sensores de nivel de caudal, Study notes of Embedded Wireless Sensors

Download sensores de nivel de caudal and more Study notes Embedded Wireless Sensors in PDF only on Docsity!

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN VALENCIA Autor: Ariel Díaz Profesor: Angel Santos

Sensores de nivel

EN FUNCION DE LA VARIABLE

DE PROCESO : Nivel

 (^) Al igual que en la medición de muchas otras variables físicas, la medición de nivel puede obtenerse en forma directa o indirecta. En el primer caso se aprovecha directamente la variación del nivel para hacer la medición, este es el caso de los flotadores, de los sensores basado en electrodos, etc. En el segundo caso se detecta la diferencia de altura en forma indirecta, como lo son por ejemplo los sensores sónicos.  (^) En la práctica existen muchos dispositivos distintos ideados para medir en aplicaciones industriales. Debido a lo extenso que resultaría estudiarlos a todos ellos en que se analizan en esta sección a los más representativos.

Sensor de Nivel tipo Flotador

De la figura es posible deducir la relación válida para la polea, en ella se observa que cuando el nivel sufre una variación de magnitud dH la polea experimenta un desplazamiento dS de igual magnitud, esto es, el cambio de nivel se traduce en un desplazamiento angular de la polea, este desplazamiento puede ser fácilmente aprovechable si en el eje de la polea se conecta el cursor de un potenciómetro lineal.

dH = dS = Rd θ

2007

Sensores en Base a Electrodos

• Este tipo de sensores se utiliza para medir nivel en sistemas con líquidos con buenas características de conductividad eléctrica. Los dispositivos que utilizan este tipo de principio constan generalmente de los electrodos, los cuales se introducen en el fluido. De este modo, puesto que el liquido es conductor, la resistencia eléctrica que se presenta entre los terminales de los electrodos variará con el nivel.
• (^) Estos sensores se utilizan para conductividades iguales o mayores a 20(μΩ/cm) y en general resultan ser sensibles a los cambios de conductividad del líquido. Para mejorar el comportamiento frente a este fenómeno es aconsejable que ambos electrodos se encuentren a una corta distancia entre si.
• Una variación de la estrategia anterior es aquella en donde se mide directamente la resistencia del líquido, la cual variará con el nivel. Naturalmente este método, por las razones anteriormente expuestas, resulta ser más inexacto.

Sensores en Base a Efecto

Capacitivo

En un condensador de placas paralelas, separadas por un dieléctrico, la capacidad esta dada por: En donde: K = Constante dieléctrica del material

ε 0 = Permeabilidad magnética del vacío

d = Distancia entre placas A = Area de las placas. El nivel del fluido o mineral forma dos condensadores, cada uno con distinto dieléctrico. El área de las placas varía con el nivel H, obteniéndose una capacidad igual a:

C KA / d

0 = ε C ( H )= ε 0 ( D / d ) [ ( k 1 − K 2 ) H + K 3 L ]

Transductores de nivel

Hidrostáticos

• (^) Es posible aprovechar algunas de las características hidrostáticas de los líquidos para medir los niveles. Así, por ejemplo, si se mide la presión absoluta en el fondo del estanque ésta será proporcional al nivel del líquido.

Métodos Visuales

Sensores Ultrasónicos

• Los sensores ultrasónicos son dispositivos que miden distancia usando un transductor o elemento sensitivo que envía un chorro o rayo ultrasónico, este rayo contiene una serie de ondas de sonido pulsantes, que se emiten en forma cónica, el reflejo de esto es detectado y recibido por un transmisor. El tiempo que este chorro se demora en ir al destino y volver a la fuente, es convertido en distancia medida por el sensor, vale recordar la relación: D = v * t Donde: D: distancia entre la fuente y el destino t: tiempo de recorrido de la distancia D v: velocidad de la señal ultrasónica, normalmente conocida

Sensores por Burbujeo

 (^) Trabaja midiendo la presión hidrostática indirectamente. En este sensor se suministra un flujo de aire constante a través de un tubo que está sumergido en el interior del tanque, se aumenta la presión justo hasta que se obtiene la salida de burbujas, ésta es la presión que se necesita para vencer el peso de la columna líquido por encima de este punto. Con esta presión P, con la densidad del fluido ρ y la gravedad se obtiene el nivel despejando la siguiente fórmula P = ρgH.

Sensores por Diferencial de

Presión

 (^) En tanques abiertos este sensor mide la diferencia de presión entre la presión hidrostática originada por el peso de la columna del líquido en la parte inferior del tanque y la presión atmosférica. La cual

relaciona el nivel del líquido con la siguiente fórmula PL - Patm = ρgH,

donde PL es la presión hidrostática del peso de la columna del líquido,

Patm es la presión atmosférica, ρ es la densidad del fluido, g es la

gravedad, y H el nivel del líquido.

 (^) En tanques cerrados este sensor mide la diferencia de presión que se genera entre la parte inferior y superior del tanque, y la cual

relaciona el nivel con la siguiente fórmula PI - PS = ρgH, donde PI - PS

es la diferencia de presión entre la parte inferior y superior del tanque,

ρ es la densidad del fluido, g es la gravedad, H es el nivel del líquido.

Sensor de Diafragma

 (^) Consiste en una membrana flexible que está colocada en un punto especifico en la pared del tanque y donde se desea saber si el nivel ha llegado. Cuando el sólido va subiendo su nivel hace contacto con esta membrana la cual está unida por medio de un juego de palancas a un interruptor eléctrico, este se aprovecha para indicar que el nivel ya llego a esta posición.

Cono Suspendido

 (^) Consiste en una varilla que termina en forma de cono y la cual está colocada en un punto donde se desea saber si el nivel del sólido ha llegado. Al subir el nivel, este hace contacto con el cono de la varilla, activando un interruptor eléctrico que está acoplado a él. Aprovechado esto, para indicar que el nivel ya llego a la posición.

Medidor Conductivo

 (^) Consiste en un electrodo el cual está colocado en un punto donde se desea saber si el nivel del sólido ha llegado. Cuando el sólido que tiene que ser de un material conductor hace contacto con el electrodo, cierra un circuito eléctrico indicando de esta forma que llego al nivel esperado.

Paletas Rotativas

 (^) Consiste en un juego de paletas que se mueven a baja velocidad, cuando el producto sólido llega a las paletas, estas se inmovilizan activando un interruptor eléctrico.