Este artículo analiza el principio de funcionamiento de los transmisores de nivel de capacitancia y cómo se pueden usar para la medición de nivel. Sin embargo, para hacer buenas migas, primero echaremos un vistazo a un problema más general de la industria de la automatización.

Para la mayoría de las variables en la automatización de procesos, hay muchos principios para elegir. Cada proveedor resaltará un producto utilizando un determinado principio y posiblemente le dirá que evite otros por esta o aquella razón.

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Dejando de lado el bombo, debe tener en cuenta que el mejor dispositivo para su aplicación trasciende la precisión o el precio. Por supuesto, su proceso necesita un dispositivo preciso, estable y de larga duración. Y no quieres pagar demasiado por ello. Pero su empresa también necesita asistencia local, servicio rápido o asistencia remota del proveedor. Todos estos factores contribuyen a lo que será la solución adecuada para su aplicación.

Casos de uso de transmisores de nivel de capacitancia

Después de haber pasado un tiempo en este negocio, tendrá una buena idea de qué dispositivos funcionarán mejor en su proceso. Por ejemplo, si necesitas el nivel en un tanque de helado, entonces querrás un dispositivo sin contacto. De esta manera, reducirá el riesgo de contaminación y evitará ciertos tipos de conexiones de proceso. Tiene sentido, ¿verdad?

Sin embargo, la mayoría de los tanques de helado de hoy en día utilizan transmisores de presión con conexiones al ras y aprobaciones higiénicas. Porque a pesar de que una solución sin contacto como un radar de espacio libre se ve mejor para el proceso, la industria generalmente utiliza transmisores diseñados para aplicaciones alimentarias.

El dispositivo de presión funcionará bien, pero si tiene una densidad de producto inestable, puede afectar las lecturas. Un cambio en la densidad aumentará el margen de error y reducirá la precisión. Si elige un radar de espacio libre, la densidad no afectará la medición.

Pero espera, se podría decir. Esos tanques suelen tener agitadores, y esos dispositivos de radar de interrupción, ¿verdad? No exactamente. Sí, la mayoría de estos tanques tendrán agitadores. Sin embargo, el helado tiene una constante dieléctrica alta que niega ese efecto. Genial, ¿no?

Como mencioné en un boletín anterior, no he visto muchos transmisores de nivel de capacitancia en el campo. Aunque el principio no es nuevo, no encontrará estos dispositivos en todas partes. Si tiene un producto no conductor, tendrá que calibrar el cero y el intervalo con el tanque vacío y lleno. Si tiene un medio conductor más alto, entonces la calibración de fábrica debería funcionar.

Por el lado positivo, estos dispositivos flexibles funcionan en medios no conductores y conductores. Sin embargo, tiene un rango de entre 1 y 100 micro-siemens por centímetro donde estos dispositivos no funcionan tan bien. Y el transmisor de nivel de capacitancia debe hacer contacto con el producto, lo que los coloca detrás de otras tecnologías. De todos modos, veamos cómo funciona el dispositivo.

El principio de funcionamiento de los transmisores de nivel de capacitancia

Como dice en su nombre, los transmisores de nivel de capacitancia funcionan como un condensador. La sonda actúa como una de las placas del condensador y la pared del recipiente metálico como la segunda. Llamamos al medio que separa estas placas el material aislante (constante dieléctrica, K). La capacitancia, o capacidad de almacenamiento, del condensador (C) depende de las áreas de la placa (A), su distancia entre sí (d) y la constante dieléctrica (E).

C= E (K A / d)

  • C = capacitancia en picofaradio (pF)
  • E= constante
  • K = constante dieléctrica relativa
  • A= área efectiva de las placas
  • d= distancia entre las placas

Cuando tiene un tanque con el nivel al cero por ciento, solo tiene aire como material aislante. A medida que el producto comienza a llenar el recipiente, ese material cambiará a líquido o sólido, cambiando así la capacitancia. Por lo tanto, la capacitancia medida por el sensor es directamente proporcional al nivel del tanque.

Este principio puede funcionar en muchas condiciones de proceso, como lodos, espumas, altas presiones y más. Y el valor dieléctrico determinará si debe usar una sonda parcial o totalmente aislada. Por ejemplo, en un transmisor de nivel de capacitancia que mide un valor de hasta 5, puede usar una sonda parcialmente aislada. Pero si el valor es superior a 5, debe implementar una sonda completamente aislada.

Recuerde, necesita dos platos. Por lo general, tiene la sonda del sensor como una y la pared del recipiente metálico como la otra. Sin embargo, todavía puede usar este principio en un recipiente de plástico. Solo necesita un tubo concéntrico en el tanque o un sensor con electrodos de doble varilla.

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Interruptores de nivel y medición de nivel continuos

Este principio se aplica a los interruptores de nivel y medición continuos. Cuando tiene una medición continua, la sonda debe cubrir todo el rango de medición. Con un interruptor de nivel, la varilla instalada solo detecta el nivel en un área en particular.

Muchos proveedores ofrecen estas soluciones en el mercado: Endress + Hauser, VEGA, OMEGA, Siemens y otros. Dependiendo del proveedor, es posible que tenga que obtener un modelo para líquidos o sólidos, con material total o parcialmente aislado, en PE, PTFE, PFA y más.

Conclusión

Los transmisores de nivel de capacitancia son simples pero flexibles. Si necesita calibrar el dispositivo en el campo para medios no conductores, es posible que tenga un poco de dificultad. Pero en medios conductores, se instala con bastante facilidad. Amplíe un dispositivo y compare sus ventajas y desventajas con otros para decidir cuál es el mejor para su proceso.

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Este video explica en detalle la medición de nivel con transmisores de nivel de capacitancia:

Si desea obtener más información sobre la medición de nivel con transmisores de nivel de capacitancia, puede ponerse en contacto con nuestros ingenieros y estaremos encantados de ayudarle.

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