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Cómo lograr mediciones de nivel precisas en aplicaciones con espuma

Febrero 23, 2019
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Cuando los líquidos se agitan o se mezclan con gases, la espuma es inevitable. Es por eso que nuestro shampoo crea una espuma espesa al bañarnos y nuestras bebidas gaseosas favoritas generan esa espuma tan agradable. Sin embargo, para la instrumentación de procesos y la medición del nivel, esas burbujas plantean verdaderos desafíos para los ingenieros de procesos, que muchas veces se ven frustrados al intentar obtener una medición precisa de nivel cuando se forma esa espuma en el líquido que desean medir.

Este problema no se limita a las industrias químicas o de alimentos y bebidas, como los ejemplos mencionados anteriormente. La espuma afecta a los procesos en todas las industrias que utilizan líquidos. Para superar esos desafíos, recomendamos las mejores prácticas para obtener una medición de nivel continua y precisa dentro de un tanque o recipiente.

 

Opciones principales

Existen principalmente dos tecnologías que sobresalen del resto cuando se trata de lograr una medición de nivel continua precisa en aplicaciones con espuma: radar de onda guiada y presión. En esta nota compararemos estas tecnologías y su capacidad para proporcionar resultados confiables, al tiempo que proporcionaremos ejemplos de cuándo es preferible usar una tecnología sobre la otra.

 

Radar de onda guiada: el estándar para cortar con la espuma

El radar de onda guiada es generalmente la mejor opción cuando se habla de aplicaciones con espuma. Esto se debe a que esta tecnología tiene una larga y exitosa historia en realizar mediciones precisas del nivel de líquidos cuando hay presente cualquier cantidad de espuma, independientemente de la presión del recipiente o la temperatura o densidad del producto.

Los radares de onda guiada utilizan un cable, varilla u otro tipo de línea de transmisión insertada en la sustancia para realizar la medición. Una vez instalado, se envía un pulso de microondas de baja frecuencia y alta amplitud a lo largo de esa línea, y el instrumento puede calcular la distancia al medir el tiempo que tarda el pulso en llegar a la superficie del líquido. Esta señal puede moverse a través de cualquier espuma sobre el líquido porque el instrumento solo ve la espuma como espacio aéreo adicional.

 

Limitaciones del radar de onda guiada

Cuando los líquidos producen espuma, muchas veces se debe a la agitación o al calentamiento del producto, y esto generalmente se hace con mezcladores o serpentines de calentamiento dentro del recipiente. Debido a que el radar de onda guiada debe sumergirse en el producto que está midiendo, las obstrucciones como estas pueden impedir que se instale o use un instrumento de onda guiada. Aquí es cuando la conversación se aleja del radar de onda guiada y pasa a la siguiente mejor opción de medición de nivel.

 

Usando la presión para ignorar la espuma

Los transmisores de presión son otra excelente opción cuando se trata de obtener una medición de nivel fiable cuando hay espuma presente. La presión hidrostática puede proporcionar una medición precisa y confiable del nivel del líquido dentro de un tanque o recipiente a pesar de la espuma. El transmisor de presión se instala cerca de la parte inferior del tanque con la celda de medición del instrumento tocando el líquido, y utilizando la masa del líquido estacionario sobre él y la densidad conocida del líquido, el sensor puede calcular un nivel exacto.

El sensor de presión puede realizar una medición precisa del nivel a pesar de la espuma, ya que la espuma se compone principalmente de gas y tiene poco o ningún efecto en la medición de la presión hidrostática. Además, el único contacto con el líquido es en un punto pequeño cerca del fondo del recipiente, por lo que los mezcladores y los serpentines de calentamiento tampoco interfieren con la medición. Sin embargo, el uso de presión para medir dentro de un recipiente espumoso puede tener sus inconvenientes.

 

Limitaciones de la presión

Los sensores de presión hidrostática funcionan mejor cuando el líquido que se mide mantiene una densidad constante. Si la densidad cambia debido a la temperatura o su composición, habrá una fluctuación comparable en la salida de nivel, ya que el nivel real se mantiene igual. Afortunadamente, este pequeño problema se puede superar utilizando dos sensores de presión.

La presión diferencial utiliza dos sensores de presión para medir el nivel. VEGA usa la presión diferencial de una manera ligeramente diferente cuando un fluido en un tanque o recipiente sin presión tiene una densidad variable. Esto se llama nivel compensado de densidad. En esta aplicación, dos sensores de presión independientes se sumergen a diferentes niveles en un fluido y la densidad se calcula en función del cambio de presión diferencial. Este valor de densidad se usa con la salida del sensor de presión más baja para determinar el nivel general. VEGA ofrece presión diferencial electrónica para este tipo de escenarios, lo que significa que no se necesitan capilares para las instalaciones de sellado remoto, y el nivel sigue siendo preciso independientemente de los cambios de densidad.

 

Una tercera y cuarta opción para aplicaciones de detección puntual de nivel

Si los operadores solo necesitan saber cuándo un barco o tanque alcanza cierto punto, entonces un interruptor de nivel es otra opción viable. Sin embargo, no todas las tecnologías de conmutación funcionan de la misma manera. Cuando se trata de la mayoría de los líquidos, la vibración y la capacitancia son dos de las tecnologías de conmutación más comunes, y cada una puede proporcionarle a un operador información diferente, según lo que se necesite para la aplicación.

Los interruptores de vibración son instrumentos de contacto que vibran a una frecuencia específica. Una vez que un líquido entra en contacto con el interruptor, la frecuencia cambia, lo que activa la salida. Debido a que la espuma se compone principalmente de aire, un interruptor de vibración no se activará hasta que entre en contacto con el líquido debajo de la espuma.

Los interruptores capacitivos, por otro lado, miden la capacidad de un líquido para mantener una carga eléctrica, y estos interruptores buscan cambios de paso en la capacitancia permanente. Esta es la razón por la que estos sensores pueden calibrarse para detectar el nivel de espuma sobre el líquido. Esto puede ser especialmente útil en aplicaciones donde el exceso de espuma es una preocupación.

 

Conclusión

En la mayoría de los casos, los operadores quieren saber cuánto líquido hay en su tanque o recipiente ignorando el subproducto de espuma que existe en la parte superior. Obtener un nivel de líquido preciso a través de la espuma puede ser un desafío para todas las industrias y aplicaciones. Afortunadamente, existen tecnologías como el radar de onda guiada y la presión, que ignoran la espuma e informan con precisión a los operadores la cantidad de líquido que hay en su tanque en un momento dado. Los interruptores de vibración pueden hacer lo mismo en los casos en que solo se necesita un interruptor de nivel. Y a la inversa, si la espuma es una preocupación, los interruptores capacitivos pueden alertar a los operadores cuando la espuma llega cerca de la parte superior de un recipiente. Dependiendo de la aplicación, se pueden necesitar una o incluso dos tecnologías para establecer el nivel de líquido, evitar el exceso de espuma y obtener los resultados deseados en el proceso.