Tipus de Sensors i Controls de Nivell Industrial

Sondes de Nivell Simples

En un control de nivell per sondes s’utilitzen 3 sondes individuals, situades a 3 altures diferents del dipòsit.

• Sonda Comú (C): Situada generalment al fons del dipòsit.
• Sonda de Mínim (m): Situada generalment a un nivell lleugerament per sobre de la Sonda Comú.
• Sonda de Màxim (M): Situada a la part superior del dipòsit.

Amb aquesta configuració podem controlar dues operacions: Buidat i Emplenat d’un dipòsit.

Funcionament: La Sonda Comú aplica una petita tensió al líquid (que ha de ser conductor, no corrosiu i no inflamable). Si el líquid cobreix les dues sondes, aquestes detecten el corrent, indicant que el dipòsit està ple. Quan la Sonda de mínim deixa de detectar, el dipòsit està buit.

Mesura de Nivell per Boia

És el més simple. Quan el flotador arriba al nivell on s’ha calibrat, dóna un senyal de sortida. S’utilitza per detectar un nivell determinat. No dóna cap lectura instantània de nivell. Només indica nivell alt-baix.

• Avantatges: Molt senzill i econòmic. Gran varietat d’aplicacions i de productes.
• Inconvenients: Té problemes en materials viscosos o adherents. La presència de sòlids el pot bloquejar.

Control de Nivell per Flotador

N’hi ha de 2 tipus: De regleta i de flotador magnètic.

De Regleta

Consta d’un flotador connectat a un cable amb un contrapès. Al variar el nivell, el flotador es desplaça, marcant el nivell en una escala graduada (funció indicador local). Si volem un senyal analògic per a control, es pot posar un transductor angular associat a la politja, aprofitant el seu moviment de gir per determinar el nivell.

• Avantatges: Tecnologia senzilla que es pot aplicar a un gran nombre de productes.
• Inconvenients: Muntatge dificultós. Poc adient per a fluids bruts o viscosos.

Flotador Magnètic

Es tracta d’un flotador que porta un imant permanent a dins. Aquest flotador es mou al llarg d’un tub amb un o més detectors magnètics que indicaran diferents punts de control de nivell. També hi ha flotadors magnètics en què l’imant arrossega un element metàl·lic que es desplaça per dins del tub. Aquest element metàl·lic va unit a un cable i a un sistema de politges i contrapesos semblants al de regleta del punt anterior. Al pujar i baixar, es mesura el desplaçament angular d’una de les politges, indicant el nivell instantani del dipòsit.

El flotador magnètic es pot usar tant en dipòsits oberts com tancats, tant si estan a pressió com si no. Segons el tipus de material a mesurar, variarà la forma i/o material del flotador. En tancs profunds, ofereix gran precisió. És independent del pes específic del fluid.

• Avantatges: Gran nombre d’aplicacions.
• Inconvenients: Muntatge dificultós. Poc adient per a fluids bruts o viscosos.

Indicadors de Nivell

De Vidre

Usa la propietat dels vasos comunicants. Requereix dues vàlvules per poder aïllar l’entrada i la sortida per facilitar el desmuntatge. No dóna cap tipus de senyal, només es visualitza el nivell en una escala graduada. Només aplicable a fluids nets. Per a baixa temperatura i pressió.

Làmines Magnètiques

Semblants als anteriors, però no hi ha vidre, sinó que el camp magnètic del flotador fa variar el color de les làmines que hi ha a tot el llarg del tub. Actualment estan substituint els de vidre. S’hi poden afegir contactes per enviar senyals de nivell.

Control de Nivell per Desplaçament

Es tracta d’un flotador parcialment submergit, connectat mitjançant una barra de torsió. El moviment angular és molt petit. El mesurador pot anar muntat directament dins el tanc (aigües tranquil·les) o bé en un tub vertical lateral. A l'augmentar el nivell, l'empenta augmenta, elevant lleugerament el flotador. Així, la torsió de la barra disminueix. La precisió és de l’ordre de 1%. S'ha de calibrar per a cada fluid específic. El transductor transforma la força exercida sobre la barra en un senyal elèctric, generalment de 4 a 20 mA.

• Avantatges: Bona precisió.
• Inconvenients: Muntatge dificultós i que necessita equipament mecànic.

Sensor de Nivell Capacitiu

Se submergeix un elèctrode dins del dipòsit, sense tocar les parets, de manera que el propi dipòsit i l’elèctrode formin la carcassa d’un condensador. Si el dipòsit no és metàl·lic, llavors cal introduir 2 elèctrodes. Per a fluids no conductors, l’elèctrode és normal. Per a fluids conductors, l’elèctrode va aïllat, generalment amb tefló. L’aire dins del dipòsit i el fluid a mesurar actuaran com a dielèctric del condensador. Al variar el nivell, la capacitat del condensador canvia en una relació lineal.

• Avantatges: No hi ha elements mòbils. Es pot usar en líquids corrosius. Es netegen fàcilment.
• Inconvenients: La temperatura afecta la constant dielèctrica. Els contaminants poden adherir-se a l’elèctrode, afectant la capacitat del condensador.

Sensor de Nivell Ultrasònic

Molt utilitzat, ja que no hi ha cap tipus de contacte entre el sensor i el material a mesurar. El sensor se situa a la part superior del dipòsit i envia el senyal acústic que rebota sobre la superfície del material i retorna. El temps que tarda a fer el recorregut és inversament proporcional al nivell del dipòsit.

• Avantatges: No hi ha contacte. Detecta granulats segons la mida del gra.
• Inconvenients: Els fluids escumosos. No es pot usar al buit, ni a altes pressions ni a altes temperatures.

Sistemes de Radar

Semblant al d’ultrasons, s'envia l'ona de radar que rebota en l'element a mesurar. En el cas de sòlids problemàtics, s'introdueix un cable de guia de l'ona. El gra pot tenir un diàmetre de fins a 20 mm. No té cap zona morta. Detecció a grans distàncies, fins a 40 m, sent capaç de distingir fins a 2 mm.

• Avantatges: No hi ha contacte. Es pot usar a altes temperatures, a pressió i en presència de pols a l'ambient.
• Inconvenients: El producte ha de tenir una constant dielèctrica mínima.

Detectors de Nivell Radiactius

S'usa un feix de raigs Gamma, que són capaços de travessar les parets del dipòsit, de manera que no cal posar el sensor a dins. Només s'utilitza en situacions molt extremes de temperatura, pressió, corrosió, abrassius, de materials extremadament tòxics o bé molt adherents. La font de raigs es posa a un lateral del dipòsit, enfocant a 20-40°. A l'altre costat del dipòsit s'hi situa el receptor.

• Avantatges: No hi ha contacte. Adient per a tots els productes i situacions.
• Inconvenients: Requereix mesures de seguretat molt elevades. Costos molt elevats.