Elementos electroneumticos.Tanto los controles neumticos como los electroneumticos tienen una seccin de potencia neumtica (Vase Fig. 1.1 y Fig. 1.2). La seccin de control de seales vara segn el tipo. En un control neumtico se utilizan componentes de mando neumticos, es decir, varios tipos de vlvulas, secuenciadores, barreras de aire, etc. En un control electroneumtico, la seccin de control se realiza con componentes elctricos, por ejemplo, con pulsadores de entrada elctricos, detectores de proximidad, rels o con un control lgico programable.Las vlvulas distribuidoras forman el interface entre la seccin de con-trol de seales y la seccin de potencia neumtica en ambos tipos de control.

Fig. 1.1 Flujo de seales y componentes de un sistema de control neumtico.

Fig. 1.2 Flujo de seales y componentes de un sistema de control electroneumtico.

Los elementos electromecnicos de presin utilizan un elemento mecnico combinado con un transductor elctrico, que genera la correspondiente seal elctrica. El elemento mecnico consiste en un tubo Bourdon, espiral, hlice, diafragma, fuelle o una combinacin de los mismos que a travs de un sistema de palancas convierte la presin en una fuerza o en un desplazamiento mecnico. Los elementos electromecnicos se clasifican segn el principio de funcionamiento en los siguientes tipos: resistivos, magnticos, capacitivos, extensomtricos y piezoelctricos.Los elementos resistivos estn constituidos de un elemento elstico (tipo Bourdon o cpsula) que vara la resistencia de un potencimetro en funcin de la presin. El potencimetro puede adoptar la forma de un slo hilo continuo, o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistencia.

Fig. 1.3 Elemento resistivoEl movimiento del elemento de presin se transmite a un brazo mvil aislado que se apoya sobre el potencimetro de precisin. ste est conectado a un circuito de puente de Wheatstone.Un puente de Wheatstone Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos estn constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia de bajas medidas.Los elementos de inductancia variable utilizan el transformador diferencial variable lineal (LVDT = Linear Variable Diferencial Transformer) que proporciona una seal en c.a. proporcional al movimiento de una armadura de material magntico situada dentro de un imn permanente o una bobina que crea un campo magntico. Al cambiar la posicin de la armadura, por un cambio en la presin del proceso, vara el flujo magntico. Esta variacin del flujo da lugar a una corriente inducida en la bobina que es, por tanto, proporcional al grado de desplazamiento de la armadura mvil.Los elementos de reluctancia variable se basan en el desplazamiento mecnico, debido a la presin, de un ncleo magntico situado en el interior de una o dos bobinas. Estas bobinas estn conectadas a un puente de c.a. y la tensin de salida es proporcional a la presin del fluido. El sensor est conectado a un puente alimentado por una tensin alterna de frecuencias entre 1 KHz a 10 KHz. La variacin de la reluctancia magntica produce una modulacin de inductancia efectiva que es funcin de la presin del fluido. Los elementos capacitivos se basan en la variacin de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicacin de presin. La placa mvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo, se tienen dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheatstone alimentados con corriente alterna.

Fig 1.5 Transductor de reluctancia variable.

Fig 1.6 Transductor capacitivo.Los elementos de galgas extensiomtricas se basan en la variacin de longitud y de dimetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensin mecnica por la accin de una presin. Existen dos tipos de galgas extensiomtricas, galgas cementadas, formadas por varios bucles de hilo muy fino que estn pegados a una hoja base de cermica, papel o plstico, y galgas sin cementar, donde los hilos de resistencia descansan entre un armazn fijo y otro mvil bajo una ligera tensin inicial. La aplicacin de presin estira o comprime los hilos, segn sea la disposicin que el fabricante haya adoptado, modificando la resistencia de los mismos. Las galgas extensiomtricas tienen una respuesta frecuencial excelente y pueden utilizarse en medidas estticas y dinmicas. No son influidas por campos magnticos, pero presentan una seal de salida dbil, son muy sensibles a vibraciones y tienen una estabilidad dudosa a lo largo del tiempo de funcionamiento.Los elementos piezoelctricos son materiales cristalinos que, al deformarse fsicamente por la accin de una presin, generan un potencial elctrico. Dos materiales tipicos en los transductores piezoelctricos son el cuarzo y el titanato de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150 C en servicio continuo y de 230 C en servicio intermitente. Son elementos ligeros, de pequeo tamao y de construccin robusta. Su seal de respuesta a una variacin de presin es lineal y son adecuados para medidas dinmicas, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un milln de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios en la temperatura y de experimentar deriva en el cero y precisar ajuste de impedancias en caso de fuerte choque. Asimismo, su seal de salida es relativamente dbil, por lo que precisan de amplificadores y acondicionadores de seal que pueden introducir errores en la medicin. Los elementos de pelcula delgada son sensores piezoresistivos, adecuados para presiones superiores a 25 bar, que consisten en membranas cubiertas con una capa de resistencia, cuyo valor cambia con la aplicacin de presin. La membrana de acero inoxidable con ene una capa de aislamiento de SiO2 de un espesor de 4-6 mm. Sobre dicha capa de resistencia se cauterizan las bandas extensiomtricas y se van depositando otras capas, todo ello utilizando la tecnologa de pelcula delgada. La deformacin de la membrana es mnima, del orden de micras, por lo que posee buenas caractersticas dinmicas. Las bandas en nmero de cuatro se conectan a un puente de Wheatstone.

Fig. 1.6 Diagrama de un elemento piezoelctrico.

Elementos electrnicos de vaco.Los elementos electrnicos de vaco se emplean para la medida de alto vaco, son muy sensibles y se clasifican en los siguientes tipos: Medidor McLeod. Mecnicos Tubo Bourdon, fuelle y diafragma. Propiedades de un gas Conductividad trmica. Trmicos Termopar, Pirani, bimetal. Ionizacin Filamento caliente, ctodo fro.

El medidor McLeod se utiliza como aparato primario de calibracin de los restantes instrumentos. Se basa en comprimir una muestra del gas de gran volumen conocido a un volumen ms pequeo y a mayor presin mediante una columna de mercurio en un tubo capilar de volumen conocido. La presin del gas se deduce aplicando la ley de Boyle-Mariotte. Su intervalo de medida es de 1 a 10-4 mm Hg. Debido a la compresin que se realiza en la medida no puede utilizarse para vapores.

Fig. 2.1 Medidor McLeadEl tubo Bourdon combina la medida de presin y vaco con la escala dividida en dos partes, a la izquierda el vaco (cm de Hg y pulgadas de mercurio) y a la derecha Kg/cm2 (bar) y psi.

Fig 2.1 Tubo de Bourdon de medida de presin y vaco.

Los elementos mecnicos de fuelle y de diafragma trabajan en forma diferencial entre la presin atmosfrica y la del proceso. Pueden estar compensados con relacin a la presin atmosfrica y calibrados en unidades absolutas. Al ser dispositivos mecnicos, las fuerzas disponibles a presiones del gas muy bajas son tan pequeas que estos instrumentos no son adecuados para la medida de alto vaco, estando limitados a valores de 0,00001 mm Hg abs. Pueden llevar acoplados elementos elctricos del tipo de galga extensiomtrica o capacitivos.

Fig. 2.2 Medidor de vaco de capacitancia con diafragma.Los aparatos basados en las propiedades de un gas miden la conductividad trmica o la viscosidad. Estos parmetros varan de forma no lineal con la presin y dependen de la composicin del gas, por lo que son inexactos. Trabajan entre 100 mm Hg abs y 0,0001 mm Hg abs. Los elementos trmicos se basan en el principio de la proporcionalidad entre la energa disipada desde la superficie caliente de un filamento calentado por una corriente constante y la presin del gas ambiente cuando el gas est a bajas presiones absolutas. Son el elemento trmico de termopar, el elemento Pirani y el elemento bimetlico.

Fig. 2.3 Transductores trmicos.El elemento de termopar mide presiones entre 10 mm Hg y 0,001 mm Hg mediante la medicin de las tensiones generadas en una serie de termopares soldados a un filamento caliente expuesto al gas. El filamento alcanza una temperatura de equilibrio que viene determinada por la cantidad de energa extrada del gas. A presiones ms altas, ms molculas del gas chocan contra el filamento y extraen ms energa que a bajas temperaturas, con lo cual aumenta la f.e.m. del termopar. En el elemento Pirani, dos filamentos de platino (referencia y medida) forman parte de dos brazos de un puente de Wheatstone. El filamento de referencia est inmerso en un gas conocido a presin constante, mientras que el filamento de medida est expuesto al gas a valorar. Los filamentos se calientan a travs del puente y se mantienen a una temperatura constante. Las molculas del gas que chocan contra el elemento de medida extraen energa que es detectada y sustituida por el circuito de realimentacin. Cubren el intervalo de presiones de 10 mm Hg a 10-5 mm Hg.El elemento de conveccin tiene la misma estructura que el de termopar o el Pirani, con la diferencia de que la conveccin natural de los gases extrae el calor del filamento caliente. Intervalo de medida de 10 mm Hg a 1 atmsfera. Los elementos de ionizacin se basan en la formacin de los iones que se producen en las colisiones que existen entre molculas y electrones (o bien partculas alfa en el tipo de radiacin). La velocidad de formacin de estos iones, es decir la corriente inica, vara directamente con la presin. Los forman el elemento de filamento caliente y el elemento de ctodo fro. Cubren el intervalo desde 10-4 y 10-9 mm Hg abs. Los elementos de ctodo (filamento) caliente (Bayard/Alpert (B-A) and Schulz-Phelps (S-P)) emiten electrones termoinicos que ionizan las molculas de gas residual contra las que chocan. La corriente al colector (150 V) vara con la densidad del gas, es decir con el nmero de molculas por unidad de volumen (cc), lo que es una medida directa de la presin del gas.

Fig 2.4 Elementos de ionizacin.Los elementos de ctodo (filamento) fro estn basados en una descarga mantenida por un campo magntico externo que fuerza a los electrones a seguir una trayectoria en hlice con una alta probabilidad de ionizar el gas residual. El nmero de iones captados determina la presin del gas. Uno de los modelos es el llamado magnetrn invertido que puede medir de 1 a 10-11 mm Hg abs, si bien, su puesta en marcha a baja presin puede ser de horas o das. Analizadores de gas residual son espectrmetros especiales de masa que se sitan en una cmara al vaco y que trabajan en el valor de 10-4 mm Hg abs.

Medicin de nivelEn la industria, la medicin de nivel es muy importante, tanto desde el punto de vista del funciona-miento correcto del proceso como de la consideracin del balance adecuado de materias primas o de productos finales. La utilizacin de instrumentos electrnicos con microprocesador en la medida de otras variables, tales como la presin y la temperatura, permite aadir "inteligencia" en la medida del nivel, y obtener exactitudes en la lectura altas, del orden del 0,2%, en el inventario de materias primas o finales o en transformacin en los tanques del proceso.Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de lquidos y de slidos, que son dos mediciones claramente diferenciadas.Medidores de nivel de lquidos.Los medidores de nivel de lquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de lquido sobre una lnea de referencia, bien la presin hidrosttica, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio lquido contenido en el tanque del proceso, bien aprovechando caractersticas elctricas del lquido o bien utilizando otros fenmenos. Los aparatos que miden el nivel aprovechando la presin hidrosttica son: Medidor manomtrico Medidor de tipo burbujeo Medidor de presin diferencial de diafragma El empuje producido por el propio lquido lo aprovecha el medidor de desplazamiento. Los instrumentos que utilizan las caractersticas elctricas del lquido son: Medidor resistivo/conductivo Medidor capacitivo Medidor ultrasnico Medidor de radar o microondas Medidor de radiacin Medidor de lserY los que se basan en otros fenmenos: Medidor ptico VibratorioInstrumentos de medida directa.El medidor de sonda consiste en una varilla o regla graduada de la longitud conveniente para introducirla dentro del depsito. La determinacin del nivel se efecta por lectura directa de la longitud mo-jada por el lquido. En el momento de la lectura el tanque debe estar abierto a presin atmosfrica. Se uliza, generalmente, en tanques de fuel-oil o gasolina.

Fig. 3.1 Medidor de sondaOtro medidor consiste en una varilla graduada con un gancho que se sumerge en el seno del lquido y se levanta despus hasta que el gancho rompe la superficie del lquido. La distancia desde esta superficie hasta la parte superior del tanque representa indirectamente el nivel. Se emplea en tanques de agua a presin atmosfrica. Otro sistema parecido es el medidor de cinta graduada y plomada, representado en la figura 3.1c, que se emplea cuando es difcil que la regla graduada tenga acceso al fondo del tanque. Se lanza la cinta con la plomada hasta que toca la superficie del lquido o hasta que toca el fondo del tanque. La marca del lquido en la cinta indica el nivel. El nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metlicos y cerrados por prensaestopas que estn unidos al tanque, generalmente, mediante tres vlvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape del lquido, en caso de rotura del cristal, y una de purga (Fig. 3.2).El nivel de cristal normal (Fig. 3.2a) se emplea para presiones de hasta 7 bar. A presiones ms elevadas el cristal es grueso, de seccin rectangular y est protegido por una armadura metlica (Fig. 3.2b). En otro tipo de medidor de nivel la lectura del nivel se efecta con un cristal a reflexin o bien por transparencia. En el primer caso, que puede verse en la Fig. 3.2c, el vidrio en contacto con el lquido est provisto de ranuras longitudinales que actan como prismas de reflexin indicando la zona de lquido con un color oscuro casi negro y la zona superior en contacto con el vapor de color claro. En la lectura por transparencia (Fig. 3.2d) empleada para apreciar el color, caractersticas del lquido, ste est contenido entre dos placas de vidrio planas y paralelas que permiten ver directamente el nivel, mejorndose la apreciacin visual al acoplar una lmpara de iluminacin al sistema.

Fig 3.2 Nivel de cristal.Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por las caractersticas del lquido que miden, impidiendo que el nivel pueda apreciarse claramente. Entre los lquidos que presentan este inconveniente figuran el caramelo y los lquidos pegajosos. El nivel de vidrio slo permite una indicacin local, si bien pueden emplearse espejos para lectura a distancias limitadas o bien utilizar cmaras de televisin para mayores distancias de transmisin. Su ventaja principal es la gran seguridad que ofrece en la lectura del nivel del lquido pudiendo controlar con ellos la lectura de los otros tipos de aparatos de nivel. Se utilizan niveles de vidrio con camisa para calefaccin o refrigeracin en el caso de productos muy viscosos o voltiles o cuando las temperaturas de proceso son inferiores a 0 C. Los instrumentos de flotador (Fig. 3.3) consisten en un flotador situado en el seno del lquido y conectado al exterior del tanque indicando directamente el nivel. La conexin puede ser directa, magntica o hidrulica. El flotador conectado directamente est unido por un cable que desliza en un juego de poleas a un ndice exterior que seala sobre una escala graduada. Es el modelo ms antiguo y el ms utilizado en tanques de gran capacidad, tales como los de fuel-oil y gas-oil. Tiene el inconveniente de que las partes mviles estn expuestas al fluido y pueden romperse, y de que el tanque no puede estar sometido a presin. Adems, el flotador debe mantenerse limpio. La escala est graduada de forma inversa, es decir, cuando el tanque est lleno, el ndice exterior est en la parte inferior de la escala y seala el 100% del nivel, y cuando est vaco seala el 0% con el ndice situado en la parte superior.El indicador de nivel magntico se basa en el seguimiento magntico de un flotador que desliza por un tubo gua y que con ene un potente electroimn. Hay dos modelos bsicos: 1. Flotador tubo gua situados verticalmente en el interior del tanque. Dentro del tubo, una pieza magntica sigue al flotador en su movimiento y mediante un cable y un juego de poleas arrastra el ndice de un instrumento situado en la parte superior del tanque. El instrumento puede, adems, incorporar un transmisor neumtico, electrnico o digital. Su repetibilidad es de 0,01 o 0,4 mm.2. Flotador que desliza a lo largo de un tubo gua sellado acoplado externamente al tanque. El flotador contiene un potente imn y, en la parte externa, hay un tubo de vidrio no poroso hermticamente sellado, dotado de un indicador fluorescente o de pequeas cintas magnticas que siguen el campo magntico del flotador.

Fig. 3.3 Instrumentos de nivel de flotador directo y magntico.A medida que el nivel sube o baja las cintas giran y, como tienen colores distintos en su anverso y reverso, visualizan directamente el nivel del tanque. El instrumento puede tener interruptores de alarma y transmisor incorporados. Se utilizan en sustitucin de los niveles de vidrio cuando se dan algunas de las siguientes condiciones:a) La presin es superior a 25 bar. b) Existe la probabilidad de rotura del vidrio por las condiciones de los lquidos (caso de altas presiones, muy bajas temperaturas, etc.).c) Es preciso evitar el escape de gases txicos, lquidos inflamables, etc.d) Los depsitos o tanques a medir estn enterrados, o bien cuando es necesario ver el nivel a distancia.e) Los lquidos son sucios o viscosos (asfaltos, residuos de vaco, crudos, etc.).Estos instrumentos son adecuados en la medida de niveles en tanques abiertos y cerrados a presin o al vaco, y son independientes del peso especfico del lquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo gua por un eventual depsito de los slidos o cristales que el lquido pueda contener y, adems, los tubos gua muy largos pueden daarse ante olas bruscas en la superficie del lquido o ante la cada violenta del lquido en el tanque. Su exactitud es de 0,5%.Instrumentos basados en caractersticas elctricas del lquido.El medidor de nivel conductivo o resistivo (Fig. 3.5) consiste en uno o varios electrodos y un circuito electrnico que excita un rel elctrico o electrnico al ser los electrodos mojados por el lquido. Este debe ser lo suficientemente conductor como para excitar el circuito electrnico, y de este modo el aparato puede discriminar la separacin entre el lquido y su vapor, tal como ocurre, por ejemplo, en el nivel de agua de una caldera de vapor. La impedancia mnima es del orden de los 25 MW/cm, y la tensin de alimentacin entre los electrodos y el tanque es alterna para evitar fenmenos de oxidacin en las sondas, por causa del fenmeno de la electrlisis.

Fig. 3.5 Medidor de nivel resistivo.El rel electrnico dispone de un temporizador de retardo que impide su enclavamiento ante una ola del nivel del lquido o ante cualquier perturbacin momentnea, o bien en su lugar se disponen dos electrodos poco separados enclavados elctricamente en el circuito. El instrumento se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, y con la sensibilidad ajustable permite detectar la presencia de espuma en el lquido.

Medidor de nivel de ultrasonidos.El sistema ultrasnico de medicin de nivel (Fig. 3.6) se basa en la emisin de un impulso ultrasnico a una superficie reflectante y la recepcin del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captacin del eco depende del nivel del tanque.Si el sensor se coloca en el fondo del tanque, enva un impulso elctrico que es convertido mediante un transductor (cristal piezoelctrico) a un impulso ultrasnico de corta duracin, que es transmitido a travs de la pared del tanque hacia el lquido. El impulso se refleja en la superficie del lquido y retorna hasta el transductor ultrasnico.El mtodo ultrasnico tambin es til para determinar si en un tanque o una tubera hay o no lquido, ya que el tipo de eco es distinto. En otra aplicacin, el transductor est montado en la pared del tanque y dirige el impulso hacia arriba en un ngulo determinado y el receptor se encuentre en la misma pared, pero ms arriba, con lo que el sistema permite captar la existencia de lquido a una cierta altura del tanque, siendo la aplicacin ms til en la deteccin en el nivel superior y en el fondo del tanque.

Fig. 3.6 Medidor ultrasnico.

Medidor de nivel de radar.El sistema de radar de microondas se basa en la emisin continua de una onda electromagntica, tpicamente dentro del intervalo de los rayos X (10 GHz). El sensor est situado en la parte superior del tanque y enva las microondas hacia la superficie del lquido. Una parte de la energa enviada es reflejada en la superficie del lquido y la capta el sensor. El tiempo empleado por las microondas es funcin del nivel en el tanque.

Fig. 3.7 Medidor de nivel de radar.El sistema de medida del nivel tipo radar es adecuado para asfaltos, parafinas y productos muy densos o viscosos, que no sean homogneos y sufran estratificaciones.Las caractersticas tpicas de los medidores de radar son: Repetitividad + 1 mm. Exactitud para tanques en general + 5 mm. Exactitud para tanques de entrega de productos a facturar + 1 mm.Medidor de nivel de lser.En aplicaciones donde las condiciones son muy duras, y donde los instrumentos de nivel convencionales fallan, encuentra su aplicacin el medidor lser. Tal es el caso de la medicin de metal fundido, donde la medida del nivel debe realizarse sin contacto con el lquido y a la mayor distancia posible por existir unas condiciones de calor extremas. El sistema mide el nivel de forma parecida al medidor de nivel de ultrasonidos con la diferencia de que emplea la luz en lugar del sonido. Consiste en un rayo lser enviado a travs de un tubo de acero y dirigido por reflexin en un espejo sobre la superficie del metal fundido. La seal puede ser por impulsos o por onda continua modulada en alta frecuencia. En el primer caso, cada impulso de lser llega hasta el nivel de lquido y regresa al receptor.

Fig. 3.8 Medidor de nivel laser.

Otros fenmenosEl detector de nivel ptico opera mediante la transmisin, reflexin o refraccin de luz visible, infrarroja o lser, basndose en el principio de diferencia de ndices de refraccin entre el lquido y el gas o vapor presente en su superficie. El detector de nivel vibratorio consiste en una horquilla que vibra a su frecuencia de resonancia. Cuando la horquilla es mojada por el lquido reduce su frecuencia, con lo que un circuito electrnico cierra o abre un contacto o excita un microprocesador compatible con salida TTL o un transistor de alta potencia. El detector de nivel trmico o de dispersin trmica consiste en dos sondas de resistencia, una de las cuales se calienta y la otra est a la temperatura del proceso, con lo que proporcionan dos resistencias diferentes. Cuando no hay lquido, la diferencia es mayor y cuando aumenta el nivel y moja las dos sondas, la sonda caliente se refrigera y se reduce la diferencia de temperaturas. Un circuito electrnico convierte la diferencia de resistencias en una seal en voltios de c.c. que excitan un contacto SPDT (conmutador unipolar) o DPDT (conmutador bipolar). El instrumento tambin puede utilizarse para detectar interfases de lquidos.

Medidores de nivel de slidosEn los procesos continuos, la industria ha ido exigiendo el desarrollo de instrumentos capaces de medir el nivel de slidos en puntos fijos o de forma continua, en particular en los tanques o silos destinados a contener materias primas o productos finales.Los detectores de nivel de punto fijo proporcionan una medida en uno o varios puntos fijos determinados. Los sistemas ms empleados son el diafragma, los interruptores de nivel alto con sonda, el capacitivo, las paletas rotativas, el de vibracin y el medidor de radar de microondas. Los medidores de nivel continuo proporcionan una medida continua del nivel desde el punto ms bajo al ms alto.

Detectores de nivel de punto fijoEl detector de diafragma (Fig. 4.1) consiste en una membrana flexible que puede entrar en contacto con el producto dentro del tanque. El material del diafragma puede ser de tela, goma, neopreno o fibra de vidrio. El medidor de diafragma tiene la ventaja de su bajo coste y trabaja bien con materiales de muy diversa densidad. La exactitud es de 50 mm.

Fig. 4.1 Medidor de diafragma.El medidor capacitivo es un detector de proximidad capacitivo, dotado de un circuito oscilante RC que est ajustado en un punto crtico y que entra en oscilacin cuando se encuentra prximo al lecho del slido. El aparato se monta en el tanque, en posicin vertical o inclinada, y su sensibilidad se coloca al mnimo para evitar el riesgo de excitacin del aparato en el caso de que una mnima cantidad del slido pueda depositarse en el detector. La exactitud es de 25 mm.El detector de vibracin (Fig. 4.2) consiste en una sonda de vibracin en forma de horquilla que forma parte de un sistema resonante mecnico excitado piezoelctricamente. Cuando el material entra en contacto con la sonda amorgua su vibracin, lo que detecta el circuito electrnico actuando sobre un rel y una alarma al cabo de un tiempo de retardo ajustable. Algunos instrumentos disponen de un sistema autolimpiante que impide el bloqueo de la sonda por el producto. Es adecuado para una gran variedad de polvos, carbn, azcar, grano, cemento y arena. La exactitud es del 1%.

Fig. 4.2 Detector de vibracin.El medidor de radar de microondas, similar al de medida de nivel de lquidos, consta de una fuente de microondas, situada a un lado del recipiente, y un detector en el lado opuesto, en la misma horizontal. Cuando el producto alcanza dicha horizontal, la seal deja de recibirse y se excita una alarma. Se aplica en la deteccin de bajo nivel de slidos abrasivos.

Detectores de nivel continuosEl medidor de nivel de sondeo electromecnico, representado en la Fig. 4.3, consiste en un pequeo peso mvil sostenido por un cable, desde la parte superior del silo, mediante poleas. Un motor y un programador situados en el exterior establecen un ciclo de trabajo del peso. ste baja suavemente en el interior de la tolva hasta que choca contra el lecho de slidos. En este instante, el cable se afloja y un detector adecuado invierte el sentido del movimiento del peso con lo que ste asciende hasta la parte superior de la tolva, donde se para, repitindose el ciclo nuevamente. Un indicador exterior seala el punto donde el peso ha invertido su movimiento, indicando as el nivel en aquel momento. El instrumento se caracteriza por su sencillez, puede emplearse en el control de nivel, pero debe ser muy robusto mecnicamente para evitar una posible rotura del conjunto dentro de la tolva, lo que podra dar lugar a la posible rotura de los mecanismos de vaciado. La exactitud es del 1%.

Fig. 4.3 Medidor de sondeo electromecnico.

El medidor de nivel de bscula (Fig. 4.4) mide el nivel de slidos indirectamente a travs del peso del conjunto tolva ms producto; como el peso de la tolva es conocido, es fcil determinar el peso del producto y, por lo tanto, el nivel. La tolva se apoya en una plataforma de carga actuando sobre la palanca de una bscula o bien carga sobre otros elementos de medida neumticos, hidrulicos o elctricos (galga extensiomtrica y microprocesador).

Fig. 4.4 Medidor de bscula.

De estos elementos, uno de los ms empleados es el de galga extensiomtrica. El sistema es relativamente caro, en particular en el caso de grandes tolvas, pudiendo trabajar a altas presiones y temperaturas. Su exactitud depende del sensor utilizado, pudiendo variar del 0,5% al 1%.El medidor de nivel capacitivo (Fig. 4.5) tiene ms posibilidades de error por la mayor adherencia que puede presentar el slido en la varilla capacitiva. La lectura viene influida, adems, por las variaciones de densidad del slido. La varilla del medidor est aislada y situada verticalmente en el tanque y bien asegurada mecnicamente para resistir la cada del producto y las fuerzas generadas en los deslizamientos internos del slido.

Fig. 4.5 Medidor capacitivo.La medida est limitada a materiales, en forma granular o en polvo, que sean buenos aislantes, la presin y temperatura mximas de servicio pueden ser de 50 bar y 150 C y el aparato debe calibrarse para cada tipo de material. Su precisin es de unos 15 mm aproximadamente.El medidor de nivel de ultrasonidos (Fig. 4.6) consiste en un emisor de ultrasonidos que enva un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque. Si el nivel de slidos est ms bajo que el haz, el sistema entra en oscilacin enclavando un rel. Cuando los slidos interceptan el haz, el sistema deja de oscilar y el rel se des excita actuando sobre una alarma o sobre la maquinaria de descarga del depsito. Disponiendo el haz de ultrasonidos en direccin vertical, el instrumento puede actuar como indicacin continua del nivel, midiendo el tiempo de trnsito de un impulso ultrasnico entre la fuente emisora, la superficie del producto donde se refleja y el receptor situado en la propia fuente. Como la superficie de la mayor parte de los productos slidos reflejan, en mayor o menor grado, los ultrasonidos, el sistema es adecuado para la mayor parte de los slidos con mucho polvo, alta humedad, humos o vibraciones, y puede emplearse tanto en materiales opacos como transparentes. Sin embargo, si la superficie del material no es ntida, el sistema es susceptible de dar seales errneas. Su exactitud es de, 0,15 a, 1%, puede construirse a prueba de explosin, pudiendo trabajar a temperaturas de hasta 150 C.

Fig. 4.6 Medidor de ultrasonidos.El medidor de radar de microondas Fig. 4.7), similar al de nivel de lquidos, consta de una fuente de microondas situada en la parte superior del tanque que emite un haz de microondas que se refleja sobre el slido y es captado por un detector. El sistema es ideal en productos muy viscosos como el asfalto. Su exactitud es de 2 mm y su campo de medida puede llegar a 40 metros.

Fig. 4.7 Medidor de radar.El medidor de nivel lser (Fig. 4.8) enva impulsos desde el sensor hasta el nivel de slido y capta el impulso reflejado, calculando la distancia por la multiplicacin entre la velocidad de la luz y la mitad del tiempo que ha tardado el haz entre el emisor y el receptor del pulso, despus de reflejarse ste en la superficie del slido. Tiene la ventaja de que no hay dispersin del haz de luz (solo 0,2), no existen falsos ecos y el haz puede dirigirse hasta distancias de 75 m y a espacios tan pequeos como 25 cm2. Su exactitud es del 1%.

Fig. 4.8 Medidor laser.