Clase Sensores Nivel

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1

Medicin de Nivel

Medicin directa o indirecta

Dnde? O Cunto?

Medicin puntual o continua

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2

Sensores de Nivel sin contacto

Ultrasnicos Microondas

Lser Radiacin

No afectados por densidad.Es posible el montaje con tanque lleno.Ajuste sin necesidad de cambios de nivel

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3

Detectores de NivelDeteccin de nivel: salida discreta

Medicin con contacto

Montaje superior o lateral

Capacitivo Vibratorios Conductivos

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4

Medicin puntualAlto Nivel

Bajo Nivel

Lnea de llenado

Proteccin de Bomba

Deteccin de fugas

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5

Medicin Continua

Control de Procesos

Control de Inventario

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6

Medicin directa

Sistemas primitivos

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7

Visores de Vidrio

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8

Sensores de Nivel Medicin directa

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9

Flotante

Regleta

Flotante

Contrapeso

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Desplazador

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Nivel de slidos, polvos y granulados

lquidos Los lquidos presentan una superficie plana, excepto por problemas menores como oleaje o espuma.

Pero con los slidos aparecen serios inconvenientes al formarse taludes de carga o descarga y cavernas.

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12

Nivel de slidos, polvos y granulados

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Unidades de medicin

Nivel Porcentual: 0-100 %Ventaja: valor comn para todos los tanques, puede ayudar a evitar desbordesDesventaja: No indica la cantidad de materia en el tanque

Volumen: 0.50 - 9 m3Ventaja: indica el volumen del material en el tanque.Desventaja: No indica la cantidad de materia en el tanque. La mayora de los tanques son diferentes, confunde al operador.

Masa: 500-9000 kgVentaja: indica la cantidad de materia en el tanqueDesventaja: La mayora de los tanques son diferentes, confunde al operador.

Altura: 0-10 metrosVentaja: indica nivel realDesventaja: No indica la cantidad de materia en el tanque

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Medicin sin contacto

Miden tiempo de vuelo, t.

Conocen la velocidad de viaje, v.

Calculan la distancia, d.

A partir de las dimensiones del tanque pueden calcular nivel y volumen.

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Tiempo de vuelo

Ultrasnicos

Radar

Onda guiada

La calidad de la medicin depende de:

Potencia de la onda emitida Distancia desde el sensor Naturaleza reflectiva de la superficie

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Ultrasonico

Rangos de frecuencia 10 kHz a 100 kHz

Velocidad del Pulso c = 343 m/s (at 20C)

Distancia s = t / 2 x c (t=running time)

Factores de influencia Temperatura Composicin del gas Humedad Polvo Vapor Alta turbulencia del aire.

100%

0%

Distancia ciega

nivel

Distancia

El valor de la velocidad depende de la atmsfera interiorPresin: 0.5 - 2 bar abs.

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Radar Rangos de Frequencia

5,8 GHz up to 24 GHz

Velocidad del pulso c = 300,000 km/s

Factores de influencia Constante dielctrica Conductividad

No es afectado por presin temperatura Composicion del gas densidadMovimiento del aire

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Radar de pulsosMicroondas viajan a la velocidad de la luzTiempos de respuesta muy cortosVelocidad del ,pulso

c=300,000 km/sDistancia

1m ~ 6.6 ns~ 6.6 x 10-9 s~ 0.000,000,006,6 s

La medicin de tiempo es muy crtica

100 %

0%Level

Distance

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Radar FM-CW Medicin del tiempo de viaje en forma indirecta,

por modulacin de una seal permanente La mezcla de las frecuencias emitidas y recibidas

producen una frecuencia diferecnial La frecuencia diferecnial es proporcional a la

distancia Una mezcla de frecuencias es tambin provocada

por falsas reflexiones en las parredes del tanque

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Radar antena horn General function

Microwaves are radiated through a PTFE-cone

The microwaves are reflected by the surface of the metal horn and focused (the bigger the horn, the better the focusing)

Advantages: high mechanical stability low influence from build-up

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Radar antena horn Versions of horn antennas

Antenna size- DN 100 ... DN 250

Antenna materials- st steel (1.4571)- Aluminium,Tantalum etc.

Antenna extension- for long vessel nozzles

Bent antennas- Horizontal installation- high temperatures

e.g. liquid steel

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Radar antena rod General function

Microwaves are radiated from the conical antenna section of the rod

The microwaves are focused from the conical section of the rod

The beam angle is determined by the length of the rod

Major Advantage: small flange sizes

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Radar antena rod Rod antenna versions

Mechanical mounting sizeG 1" up to DN 150

Antenna materialsPP, PTFE, PPS/StSt

Inactive length- for installation into longer nozzles 50 mm, 100 mm & 250 mm nozzle length

Antenna system should not be covered with product

Min. distance approx. 100 mm

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Radar medicin entubada

General function Radiation of the microwaves similar to a

horn antenna Microwaves are focused within a metal

tube Virtually no loss of energy Advantage:

products with very low DK-value can be measured

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Radar medicin entubada

Versions of standpipes Stand pipe

mounted directly inside the vessel holes to ensure no separation of

products Bypass pipe

mounting external to the vessel simple separation from the process mounting on existing tubes

Tube with ball valve ideal for pressurized vessels Isolation from the process by use of a

ball valve

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Radar comparacin de antenas

Selection of the antenna system Dependent on the reflecting characteristics

of the product Dependent on the process conditions such

as stirrers, vortex/repose angles, fluctuating product surfaces and obstructions

Generally speaking:- Process vessels

=> horn antenna or standpipe Storage tank

=> rod antenna, horn antenna or standpipe

Agitated surfaces, vortex/repose angles, foam, stirrers, obstructions

Agitated surfaces, vortex/repose angles, foam, stirrers, obstructions

Process conditions

DK-values

1,51,5 2,02,0 3,03,0

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Microonda guiada Basic configuration of the sensor

extremely short spike pulses are emitted along a cable, reflected by the product and guided back along the cable

Advantage: focusing of the energy similar to radar in

a standpipe unaffected by fluctuations of the products

DK-value or its conductivity

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Microonda guiada Level measurement with guided microwave

Frequency ranges DC up to approx. 2 GHz (Burst)

Pulse velocity c = 300.000 km/s

Distance s = t / 2 x c (t=running time)

Influencing factors DK-value conductivity

100%

0%

Level

Distance

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Microonda guiada Basic function

A pulse burst is generated by the microwave module

Microwaves travel along the surface of the cable

Two basic principles: two wires

disadvantage: bridging between the cables

one wire coax cable with screen at large

distance reduced build-up

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Microonda guiada medicin de Interfase

Possibilities with this principle a measurement of two reflections is

possibleHOWEVER!HOWEVER!

the first reflection must be from a non-conductive medium

the second reflection from a conductive medium

minimum interface measurable approx. 5 -10 cm

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Burbujeo

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32

Presin Hidrosttica

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33

Presin Hidrosttica

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Tanques abiertos

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35

Presin depende de la densidad

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36

Tanques presurizados

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37

Geometra del tanque

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38

Geometra del tanque

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39

Medicin de Nivel

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Error en volumen

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Sensores de Nivel Capacitivos

Tres caractersticas diferentes tienen efecto en la capacitancia

C1A1

d1

d1

A2 < A1C1 > C22

r > Air

C1 < C33

d2 > d1

C1 > C2A1

1

Distancia

entre

placas

rea

de las

placas Dielectrico

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42


Un electrodo del capacitor es la propia sonda de medicin

El otro electrodo es la pared del tanque (metlica)

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Conductivos

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45

Servoposicionador

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Horquilla vibrante Efecto piezoelctrico

U F

F

FF

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47


U

F

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48


horquilla

Piezos

Ceramica

Base

Membrana

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49


U

F

U

F

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50

Horquilla vibrante Temperatura y presin

+150C

Temp

eratur

-

adap

ter

-40C +100C

40 bar

-1 bar

pressure [bar]

Temperature [C]

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Horquilla vibrante

Ventajas

No requiere ajustes Independiente de las propiedades del producto :

Constante Dielectrica Densidad Viscosidad Espuma

Punto de conmutacin preciso y confiable MATERIALES RESISTENTES COMO 316 Ti, Hastelloy C4, ECTFE, Enamel

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Sensores de Nivel

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z Differential pressurez Single leg & dual legz direct & sealedz dual transmitterz bubblerz HTG

z Displacers

z Floats

z Using external chambers

Comparando Tecnologas

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Presin diferencial

Measures pressure ... not level Highly influenced by temperature Influenced by pressure Low overfill protection Loss of vessel space Contact with process products Mechanically complex installations

Irregular shaped vessels Easy to prove and calibrate Well understood technology

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Presin

diferencial

rama

simple

Mostly used in vented or atmospheric vessels as well as

vessels with a very low top pressure

Mainly lower temperature applications

Normally non toxic products

Generally good applications for Radar

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Very problematic measurement

Many uncontrollable outside influences

Strongly discouraged and even prohibited on some sites

Presin

diferencial

rama

doble

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Presin

diferencial

Sellos

Remotos

General preferred alternative to dual leg transmitters

Difficult to predict and control outside influences

Very sensitive Diaphragm(s) need to be handled carefully

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Presin

diferencial

Doble

transmisor

Only practical for relatively low static pressures

Accumulative errors of both transmitters

Additional signal conditioning required

>>

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Normally last resort measurement

Presin

diferencial

-

Burbujeo

High maintenance

High energy consumption

Only used for low pressures

High long term cost of ownership (LTCO)

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Hydrostatic tank gauging (HTG)

Specifically for mass inventory

>> Gives level, pressure,

density and mass

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Hydrostatic tank gauging (HTG)

referencia

nivel

P1

= gh1 + P3

h1 h2

= (P1

- P2) / g* h2PT2

PT3

PT1

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Desplazadores Not real level measurement,measures

mass of displaced volume

limited choice of force linkage material

Not suitable for sticky, abrasive or boiling products

Not isolatable from process

Only top entry required

If densities are known good for interface measurement

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Flotantes

(magnetostrictivos)

Floats need to be calculated for product density, therefore, changing

product can cause problems

Can not be used for sticky, abrasive or boiling products

Dual floats can be utilised to measure interface

When used in external chamber very high and very

low temperatures are possible

Only top entry required

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Cmaras

Externas Density in chamber often not the

same as in vessel, therefore, not ideal for accurate level measurement

Instrument fully isolatable from process

Drain and flush facilities required

Product in chamber tends to get old

Additional engineering required,often to no dimensional tolerances

Not suitable for interface measurement

Medicin de Nivel Sensores de Nivel sin contactoDetectores de NivelMedicin puntualMedicin ContinuaMedicin directaVisores de VidrioSensores de NivelMedicin directaFlotanteDesplazadorNivel de slidos, polvos y granuladosNivel de slidos, polvos y granuladosUnidades de medicinMedicin sin contactoTiempo de vueloNmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30BurbujeoPresin HidrostticaPresin HidrostticaTanques abiertosPresin depende de la densidadTanques presurizadosGeometra del tanqueGeometra del tanqueMedicin de Nivel Error en volumenNmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43ConductivosServoposicionadorNmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Sensores de NivelNmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64

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