¿Cuáles son los tipos más comunes de métodos de detección de nivel y en qué se diferencian?

Los sensores de nivel de líquidos llevan muchos años en el mercado, utilizándose en sectores industriales como alimentación y bebidas, industria, medicina, imprenta, agricultura, automoción y en electrodomésticos para la detección de fugas o la medición de nivel. Pero, ¿qué son los sensores de nivel? En este blog, examinamos los principales tipos de sensores de nivel de líquido, a veces denominados interruptores de nivel de líquido, qué son y en qué se diferencian.  

¿Qué son los sensores de nivel de líquido?

Los sensores de nivel de líquido son dispositivos utilizados para medir el nivel o la altura de un líquido o fluido en un recipiente. Pueden utilizarse para medir el nivel de agua en un depósito, de aceite o combustibles en un contenedor de almacenamiento, o de líquido en un recipiente de procesos químicos. Existen varios tipos de sensores de nivel de líquido, que pueden utilizarse para medir el nivel de un líquido de diferentes maneras. Estos sensores, o interruptores de nivel, pueden utilizarse para controlar y supervisar el nivel de líquido en un sistema y también para activar alarmas o válvulas de cierre en caso de que el nivel de líquido sea alto o bajo.

Tipos de métodos de detección del nivel de líquido

¿Por qué los clientes eligen una tecnología en lugar de otra? A veces, los fabricantes de equipos pueden sorprenderse de la variedad e inteligencia de las alternativas de detección de nivel existentes en el mercado. Hay varios tipos de métodos de detección de nivel, algunos de los más comunes incluyen:

Sensores ópticos de nivel Se trata de sensores de nivel de punto único que utilizan una fuente de luz y un detector para controlar el nivel de un líquido.

Pros - Compacto, sin piezas móviles, alta presión, y capacidad de temperatura, tamaño miniatura, puede detectar pequeñas cantidades de líquidos, amplia gama de opciones de compatibilidad de fluidos. Opciones de perfil pequeño para su uso en tanques de agitación.

Contras - Invasivo ya que el sensor requiere contacto con el líquido, requiere energía, ciertas sustancias espesas pueden causar recubrimiento en el prisma.

Aplicaciones: medición del nivel de tanques, protección contra funcionamiento en seco y derrames, aplicaciones de detección de fugas que indican la presencia o ausencia de un líquido.

Existen muchos términos técnicos para describir este tipo de tecnología de detección de nivel, como prisma óptico, electroóptico, óptico de punto único e interruptor de nivel óptico. En este caso, utilizaremos el término interruptor óptico de nivel. El funcionamiento del interruptor es muy sencillo. Un LED y un fototransistor se sitúan dentro de la carcasa del sensor. Cuando la punta del sensor está en el aire, la luz infrarroja del interior de la punta del sensor se refleja en el detector. Cuando está en líquido, el líquido infrarrojo se refracta fuera de la punta del sensor, haciendo que llegue menos energía al detector. Al ser un dispositivo de estado sólido, estos interruptores compactos son ideales para una amplia gama de aplicaciones de detección de nivel puntual, especialmente cuando la fiabilidad es esencial. Los interruptores ópticos de nivel de líquido son adecuados para la detección de nivel alto, bajo o intermedio en depósitos de prácticamente cualquier tamaño. También son adecuados para detectar fugas y evitar daños costosos. La luz reflejada, como en un tanque pequeño reflectante, tanques con espejos, burbujas, leche o fluidos de revestimiento, puede causar a menudo problemas de retraso en las lecturas.

Más información sobre los sensores ópticos de nivel y sus aplicaciones.

Sensores de nivel vibratorios (Diapasones) Se trata de sensores de contacto que utilizan un elemento vibratorio cuya frecuencia varía en función del nivel de líquido.

Pros– Compacta y rentable.

Contras - Invasivo, el número de usos es limitado.

Aplicaciones: control de nivel de líquidos, polvos y sólidos de grano fino en las industrias minera, química y alimentaria.

La tecnología de sensores vibratorios es perfecta para el control de nivel de sólidos y líquidos, incluidos materiales pegajosos y espumas, así como polvos y sólidos de grano fino. Sin embargo, los tipos de aplicaciones que pueden utilizar horquillas vibratorias se limitan a aplicaciones de tipo "sobrellenado" o "funcionamiento en seco" y no proporcionan una medición continua del proceso. Pueden utilizarse junto con sistemas de detección continua de nivel, actuando como puntos de alarma de sobrellenado y fugas.

Sensores de nivel ultrasónicos Se trata de sensores sin contacto que utilizan ondas ultrasónicas para medir la distancia a la superficie de un líquido.

Pros - Sin piezas móviles, compacto, fiable, no se ve afectado por las propiedades del medio.

Contras - caro, invasivo, el rendimiento puede verse afectado por diversos elementos del entorno. Zona muerta típica cerca del sensor.

Aplicaciones - Aplicaciones sin contacto con sólidos altamente viscosos y a granel. Utilizado en sistemas que requieren monitorización remota.

Los sensores ultrasónicos funcionan midiendo los niveles mediante el cálculo de la duración y la intensidad de las ondas sonoras de alta frecuencia que se reflejan en la superficie del líquido y vuelven al sensor; el tiempo que tardan en reaccionar depende de la distancia entre el sensor y el líquido. El tiempo que tarda el sensor en reaccionar se ve afectado por diversos elementos de la atmósfera sobre el medio, como turbulencias, espuma, temperatura, etc. Por eso, la posición de montaje es fundamental en estos dispositivos.

Interruptor de flotador Estos sensores de contacto miden el nivel de un líquido mediante un flotador que sube y baja.

Pros - Sin alimentación, indicación directa, relativamente barato, varias salidas.

Contras - Invasivo, piezas móviles, gran tamaño, una cantidad sustancial de líquido debe estar presente antes de que el flotador haga contacto. No puede utilizarse cuando hay líquidos en movimiento (chapoteo).

Aplicaciones - Aplicaciones de nivel de depósito en las que se utilizan agua, aceite, fluidos hidráulicos y productos químicos.

Los interruptores de flotador de nivel de líquido son una de las tecnologías más rentables y probadas para la detección del nivel de agua. Incluyen un imán dentro de un flotador y un interruptor magnético de láminas dentro de una carcasa segura. El flotador se mueve con el cambio de líquido y hará que el interruptor de láminas se abra o se cierre en función de si está en el aire o en el líquido. Suele haber varias opciones de montaje, siendo las más comunes el montaje horizontal/lateral y el montaje vertical, dependiendo del diseño y la construcción del tanque o contenedor.

Sensores de nivel capacitivos Estos sensores utilizan el cambio de capacitancia entre dos electrodos para medir el nivel de un líquido.

Pros - De estado sólido, puede ser no invasivo, compacto, preciso, puede proporcionar mediciones de nivel variable.

Contras - Puede requerir calibración, sólo se puede utilizar en ciertos líquidos.

Aplicaciones - Supervisión del nivel de tanques en las industrias química, alimentaria, de tratamiento de aguas, energética y cervecera.

Los sensores de nivel capacitivos funcionan con una amplia gama de sólidos, líquidos y materiales mezclados. También están disponibles en configuraciones de contacto y sin contacto, lo que significa que algunas versiones pueden acoplarse fuera del contenedor o depósito. Al seleccionar un dispositivo, es importante saber que no todos los sensores de capacitancia funcionan con todos los tipos de material o depósito. Además, el sensor debe calibrarse para el material específico a fin de excusar las constantes dieléctricas variables y las diferencias en el diseño del tanque. Dado que este tipo de tecnología se basa en el contacto, la fiabilidad de estos sensores puede verse muy afectada por la adherencia de fluidos a la sonda.

Sensores de nivel radar Un sensor de nivel por radar es un tipo de sensor sin contacto que utiliza tecnología de radar para medir el nivel de un líquido en un contenedor o recipiente.

Pros - muy preciso, no requiere calibración, múltiples opciones de salida.

Contras - caro, puede verse afectado por el entorno, alcance de detección limitado.

Aplicaciones - Entornos húmedos, vaporosos y polvorientos. También se utilizan en sistemas en los que varían las temperaturas.

Funciona emitiendo una señal de microondas y midiendo el tiempo que tarda la señal en reflejarse en el sensor. El tiempo que tarda la señal en volver se utiliza para calcular la distancia a la superficie del líquido, que luego se utiliza para determinar el nivel del líquido. En principio, el radar funciona de forma similar a los ultrasonidos, la fiabilidad y la repetibilidad pueden verse afectadas, pero esta vez por la constante dieléctrica del fluido. Sin embargo, el radar puede proporcionar información muy precisa sobre el nivel y compensar las estructuras fijas dentro del contenedor. Estos sensores se encuentran entre el puñado de tecnologías que funcionan bien en espumas y sustancias pegajosas.

Conductivity Level Sensors Son sensores de contacto y utilizan la conductividad eléctrica de un líquido para medir su nivel.

Pros - Sin piezas móviles, fácil de usar, bajo coste.

Contras - Invasivo, los líquidos deben ser conductores, erosión de la sonda.

Aplicaciones - Medición del nivel de tanques para agua de calderas, control de reactivos, líquidos altamente corrosivos.

Los sensores conductivos se utilizan para la detección puntual de líquidos conductores como el agua y los líquidos altamente corrosivos. Una sonda larga transmite una tensión baja, una segunda sonda más corta se corta para que la punta esté en el punto de conmutación. En el líquido, la corriente fluye a través de ambas sondas para activar el interruptor. Una de las ventajas de estos dispositivos es que son seguros debido a sus bajas tensiones y corrientes. También son fáciles de usar e instalar, pero hay que realizar comprobaciones periódicas de mantenimiento para asegurarse de que no hay acumulaciones en la sonda, ya que de lo contrario no funcionará correctamente.

¿En qué se diferencian los métodos de detección de niveles?

La evolución de la tecnología de detección de nivel ha hecho posible que los procesos que normalmente requerían equipos costosos puedan realizarse ahora con tecnologías creativas, innovadoras e inteligentes que son rentables, fiables, robustas, muy precisas y fáciles de instalar. Los fluidos que históricamente han sido extremadamente difíciles de detectar, como el jabón que contiene burbujas/espuma, la leche y las sustancias pegajosas como el pegamento y la tinta, ahora resultan posibles y más fáciles de detectar con la variedad de tecnologías de detección de nivel disponibles.

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