¿Qué es un Sensor de Nivel de Líquido?
Los sensores de nivel de líquido son dispositivos de medición utilizados para determinar la altura del líquido en depósitos y contenedores. Estos sensores permiten conocer la cantidad de líquido que queda en un depósito o contenedor. Algunos sensores solo detectan la presencia o ausencia de líquido, mientras que otros realizan mediciones continuas para calcular el porcentaje de líquido restante. También se les conoce como sensores de nivel en ocasiones. Algunos sensores de líquido también pueden detectar partículas sólidas como la arena.
Usos de los Sensores de Nivel de Líquido
En entornos industriales, es común almacenar líquidos en contenedores herméticos y no visibles. Para controlar el volumen restante de estos depósitos, se utilizan ampliamente los sensores de nivel de líquido. Estos sensores son especialmente utilizados en instalaciones de gran tamaño, como refinerías de petróleo, plantas de tratamiento de agua, plantas de producción de alimentos y bebidas, así como en la fabricación de papel y pasta. La ventaja es que no es necesario abrir los contenedores para verificar el nivel de líquido, lo que permite un monitoreo más eficiente. Además, estos sensores también pueden evaluar el deterioro y la calidad de los líquidos, brindando información adicional importante.
Principios de los Sensores de Nivel de Líquido
Existen distintos tipos de sensores de nivel de líquido, cada uno de los cuales funciona según un principio diferente. Los cuatro tipos más comunes son:
1. Tipo Flotador
Se fija un tubo con un cable incorporado a la parte superior e inferior del depósito y un flotador magnetizado, que sube y baja junto con el nivel de líquido a lo largo del tubo, flota en la superficie del líquido. El nivel del líquido se mide a partir de la distancia recorrida por el flotador y el cable dentro del tubo.
2. Tipo Ultrasónico
La distancia del sensor a la superficie del líquido se mide enviando una onda ultrasónica hacia la superficie del líquido, haciéndola reflejar y midiendo el tiempo que tarda en recibirla.
3. Tipo Capacitivo
El sensor capacitivo de nivel de líquido funciona midiendo la capacitancia entre el sensor y la pared del depósito. Cuando hay líquido presente, la capacitancia aumenta, mientras que disminuye cuando el tanque está vacío.
En el caso de líquidos no conductores, como se asume en el diagrama, la capacitancia depende de la altura de la superficie del líquido. Debido a que los líquidos no conductores tienen una mayor permitividad relativa que el aire, la capacitancia controlada es mayor a medida que aumenta la altura del líquido y menor cuando disminuye. Conociendo esta relación como una función predefinida, es posible determinar la altura de la superficie del líquido a partir de las mediciones reales del sensor.
Por otro lado, si el líquido es conductor, no se produce una contribución capacitiva. En este caso, se puede utilizar un aislante (dieléctrico con una permitividad relativa constante) para cubrir los electrodos del sensor y detectar las variaciones en la componente capacitiva del aire en función de los cambios en la altura de la superficie del líquido. De esta manera, también es posible determinar la altura del líquido.
4. Tipo Óptico
Compuesto por un LED infrarrojo y un receptor, el sistema óptico está diseñado para que la luz infrarroja llegue al receptor cuando no hay líquido. Cuando el sensor está sumergido en líquido, la luz no puede llegar al receptor debido a la refracción, etc., de modo que se puede detectar un aumento del nivel de líquido.
Sensores de Nivel de Líquido sin Contacto
Los sensores de nivel de líquido sin contacto conocidos incluyen sensores ultrasónicos, de ondas de radio, láser, de radiación, gravimétricos y de visión directa.
El tipo ultrasónico mide el tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en reflejarse en la superficie del líquido. Aunque la medición es independiente del tipo de líquido, es vulnerable a la condensación y las obstrucciones.
Los sistemas de ondas de radio miden el tiempo que tardan las ondas electromagnéticas en reflejarse en la superficie del líquido. Aunque se caracteriza por una gran resistencia al medio ambiente, también es caro y presenta los inconvenientes de un equipo grande y pesado.
El tipo láser utiliza un láser semiconductor para medir la reflexión de la luz desde la superficie del líquido. Se caracteriza por tener un diámetro de punto pequeño, por lo que no se ve afectado por los obstáculos del tanque. Por otro lado, es caro y requiere un control de seguridad del láser.
El tipo de radiación utiliza la transmisión y absorción de rayos gamma para realizar mediciones. Pueden utilizarse en entornos tóxicos, calientes y corrosivos, pero requieren controles de seguridad debido al riesgo potencial para la salud humana.
Los sistemas gravimétricos miden el nivel de líquido pesando todo el depósito. Aunque tiene la ventaja de no verse afectado por el interior del tanque, es vulnerable a los cambios en la gravedad específica del líquido, como las burbujas.
El método visual directo es un método de comprobación visual del nivel. Es el más barato de aplicar, pero tiene las desventajas de requerir limpieza cuando está sucio y de ser difícil de automatizar.
Sensores de Nivel de Líquido Tipo Electrodo
Los sensores de nivel de líquido tipo electrodo (interruptores de nivel) son sensores de nivel eléctricos sin piezas móviles y se utilizan ampliamente para el control de nivel de líquido de uso general en diversas industrias como la siderúrgica, alimentaria, química, farmacéutica y de semiconductores, aguas agrícolas, plantas de tratamiento de aguas y tratamiento de aguas residuales.
Durante la medición, se aplica una tensión alterna entre el electrodo de masa y el electrodo de detección. Si los electrodos no están en contacto con el líquido, no fluye corriente, pero si los electrodos están en contacto con el líquido, fluye corriente. Según este principio, sólo pueden detectarse líquidos conductores.
El dispositivo consta de un portaelectrodos, una conexión de proceso, una varilla de electrodos y una unidad de relé. Aparte de la unidad de relé, no hay componentes electrónicos ni piezas móviles, por lo que se trata de una configuración sencilla.