Sensores de nivel continuo | Anderson-Negele Worldwide

Sensores de nivel continuo

Para lograr la máxima eficiencia de los recursos, es esencial un control preciso y continuo del nivel, del volumen o de la masa. Tenemos la tecnología adecuada para todo, ya sea potenciométrica, hidrostática, de presión diferencial...

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¿Cómo pueden los sensores de nivel continuo optimizar los procesos?

Para que los procesos sean eficientes, es fundamental conocer los niveles: los procesos de producción óptimos y la máxima eficiencia de los recursos requieren un control continuo y preciso del nivel, el volumen o la masa en los tanques de almacenamiento o de proceso. Disponemos de la tecnología de medición de nivel más adecuada para cada caso, ya sea hidrostática, potenciométrica, mediante medición de peso o por presión diferencial.
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¿Qué sensores hidrostáticos ofrece Anderson-Negele?

Con una amplia gama de sensores de presión diferentes, se pueden cubrir los requisitos más diversos de las aplicaciones higiénicas en lecherías, cervecerías y en las industrias de bebidas y alimentos. Para los requisitos particularmente altos de la industria farmacéutica y de ciencias de la vida, muchos modelos también están disponibles en una versión farmacéutica especial.﻿﻿La gama abarca desde el modelo P41, un todoterreno de bajo coste para aplicaciones estándar, hasta el modelo P42, un modelo idéntico con IO-Link, pasando por el modelo de gama alta L3. Este último ofrece electrónica inteligente con compensación de temperatura mejorada, compensación de densidad para medios y linealización de tanque integrada para diferentes formas de contenedores especificadas o específicas del cliente. Esto permite la salida directa en litros, kg, BAR u otras unidades con una precisión de medición significativamente mayor que la de dispositivos comparables. Para aplicaciones en exteriores o en entornos fríos o húmedos, el LAR puede evitar errores de medición causados por la deriva inducida por el clima gracias a un sistema de medición especial y herméticamente sellado.

¿Qué sensores potenciométricos ofrece Anderson-Negele?

El sistema de medición NSL es la tecnología central de la que se deriva una amplia gama de variantes de sensores. Esto significa que prácticamente no hay límites para la variedad de aplicaciones:﻿﻿NSL-F: Sensor de nivel con electrónica integrada y pantalla de programación﻿
NSL-FR: Versión remota con electrónica desconectada, ideal para la instalación en lugares de difícil acceso o en caso de fuertes vibraciones en el proceso﻿
NSL-F-01: Versión curva para instalación en la pared lateral del tanque﻿
NSL-F-02: Sonda doble para instalación en recipientes no metálicos﻿
NSL-M: Variante mini para salida de datos al PLC﻿
IO-Link en tecnología híbrida flexible: disponible para todas las variantes NSL-F﻿

¿Qué sistemas de pesaje ofrece Anderson-Negele?

En muchas aplicaciones, los sistemas de pesaje para la detección de nivel ofrecen una solución más práctica y precisa que otras técnicas de medición. Con un programa de sensores probado en campo, Anderson-Negele también ofrece soluciones precisas, robustas y eficientes en esta gama de metrología.﻿﻿En muchos recipientes de proceso, tanques de almacenamiento y silos, el control preciso del inventario es un desafío particular. La instrumentación clásica, como los sensores hidrostáticos, las sondas potenciométricas o los radares, a menudo llega a sus límites. En ciertos entornos de aplicación, no son lo suficientemente precisos, rápidos o flexibles, no son prácticos por razones técnicas o no son económicos por razones de coste. Los siguientes sistemas están disponibles. Para proporcionar una solución con tecnología de pesaje, están disponibles los siguientes sistemas:﻿﻿Módulos de pesaje Disco de carga﻿
Soporte de carga Sistemas de pesaje﻿
Células de carga atornilladas﻿

¿Cuándo es más adecuada cada tecnología?

Hay varios factores que influyen en la elección de la tecnología:﻿﻿Tipo, tamaño, forma y material del recipiente.﻿
Medios líquidos o partículas sólidas como gránulos, polvo…﻿
Propiedades del material (fluido, pastoso, adhesivo, espumoso, conductor/no conductor…).﻿
Precisión de medición requerida.﻿
Temperatura y densidad del medio y su variación dinámica.﻿
Medio cambiante o siempre el mismo.﻿
Ubicación (interior, exterior) e influencias climáticas en la tecnología de medición﻿
Entorno presurizado (presión atmosférica o tanque presurizado)﻿

¿Qué es la medición del nivel hidrostático?

La presión hidrostática es la presión dentro de un líquido que siempre actúa verticalmente hacia todas las paredes del recipiente. A medida que sube el nivel del líquido en dicho recipiente, también lo hace la presión. Un sensor (transmisor) situado en el fondo del recipiente puede medir, mostrar y enviar estas variaciones de presión al PLC. Dado que la presión actúa en todos los lados, el diafragma del sensor puede montarse en el fondo del recipiente o en el borde inferior, en función de la situación de instalación más adecuada.
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Para transmitir los resultados de la medición al PLC, los transmisores de presión utilizan internamente un convertidor de señal piezoeléctrico que convierte la presión mecánica del proceso del diafragma de presión en una señal de tensión proporcional. Esta señal se convierte entonces en una señal estándar de 4…20 mA u otro protocolo según el ajuste del cliente.
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Los sistemas de medición modernos, como el L3, ya ofrecen la posibilidad de convertir los valores de presión medidos en la electrónica del sensor y, por lo tanto, emitir directamente el volumen o la masa medidos. Para ello, deben determinarse otros parámetros, como la forma del recipiente, el medio y la temperatura del proceso (para el cálculo de la densidad específica respectiva). En el caso del L3, la compensación de temperatura integrada proporciona una mayor precisión en todo el rango de temperatura del proceso que los transmisores de nivel hidrostáticos convencionales. Esto permite la visualización del sensor en litros, kg u otras unidades de volumen con una precisión de medición muy alta, incluso con curvas de temperatura dinámicas.
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En un sistema abierto (recipiente con presión atmosférica), es suficiente con un sensor de presión en el fondo del recipiente, ya que las condiciones de presión externas no cambian.
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En un sistema cerrado (recipiente a presión), por otro lado, la presión puede variar, lo que afecta a la presión en el fondo del recipiente. Para medir el nivel en un sistema de este tipo se necesitan dos sensores que determinen por separado la presión del proceso en la parte inferior y la presión de carga en la parte superior. A partir de ahí, se puede calcular la presión diferencial en el PLC o en una unidad de evaluación y, de este modo, mostrar el nivel de llenado correcto.

¿Cómo funcionan los sensores de nivel hidrostáticos?

El sensor de presión se instala en la pared del recipiente con el diafragma perpendicular al contenido. La presión del proceso o del nivel deforma el diafragma. Esta deformación se transmite mediante un fluido transmisor a una celda de medición con un convertidor de señal piezoeléctrico que convierte la presión de proceso en una señal de voltaje correspondiente. Los componentes electrónicos del cabezal del sensor lo convierten, a su vez, en el estándar industrial utilizado, como analógico 4…20 mA o HART 7.0, según el ajuste del cliente.
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De este modo, la presión hidrostática se transmite como una señal eléctrica al PLC.

¿Cuál es la diferencia entre un sensor de presión relativa y uno de presión absoluta?

En los sensores de presión relativa, la parte posterior del diafragma está ventilada, por lo que el sensor mide la presión del proceso en relación con la presión atmosférica.
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En las celdas de presión absoluta, el vacío creado durante el proceso de fabricación permanece entre el diafragma y el cuerpo base, por lo que el sensor mide la presión en relación con dicho vacío.
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Dado que la presión atmosférica puede cambiar, por ejemplo, debido a influencias meteorológicas, la precisión de medición es generalmente mayor en las celdas de medición absolutas.

¿Qué es la compensación de temperatura para transmisores de presión?

El sensor de nivel L3 ha sido diseñado específicamente para medir líquidos en la industria de alimentos y bebidas, donde es crucial contar con una alta precisión bajo condiciones de temperatura que cambian dinámicamente para controlar los procesos. Este sensor utiliza un convertidor de señal piezoeléctrico y un sensor de temperatura integrado para medir la presión y la temperatura del fluido de transferencia interno. La señal mV del convertidor de señal y la resistencia del sensor de temperatura se miden y se convierten en un valor de presión ajustado por la electrónica de señal en la boquilla del sensor.
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Esta compensación de temperatura evita errores de medición causados, por ejemplo, por el efecto de la temperatura o la deriva de esta: con los cambios de temperatura, la densidad específica de un medio también cambia. Si se calcula la densidad para la salida de nivel a 20 °C, pero la temperatura del proceso es de 80 °C, entonces el valor medido no es correcto.
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Los sensores convencionales muestran una deriva de temperatura de hasta el 0,4 % por cada 10 °C. A 110 °C, ¡supera el 2,5 %! El L3, por otro lado, muestra una deriva de temperatura del 0,03 % por cada 10 °C debido a la referencia del rango de medición calibrado. A 110 °C, el efecto de la temperatura es inferior al 0,4 %, es decir, seis veces menor.

Desafío: Condensación en un entorno húmedo y frío

En ambientes húmedos o al aire libre, pueden producirse problemas como fenómenos de deriva o mediciones inestables con el método de medición hidrostática que utiliza células de medición relativas debido a la formación de condensación. En las denominadas células de medición de presión relativa con capilares de compensación, un tubo delgado conduce la presión atmosférica del ambiente hasta la parte posterior del diafragma de medición. En los sensores con doble diafragma abierto a la difusión, se utiliza un diafragma de presión separado para la presión atmosférica y la presión hidrostática, respectivamente. Ambos métodos tienen una desventaja fundamental: no se puede evitar permanentemente la difusión del vapor de agua. El vapor de agua condensado puede provocar desviaciones en el sensor o fluctuaciones en los valores medidos.
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Por el contrario, el sensor de nivel hidrostático LAR-361 está equipado con un sistema de medición herméticamente sellado. Por lo tanto, es imposible que entren gases o humedad. La gran diferencia es que la presión atmosférica se registra a través de una segunda celda de medición integrada en el sensor. Esta está conectada hidráulicamente al diafragma de la celda de medición de presión del proceso, que está en contacto con el medio que se va a medir (por ejemplo, leche). En condiciones de instalación húmedas y mojadas, tanto en interiores como en exteriores, donde los sensores convencionales solo pueden utilizarse de forma limitada y tienen una vida útil limitada, los sensores de este diseño representan una alternativa fiable y eficaz.

¿Qué es la medición potenciométrica de nivel?

El principio de medición potenciométrica se basa en el cambio de la relación de tensión entre la varilla del electrodo del sensor, que se proyecta en el líquido, y la pared metálica del tanque lleno. Este valor cambia proporcionalmente a la altura del medio en el propio tanque y puede registrarse y emitirse como un valor medido a través de la electrónica con alta precisión. Esta técnica de medición solo es aplicable a líquidos con conductividad, con un valor de Anderson-Negele inferior a 50 μS/cm.
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El método de medición potenciométrica es adecuado para tanques de proceso, alimentación y almacenamiento, tanto cerrados como abiertos, así como para tanques presurizados. Para tanques no metálicos, se puede utilizar una variante de sensor con una varilla de referencia.

¿Cómo funciona un sensor de nivel potenciométrico?

El sensor consta de una unidad electrónica y una varilla de medición que sobresale del líquido del tanque. Es posible instalarlo desde arriba, desde abajo, en diagonal y, gracias a una versión con una varilla de medición doblada, también en la pared lateral de un tanque. La longitud de la varilla de medición se puede adaptar con precisión al tanque en incrementos de 10 mm (tamaños intermedios bajo pedido) hasta un máximo de 3 m.
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En el medio, el sensor genera un campo de flujo eléctrico, formado por la conductividad eléctrica y las propiedades capacitivas. Esto crea una relación de voltaje que es exactamente proporcional a la parte sumergida de la longitud de la varilla. Dado que solo se considera la relación de los voltajes, las propiedades del medio, en particular la conductividad eléctrica, no influyen en el resultado de la medición.
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En el sensor NSL, el estado de inmersión de la varilla del electrodo en el medio se determina como información adicional mediante un segundo método de medición. Esto se basa en la evaluación de las propiedades de resonancia eléctrica y garantiza que la espuma se detecte y se elimine de manera proporcional. De este modo, se evitan de forma fiable las mediciones erróneas debidas a la adherencia y la espuma.

¿Para qué productos y aplicaciones es adecuada la medición de nivel potenciométrica?

Gracias a su insensibilidad a la espuma y a la acumulación, su excelente precisión de medición y su tiempo de respuesta extremadamente corto, esta tecnología es adecuada para una amplia gama de medios y aplicaciones en lecherías, fábricas de cerveza, empresas de procesamiento de leche y bebidas, y en las industrias alimentaria y farmacéutica. Los únicos requisitos básicos son la conductividad del medio que se va a medir y la limitación a una altura máxima del recipiente de 3 m.
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El sistema de sensores NSL flexible y modular ofrece una aplicación fiable y precisa incluso con medios difíciles y en aplicaciones exigentes. Algunos ejemplos son:
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todo tipo de líquidos como productos, agua, medios CIP…﻿
aplicaciones como calentadores de leche, plantas embotelladoras, plantas de helados, separadores, tanques de elaboración de cerveza, tanques de filtración, tanques horizontales…﻿
medios muy espumosos o espumosos de forma diferente como cerveza, zumos, productos lácteos…﻿
medios pastosos o medios que se adhieren a la varilla del sensor, como cremas, helados, kétchup, salsas…﻿
tanques presurizados﻿
cambios rápidos de nivel de llenado, por ejemplo, durante el llenado﻿
tanques no metálicos﻿
diferentes medios en un tanque (adaptación automática a los cambios de medio)﻿
formas de tanque con posibilidades de instalación limitadas﻿
entornos de producción con alto estrés mecánico o﻿
químico (agentes de limpieza)﻿

¿Qué señales y parámetros se pueden adquirir y emitir?

El proceso de medición de alta precisión y la electrónica inteligente de las distintas versiones de NSL proporcionan muchos tipos de señales diferentes:
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Altura de nivel para 4…20 mA o señal IO-Link digital con una precisión de medición <1 %﻿
Señal de advertencia de funcionamiento en seco﻿
Fallo de la señal de advertencia﻿
Limitación de señal de desbordamiento por exceso o por defecto﻿
Limitación de error de desbordamiento por exceso o por defecto﻿
Simulación de señal (3,95…20,05 mA)﻿
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La medición de nivel permite configurar los siguientes parámetros:
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Punto cero/desviación del nivel de llenado﻿
Pendiente/ganancia de nivel﻿
Atenuación/filtro﻿
Unidad física﻿

¿Qué es la medición de contenido mediante sistemas de pesaje?

Los sistemas de pesaje para la detección de nivel son más prácticos y precisos que otras técnicas de medición en muchas aplicaciones. Con un programa de sensores probado en campo, Anderson-Negele también ofrece soluciones precisas, robustas y eficientes en este rango de medición.
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En muchos recipientes de proceso, tanques de almacenamiento y silos, determinar con precisión la cantidad de llenado es todo un desafío. Los sistemas de medición clásicos, como los sensores hidrostáticos, las sondas potenciométricas o el radar, a menudo no son suficientes. No son lo suficientemente precisos, rápidos o flexibles en ciertos entornos de aplicación, no son prácticos por razones técnicas o no son económicos por motivos de coste.
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Este es particularmente el caso de:
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Recipientes de proceso con agitador. En este caso, no se pueden instalar sensores que sobresalgan en el medio. La cantidad de sustancia a menudo está en movimiento, lo que crea fuerzas transversales dinámicas. Además, debe ser posible medir y controlar con alta precisión los ingredientes dosificados y añadidos dinámicamente en dichos recipientes, incluso durante el proceso en curso. También son posibles los sistemas de agitación cerrados con presión negativa o positiva.﻿
Contenedores intercambiables para ingredientes, como en la mezcla de yogur, que se pueden mover libremente. Por razones de conexión, pero también por razones de coste, no pueden equiparse individualmente con sensores de nivel.﻿
Tanques almacenados horizontalmente. Aquí, un pequeño cambio en el nivel de llenado ya provoca un gran cambio en el volumen, y el movimiento inherente (salpicaduras) de los líquidos también puede dificultar la medición mediante sensores de nivel. Las células de carga proporcionan resultados más fiables en este caso.﻿
Tanques para material seco, donde la distribución irregular de la masa (formación de pilas, embudos, agujeros de aire, etc.) puede hacer que la medición de la superficie sea incorrecta. Con este tipo de tanques o silos, las sondas de nivel continuas clásicas a menudo tampoco son posibles debido a su tamaño/altura.﻿

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