléctrica; la existencia de polimerización, viscosidad, precipitación, cristalización, formación de película, gasificación, ampollamiento y otros fenómenos; la densidad y sus variaciones; la cantidad de materia en suspensión que contiene el líquido; el grado de alteración de la superficie del líquido y el tamaño de las partículas de los materiales sólidos.

4) El modo de visualización y la función del instrumento deben determinarse según los requisitos de operación del proceso y la composición del sistema. En cuanto a la transmisión de señales, se puede optar por una salida de señal analógica o digital.

5) El rango del instrumento debe basarse en la necesidad real de mostrar el rango de los objetos del proceso o el rango real de cambio a determinar. Además de la medición volumétrica para la instrumentación de nivel, el nivel normal generalmente debe estar dentro del rango del instrumento, aproximadamente al 50 %.

6) La precisión de la instrumentación debe seleccionarse de acuerdo con los requisitos del proceso, pero para la medición volumétrica de la instrumentación de nivel, el nivel de precisión debe ser superior a 0,5.

7) Para gases combustibles, vapores, polvo combustible y otras áreas con riesgo de explosión de la instrumentación electrónica de nivel, se debe determinar, según la categoría del lugar peligroso y el grado de peligro del medio medido, la estructura a prueba de explosiones adecuada o adoptar otras medidas de protección.

8) Para gases corrosivos, polvo peligroso y otros lugares donde se utilice instrumentación de nivel electrónico, se debe seleccionar el tipo de protección de carcasa apropiado según las condiciones ambientales.

Selección de instrumentos para la medición del nivel de líquido y la interfaz.

1. Instrumento de medición de presión diferencial

Para la medición continua del nivel de líquido, se prefieren los instrumentos de presión diferencial. Para la medición de la interfaz, se puede utilizar instrumentación de presión diferencial, pero el nivel total del líquido siempre debe ser superior al puerto de presión superior. Para mediciones que requieren alta precisión, el sistema de medición debe ser más complejo y preciso, y la instrumentación analógica general es difícil de lograr; en estos casos, se puede utilizar instrumentación de transmisión inteligente de presión diferencial, cuya precisión es superior a 0,2 niveles. Si la densidad del líquido presenta cambios significativos en condiciones normales de trabajo, no es adecuada la selección de instrumentación de presión diferencial. Para líquidos corrosivos, líquidos cristalinos, líquidos viscosos, líquidos que se vaporizan fácilmente y líquidos que contienen sólidos en suspensión, se debe seleccionar instrumentación de presión diferencial de brida plana. Para líquidos altamente cristalinos, líquidos de alta viscosidad, líquidos gelatinizados y líquidos precipitados, se debe utilizar un instrumento de presión diferencial de brida insertada. Si por encima del nivel del medio medido hay mucha condensación y precipitación en la fase gaseosa, o si se necesita aislar el líquido a alta temperatura del transmisor, o si se necesita purificar estrictamente el cabezal de medición al cambiar el medio medido, se puede seleccionar un instrumento de presión diferencial de doble brida. Líquidos corrosivos, líquidos viscosos, líquidos cristalinos, líquidos fundidos, líquidos precipitados, el nivel de líquido en la medición de presión diferencial de tipo brida difícil de usar, puede usar el método de soplado o lavado, con manómetros de presión ordinarios, transductores de presión o transductores de presión diferencial para la medición. Para la temperatura ambiente, la fase gaseosa puede condensarse, la fase líquida puede vaporizarse, o la fase gaseosa tiene el objetivo de separación líquido, cuando es difícil usar la instrumentación de presión diferencial de tipo brida y usar la instrumentación de presión diferencial ordinaria para la medición, debe configurarse de acuerdo con las circunstancias específicas, respectivamente, con aislador, separador, convertidor de vapor, recipiente de equilibrio y otros componentes, o la medición de la preservación de calor de la tubería, acompañada de calor. Cuando mida el nivel de líquido de la cuchara de la caldera con un instrumento de presión diferencial, debe usar un recipiente de equilibrio de doble cámara compensado por temperatura. La instrumentación de presión diferencial de migración positiva y negativa debe considerarse en la selección del rango del instrumento .

2. Instrumento de medición de tipo flotador

Para el rango de medición dentro de 2000 mm, la densidad específica de 0.5 ~ 1.5 de la medición continua del nivel de líquido, así como el rango de medición dentro de 1200 mm, la diferencia de densidad específica de 0.1 ~ 0.5 de la medición continua de la interfaz del líquido, es apropiado utilizar instrumentación de tipo flotador. Objeto de vacío, líquido fácil de vaporizar debe utilizar instrumentación de tipo flotador. Se prefiere la indicación o ajuste de nivel in situ instrumentación de flotador neumático. La instrumentación de flotador debe utilizarse para líquidos limpios. Selección de instrumentación de tipo flotador, cuando los requisitos de precisión son altos, la señal requiere transmisión remota, es apropiado elegir el tipo de equilibrio de fuerza; cuando los requisitos de precisión no son altos, indicación o ajuste in situ, se puede utilizar el tipo de desplazamiento de equilibrio. Para la medición del nivel de líquido de tanque de almacenamiento abierto, es apropiado utilizar el flotador interno; para el objeto líquido que no es cristalizado o viscoso a la temperatura de operación, pero puede cristalizarse o viscoso a la temperatura ambiente, también es apropiado utilizar el flotador interno. Para equipos de proceso que no permiten paradas, no se debe seleccionar el flotador interno, sino el externo. Para líquidos altamente viscosos, cristalinos o a alta temperatura, no se debe seleccionar el flotador externo. En el caso de grandes perturbaciones del líquido, se debe instalar instrumentación de flotador interno en el contenedor para evitar el impacto de la perturbación en la carcasa lisa. Para la instrumentación de flotador eléctrico que mide fluctuaciones de nivel frecuentes, se debe agregar amortiguadores a su señal de salida.

3. Instrumentos de medición de tipo flotador

Para la medición continua y volumétrica del nivel de líquido limpio en grandes tanques, así como para la medición puntual del nivel de líquido limpio y la interfaz en todo tipo de tanques, se deben utilizar instrumentos de tipo flotador. No se deben utilizar instrumentos de tipo flotador para líquidos sucios ni para líquidos congelados a temperatura ambiente. Tampoco se deben utilizar instrumentos de tipo flotador para la medición continua de líquidos viscosos y la medición multipunto. Para la medición de la interfaz, la densidad específica de los dos líquidos debe ser constante y la diferencia de densidad específica no debe ser inferior a 0,2. Para la medición del nivel de líquido en grandes tanques de almacenamiento, los instrumentos de nivel de flotador interno deben estar equipados con guías para evitar la deriva del flotador; además, para evitar que los flotadores se vean afectados por las perturbaciones del nivel del líquido, se debe añadir una carcasa lisa. Para la medición continua del nivel o volumen de líquido en grandes tanques de almacenamiento, ya sea en un solo tanque o en varios tanques con altos requisitos de precisión de medición, es apropiado utilizar un medidor de nivel de líquido fotoconductor; para requisitos generales de precisión de medición en un solo tanque de almacenamiento, se puede utilizar un medidor de nivel de líquido de tipo flotador de cinta de acero. Para la medición continua de alta precisión del nivel, la interfaz, el volumen y la calidad de un tanque de almacenamiento individual o múltiple, se debe seleccionar un sistema de medición de tanques. Para la medición multipunto del nivel de líquidos en tanques abiertos, tanques de almacenamiento de líquidos abiertos, así como para la medición multipunto de líquidos corrosivos, tóxicos y otros líquidos peligrosos, es apropiado utilizar un medidor de nivel de líquido de flotador magnético. Para la medición del nivel de líquidos viscosos, es apropiado utilizar un controlador de nivel de flotador de palanca.

4. Instrumentos de medición acústica

Para la medición continua de líquidos corrosivos, altamente viscosos, tóxicos y otros líquidos, es difícil utilizar instrumentos de medición acústica. El modelo y la estructura de la instrumentación acústica deben determinarse según las características del medio a medir y otros factores. La instrumentación acústica debe utilizarse para reflejar y propagar ondas sonoras en la medición del nivel del recipiente; no debe utilizarse en recipientes al vacío. Tampoco debe utilizarse con líquidos que contengan burbujas de gas o partículas sólidas. No debe utilizarse en presencia de obstáculos internos que afecten la propagación de las ondas sonoras del recipiente. Para la medición continua del nivel de líquidos con instrumentación acústica, si la temperatura y la composición del líquido medido varían significativamente, se debe considerar la compensación de las variaciones en la velocidad de propagación de las ondas sonoras para mejorar la precisión de la medición. El cable entre el detector y el convertidor debe ser blindado o bien, se deben considerar medidas de protección contra interferencias electromagnéticas.

5. Instrumentos de medición basados ​​en láser

Para la medición continua del nivel de líquido en recipientes con estructuras complejas u obstáculos mecánicos, así como en recipientes de difícil instalación mediante métodos convencionales, deben utilizarse instrumentos de medición láser. Para líquidos completamente transparentes y sin reflexión, no se pueden utilizar instrumentos de medición láser.

Selección de instrumentos para la medición de superficies de materiales

1. Instrumento de medición capacitivo　　

Para materiales granulares y en polvo, como carbón, monómero plástico, fertilizantes, arena y otros materiales, se requiere medición continua de la superficie y medición puntual. Es apropiado utilizar instrumentos de medición capacitivos. El cable de extensión del detector debe ser apantallado o bien, se deben considerar medidas de protección contra interferencias electromagnéticas.

2. Instrumento de medición sónica

Para la medición de nivel de material granular de 10 mm o menos en silos pequeños o tolvas sin vibración, se puede utilizar un nivel de diapasón. Para la medición de nivel de material en polvo de 5 mm o menos, se debe utilizar un nivel ultrasónico con bloqueo de sonido. Para la medición continua de la superficie y el nivel de materiales micropulverulentos, es apropiado utilizar un nivel ultrasónico reflectante. El nivel ultrasónico reflectante no debe utilizarse para la medición de la superficie del material en silos o tolvas llenas de polvo, ni para la medición de la superficie de materiales con superficies irregulares.

3. Instrumentos de medición resistivos (de contacto eléctrico)　　

Para mediciones de tipo bit en superficies con buena o mala conductividad, pero que contengan agua, materiales granulares y pulverulentos, como carbón, coque y otros materiales, se puede optar por un instrumento de medición de tipo resistencia. Es fundamental que los valores de resistencia entre el electrodo y tierra cumplan con las especificaciones del producto para garantizar la fiabilidad y la sensibilidad de la medición.

4. Instrumento de medición de tipo láser

Para la medición continua de la superficie de recipientes con estructuras complejas u obstáculos mecánicos, así como de recipientes difíciles de instalar mediante métodos convencionales, se deben utilizar instrumentos de medición láser. Para materiales no reflectantes y completamente transparentes, no se pueden utilizar instrumentos de medición láser.

5. Instrumento de medición rotatorio

Para presiones de apoyo bajas, sin presión pulsante en el silo o tolva, y con una densidad de material de 0,2 o superior, para materiales granulares y pulverulentos, se puede optar por un instrumento de medición rotatorio. El tamaño del rotor debe seleccionarse según la densidad específica del material. Para evitar que el rotor se dañe por el impacto del material, se debe instalar una placa de protección sobre el rotor.

6. Instrumento de medición de tipo diafragma

Para la medición del nivel de material granular o en polvo en silos o tolvas, se puede optar por un instrumento de medición de diafragma. Sin embargo, debido a que el diafragma es susceptible a la adhesión y la presión del flujo del polvo, no es adecuado para aplicaciones que requieren alta precisión.

7. Instrumento de medición de microondas

Para altas temperaturas, adherencia, corrosividad, toxicidad de grandes grumos, materiales granulares y para la medición continua del nivel de la superficie del material, es apropiado utilizar instrumentos de medición por microondas. No es adecuado para la medición de niveles de superficie irregulares.

8. Instrumento de medición de tipo martillo pesado

Para la medición continua de la altura del nivel del material en grandes silos, almacenes a granel y contenedores abiertos o cerrados sin presión, así como en materiales granulares y en polvo, se debe utilizar un instrumento de medición de martillo pesado. La forma del martillo debe seleccionarse según el tamaño, la sequedad, la humedad y otros factores del material. Para la medición del nivel del material en silos y contenedores con alta dispersión de polvo, se debe utilizar un instrumento de medición de martillo pesado con dispositivo de soplado.