Monitoreo de nivel hidrostático de tanques en base piezorresistiva
La medición de la presión hidrostática es uno de los métodos más confiables y simples para monitorear el nivel de llenado en tanques que transportan líquido. A continuación, explicamos cómo funciona el monitoreo de nivel hidrostático y qué deben considerar los usuarios aquí.
En la medición de nivel hidrostático, se debe medir el nivel de llenado de un líquido en un recipiente. En este caso, se mide la fuerza del peso que actúa sobre el transductor de presión instalado en el fondo del contenedor. La fuerza de peso en este contexto se denomina columna de líquido. Aumenta en proporción al nivel de llenado y actúa como presión hidrostática en el instrumento de medición. La gravedad específica del fluido siempre debe tenerse en cuenta en el monitoreo del nivel hidrostático. Por tanto, la altura de llenado se calcula con la siguiente fórmula:
h = p / sg
En esta fórmula, h representa la altura de llenado, p la presión hidrostática en la base del tanque y sg es la gravedad específica del líquido.
La cantidad real de fluido no juega ningún papel en la monitorización del nivel hidrostático, ya que solo la altura de llenado es decisiva. Esto significa que la presión hidrostática es idéntica en un tanque de 200 litros que se estrecha hacia su base y en un tanque de lados rectos que contiene 150 litros de líquido, siempre que el líquido y la altura de llenado sean idénticos (3 metros, por ejemplo).
La aplicación más simple de la medición de la presión hidrostática es cuando el líquido en cuestión es agua, ya que aquí se puede descartar por completo la gravedad específica. Cuando se trata de un fluido que no es agua, el transmisor de presión debe escalarse correspondientemente para compensar la gravedad específica de ese líquido. Una vez hecho esto, se puede determinar el nivel de llenado, como con el agua, mediante la presión hidrostática en el fondo del tanque. Se vuelve más complicado cuando se utilizan diferentes líquidos en un solo tanque. En este caso, no solo se debe medir la presión hidrostática en el fondo del tanque, sino también la gravedad específica del fluido respectivo. Dejaremos de lado el último caso en este punto y en su lugar consideraremos la medición de la presión hidrostática tanto en tanques cerrados como abiertos.
Medición de presión hidrostática en tanques abiertos y cerrados
Con tanques abiertos, no importa si están sobre el suelo o dentro de él, siempre que tengan una abertura que proporcione una presión de aire equilibrada dentro y fuera del tanque. La medición de la presión hidrostática se puede realizar sin más ajustes en el fondo del tanque. Si la medición en el fondo del tanque no es posible, el nivel de llenado también se puede encontrar por medio de una sonda sumergible , que se alimenta al tanque con un cable desde arriba.
En tanques cerrados, a menudo prevalecen presiones de gas más altas que en la atmósfera que rodea el tanque. Esta capa de gas sobre el líquido aumenta la presión sobre el propio líquido. Como resultado, el líquido puede fluir más rápidamente y también hay menos pérdidas debido a la evaporación. Por lo tanto, los tanques sellados al aire ambiente se utilizan frecuentemente en las industrias petrolera y química. La capa de gas que empuja el líquido hacia abajo también actúa indirectamente sobre el transductor de presión en el fondo del tanque y, por lo tanto, debe tenerse en cuenta para determinar el nivel de llenado correcto (un nivel de llenado superior al real se indicaría mediante este presión). En contenedores cerrados, por lo tanto, deberían medirse dos presiones: la presión del gas y la presión en el fondo del tanque. La presión hidrostática del fluido resulta de la diferencia entre la presión de gas medida y la presión medida en la base. Esta diferencia se puede convertir en una indicación del nivel de llenado del tanque. Para este tipo de aplicación, generalmente se utiliza un sensor de presión diferencial.
Observaciones finales
En el control del nivel hidrostático de los tanques, siempre se deben considerar dos factores: el tipo de fluido y el tipo de tanque. La aplicación más sencilla sería la monitorización de los niveles de agua en tanques abiertos, ya que no es necesario realizar ajustes para esta constelación. Sin embargo, si se trata de un líquido diferente, entonces también debe tenerse en cuenta la gravedad específica de ese líquido. Además, debe seleccionarse un instrumento de medición que pueda soportar las propiedades del medio en cuestión. Mientras que para la mayoría de los líquidos el acero inoxidable es suficiente como material de carcasa, los medios altamente corrosivos también pueden requerir diferentes materiales.
