Los sensores y analizadores de aceite se utilizan en aplicaciones automotrices e industriales para recopilar o enviar información valiosa. Pueden abarcar desde un simple indicador de nivel de aceite de flotador hasta un complejo contador de partículas láser en línea, y todos los demás. Este artículo describirá los diferentes tipos de sensores de nivel de aceite, desmitificará su funcionamiento y explicará los resultados que ofrecen al usuario.
Sensores mecánicos
El sensor mecánico es el sensor de nivel más simple y ampliamente utilizado. El principio de los sensores de nivel magnéticos, mecánicos, de cable y de flotador consiste en la apertura o el cierre de un interruptor mecánico, ya sea por contacto directo con el interruptor o por la operación magnética de un sensor de láminas.
En los sensores de flotador de accionamiento magnético, la conmutación se produce cuando un imán permanente sellado dentro de un flotador sube o baja hasta el nivel de activación. En un flotador de accionamiento mecánico, la conmutación se produce como resultado del movimiento de un flotador contra un microinterruptor.
La elección del material del flotador también está influenciada por los cambios inducidos por la temperatura en la gravedad específica y la viscosidad; dichos cambios afectan directamente la flotabilidad.
No utilice sensores de flotador con aceites muy viscosos (espesos), con tendencia a formar lodos y barnices, o muy contaminados. Otras tecnologías de detección son más adecuadas para estas aplicaciones.
Una aplicación especial de los sensores de flotador es la determinación del nivel de interfase en sistemas de separación de aceite y agua. Se pueden utilizar dos flotadores, cada uno dimensionado para adaptarse a la gravedad específica del aceite por un lado y del agua por el otro.
Otra aplicación especial de un interruptor de flotador de vástago es la instalación de sensores de temperatura o presión para crear un sensor multiparamétrico. Los interruptores de flotador magnéticos son populares por su simplicidad, confiabilidad y bajo costo.
Sensores neumáticos
Utilice sensores de nivel neumáticos en condiciones peligrosas, sin suministro eléctrico o con restricciones de uso, y en aplicaciones con lodos o pulpas densos. Dado que la compresión de una columna de aire contra un diafragma se utiliza para accionar un interruptor, el líquido del proceso no entra en contacto con las piezas móviles del sensor.
Estos sensores son adecuados para líquidos altamente viscosos, como la grasa. Esto ofrece la ventaja adicional de ser una técnica relativamente económica para la monitorización de nivel en un sistema de lubricación.
Sensores ultrasónicos
Utilice sensores de nivel ultrasónicos para la detección de nivel sin contacto de líquidos altamente viscosos, así como de sólidos a granel. Los sensores emiten ondas acústicas de alta frecuencia (20 a 200 kilohertz) que se reflejan en el transductor emisor, que las detecta.
La turbulencia, la espuma, el vapor, las nieblas químicas (vapores) y los cambios en la concentración del material de proceso también afectan la respuesta del sensor ultrasónico. La turbulencia y la espuma impiden que la onda sonora se refleje correctamente en el sensor.
El vapor, las nieblas y los vapores químicos distorsionan o absorben la onda sonora. Las variaciones de concentración provocan cambios en la cantidad de energía de la onda sonora que se refleja en el sensor. Utilice pozos tranquilizadores y guías de onda para evitar errores causados por estos factores.
Se requiere un montaje adecuado del transductor para garantizar la mejor respuesta al sonido reflejado. Además, el tanque debe estar relativamente libre de obstáculos como soldaduras, soportes o escaleras para minimizar los falsos retornos y la consiguiente respuesta errónea. La mayoría de los sistemas modernos cuentan con un procesamiento de eco lo suficientemente inteligente como para que los cambios de ingeniería sean prácticamente innecesarios, excepto cuando una intrusión bloquea la línea de visión del transductor hacia el objetivo.
El requisito de circuitos de procesamiento electrónico de señales permite convertir el sensor ultrasónico en un dispositivo inteligente. Los sensores ultrasónicos pueden diseñarse para proporcionar control de nivel, monitorización continua o ambos. Gracias a la presencia de un microprocesador y a un consumo de energía relativamente bajo, también es posible la comunicación en serie con otros dispositivos informáticos, lo que la convierte en una técnica idónea para ajustar la calibración y el filtrado de la señal del sensor, la monitorización inalámbrica remota o las comunicaciones en red de la planta.
En resumen, el sensor ultrasónico goza de gran popularidad debido a la poderosa combinación de bajo precio y alta funcionalidad.
Sensores conductivos
Dado que la mayoría de los aceites tienen propiedades aislantes, los sensores de nivel conductivos no son la mejor opción. Sin embargo, muchos líquidos industriales son conductores, por lo que estos sensores se incluyen en este artículo.
Los sensores de nivel conductivos son ideales para la detección de nivel puntual de una amplia gama de líquidos conductores, como el agua, y son especialmente adecuados para líquidos altamente corrosivos como sosa cáustica, ácido clorhídrico, ácido nítrico, cloruro férrico y líquidos similares.
Para líquidos conductores corrosivos, los electrodos del sensor deben estar fabricados con titanio, Hastelloy B o C, o acero inoxidable 316, y aislados con espaciadores, separadores o soportes de materiales cerámicos, de polietileno o de teflón. Según su diseño, se pueden utilizar varios electrodos de diferentes longitudes con un mismo soporte.
Dado que los líquidos corrosivos se vuelven más agresivos a medida que aumentan la temperatura y la presión, tenga en cuenta estas condiciones extremas al especificar estos sensores.
Los sensores de nivel conductivos utilizan una fuente de alimentación de bajo voltaje y corriente limitada que se aplica a través de electrodos separados. La fuente de alimentación se adapta a la conductividad del líquido; las versiones de mayor voltaje están diseñadas para funcionar en medios menos conductores (de mayor resistencia).
La fuente de alimentación suele incorporar algún tipo de control, como control de bomba alterna o de alta-baja presión. Un líquido conductor en contacto con la sonda más larga (común) y una sonda más corta (retorno) completa un circuito conductor.
Los sensores conductivos son extremadamente seguros porque utilizan voltajes y corrientes bajos. Dado que la corriente y el voltaje utilizados son inherentemente bajos, por razones de seguridad personal, la técnica también puede ser intrínsecamente segura para cumplir con las normas internacionales para condiciones peligrosas.
Las sondas conductivas tienen la ventaja adicional de ser dispositivos de estado sólido y son muy fáciles de instalar y usar. En algunos líquidos y aplicaciones, el mantenimiento puede ser un problema. La sonda debe seguir siendo conductiva. Si la acumulación la aísla del medio, dejará de funcionar correctamente. Una simple inspección de la sonda requerirá un ohmímetro conectado a la sonda sospechosa y a la referencia de tierra.
Construir sobre la base de conocimientos
Existen muchas otras técnicas y tecnologías que se utilizan para monitorear los niveles de los tanques, pero los dispositivos tratados en este artículo serán los más frecuentes en casi todas las plantas.
Espero que este artículo les brinde una mejor base sobre los diferentes tipos de sensores utilizados. Como siempre, si desean más información o profundizar en este tema, no duden en contactarme.
La tecnología de sensores reduce los costos y el tiempo de inactividad
Los sensores de condición de fluidos, que pueden rastrear diversas métricas de condición de fluidos, como la viscosidad, la conductividad y la constante dieléctrica, proporcionan la capacidad de monitoreo continuo necesaria para garantizar el funcionamiento ininterrumpido de la maquinaria. Lea un artículo exploratorio sobre este tema de SenGenuity en www.machinerylubrication.com. Acceda a éste escribiendo «SenGenuity» en el cuadro de búsqueda.
Jeremy Wright, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América