En muchas industrias, los materiales líquidos y a granel se utilizan como medios tecnológicos. En los modos de producción en línea de productos, y especialmente con controles automáticos, se requiere un monitoreo constante de los parámetros de los materiales de trabajo. El medio más común de tal control es la medición de nivel, durante la cual se monitorea el grado de llenado de uno u otro equipo capacitivo.
Implementación de tecnología
En este caso, el nivel se entiende como la altura de llenado de la instalación tecnológica (tanque, depósito, tanque, pistón) con el medio de trabajo. En sí mismo, el conocimiento de este valor es necesario para la gestión y control del proceso productivo. En particular, tales mediciones son una operación necesaria en las industrias química, de refinación de petróleo y alimentaria. Conociendo el nivel de llenado del tanque para recoger aceite purificado, por ejemplo, el operador puede establecer los parámetros óptimos para el funcionamiento de la bomba de bombeoestaciones Y nuevamente, muchas industrias operan con automatización, por lo que los datos de salida pueden ser procesados por controladores que, incluso sin la participación de un operador, dan órdenes a las unidades ejecutivas, teniendo en cuenta la información recibida sobre el nivel de llenado del aparato controlado.. Dependiendo de la operación tecnológica específica y los requisitos contables, las diferentes unidades de medida de nivel pueden cambiar; por ejemplo, existen métodos con un amplio rango de medición de 0,5 a 20 m, así como esquemas de control de laboratorio especializados que tienen en cuenta un rango estrecho de 0 a 500 mm. La medición directa se lleva a cabo mediante dispositivos físicos, electromagnéticos y ultrasónicos, algunos de los cuales también registran las propiedades del medio: composición química, presión, temperatura, etc.
Controles visuales
La forma más sencilla de resolver el problema, en la que basta con utilizar una herramienta de medición estándar. Se utilizan ruletas, reglas, mirillas y otros dispositivos que, en principio, pueden utilizarse en las condiciones dadas de un entorno de producción específico. El medio más tecnológico para medir el nivel de este tipo es un indicador remoto o de derivación. Se instala en el lateral del depósito mediante conexiones roscadas, bridadas o soldadas. El proceso de indicación lo proporciona un tubo transparente que se llena a medida que aumenta el nivel de líquido en el tanque objetivo. Las derivaciones más modernas utilizan flotadores cilíndricos con imanessistema de indicación. Pero incluso un diseño de este tipo se considera obsoleto debido a limitaciones significativas en las capacidades de comunicación de la interfaz con la electrónica de control y el equipo de automatización.
Método de medición de flotación
También es una de las formas tradicionales más sencillas de controlar el nivel de llenado de medios líquidos. Se basa en fijar la posición del flotador en la superficie misma del líquido servido. El control se lleva a cabo de acuerdo con diferentes principios: mecánico, magnético y magnetoestrictivo. En el proceso de movimiento, cambia la naturaleza de la conexión entre el flotador y el elemento que lo controla, por ejemplo, una palanca rígidamente fijada. El ángulo de fijación cambia cuando se eleva el flotador, que es fijado por el sistema de medición. Por lo general, este tipo de medición de nivel ocurre en el proceso de convertir el mismo ángulo en una señal eléctrica. La mayoría de las veces, ni siquiera estamos hablando de tener en cuenta indicaciones específicas, sino de registrar el momento en que se alcanza un valor específico. En otras palabras, cuando el flotador alcanza el nivel de altura establecido, se activa el interruptor de nivel. En los circuitos más simples, los contactos se cierran, lo que conduce a ciertas acciones tecnológicas; por ejemplo, la función de una bomba de líquido se detiene.
Medidas hidrostáticas de fluidos
El factor de medición clave en este sistema de indicador de nivel es la presión hidrostática. Es decir, se utiliza un manómetro de características adecuadas y un sensor de presión sumergible. Además, una condición importante para el control esla separación del sensor del medio de trabajo por una membrana especial por un lado, y por otro lado, la presión atmosférica debe ser suministrada a través del suministro capilar del relleno. En el proceso de medición con este tipo de nivel, se controla el exceso de presión, cuyo indicador afecta las características de generación de una señal unificada. Asimismo, al manómetro se le conecta un dispositivo eléctrico con un convertidor, el cual se encarga de avisar sobre ciertos cambios que se han producido en el ambiente controlado. Como alternativa a este método de medición de la presión hidrostática, es posible controlar la presión de un gas que se bombea en un análogo de un tubo capilar desde el lado del líquido que llena el tanque. Este modelo de manómetro hidrostático se llama piezométrico.
Indicadores de nivel por radar
En algunas industrias, se utiliza un enfoque universal para medir los niveles de altura de llenado con medios de proceso. Para trabajar con líquidos, gases y materiales a granel, son ideales los equipos de radar, cuyo funcionamiento se basa en el análisis de oscilaciones de frecuencia modulada. Se mide el tiempo de propagación y retorno de las oscilaciones no amortiguadas desde antenas especiales al entorno de servicio. Las bandas de ondas pueden variar de uno a decenas de GHz. Las propias antenas transmisoras-receptoras pueden tener un dispositivo y características de radiación diferentes. Para medir el nivel de líquidos en industrias químicas, por ejemplo, se utilizan antenas de varilla.con un rango de medición de altura de hasta 20 m Para medios, cuyo control tiene mayores requisitos en términos de precisión, se utilizan dispositivos parabólicos y planos. Por lo general, estas son áreas de contabilidad técnica, donde es importante fijar medidas de hasta 1 mm.
Uso de técnicas de radioisótopos
La principal especialización de este tipo de medidores de nivel es el control de materiales a granel y medios líquidos en tanques cerrados. El principio de funcionamiento del aparato de radioisótopos se basa en la absorción de rayos gamma que atraviesan la capa del medio objetivo. Técnicamente, el proceso de medición se organiza utilizando una fuente de radiación y un receptor. Los dos dispositivos están suspendidos o montados sobre una estructura de soporte y son controlados por un motor eléctrico reversible que cambia su posición en altura dependiendo del nivel de llenado actual. Si el sistema para medir el nivel del medio de trabajo está por encima de su superficie, entonces la radiación de la señal receptora será fuerte, ya que no hay obstáculos en su camino. Por lo tanto, el motor eléctrico del controlador recibe una señal para bajar el equipo. La posición del accesorio de medición controlará la señal en el tanque alimentando y procesando continuamente las formas de onda.
Métodos de control por ultrasonidos
El principio de funcionamiento en este caso es, en muchos aspectos, similar al control por radiofrecuencia, en el que se emite una señal de radio y el grado de llenado del área de producción se determina por las características de su reflexión desde el medio medidocontenedores Sin embargo, el método ultrasónico utiliza instrumentos acústicos especiales para medir el nivel de llenado. Es decir, las ondas de sonido se propagan y el funcionamiento del equipo es similar a los principios de ubicación. Los indicadores se fijan según el tiempo de paso de las fluctuaciones de distancia desde el emisor hasta la línea de separación de medios y de regreso al dispositivo receptor. La ubicación de la interfaz se determina a partir de los lados del aire (gas) y los medios de trabajo objetivo. Así es como funcionan los dispositivos combinados de alta precisión, pero en el grupo de medidores de nivel ultrasónicos hay dispositivos que pueden controlar deliberadamente solo gas-aire (sin llenar) o solo el entorno de trabajo.
Métodos de microondas
Una de las tecnologías de medición sin contacto más populares que combina las técnicas y los principios del control electromagnético por radar. La técnica más prometedora de esta clase puede llamarse medición electromagnética direccional, en la que el coeficiente de reflexión de la señal se determina sobre la base de pulsos de microondas que pueden penetrar hasta el fondo del tanque, evitando varios tipos de impurezas no deseadas y partículas de lodo. Se mide la integridad y las características de velocidad de la señal devuelta, o parte de ella. Teniendo en cuenta el tiempo de su paso, se determina el grado de plenitud. Los métodos de microondas para medir el nivel de los medios de trabajo se utilizan ampliamente en tareas tecnológicas de control del llenado de materiales granulares y en polvo. En tales industrias, se utilizan sondascon una sola suspensión sobre cables, mientras que en relación con los líquidos se utilizan estructuras de soporte dobles y de varillas. En general, la optimización de utillajes cuando se trabaja con sólidos se justifica por razones de propiedades físicas y mecánicas asociadas a limitaciones técnicas en la organización de los procesos de medida.
Conclusión
En los últimos años, las tecnologías para el desarrollo de indicadores de nivel para monitorear los medios de proceso han pasado por varias etapas de desarrollo fundamentalmente importantes que han cambiado los principios de dichas mediciones. Entre los más importantes se encuentran la transición a métodos de medición sin contacto y la expansión de capacidades cuando se trabaja con líquidos agresivos. Hoy en día, el mismo método electromagnético o RF sin contacto puede proporcionar un control preciso del petróleo crudo, el ácido, el azufre fundido y el amoníaco líquido.
