Qué sensor de nivel elegir

En todos los procesos industriales que utilizan tanques, silos o depósitos de almacenamiento, es necesario conocer el nivel de su contenido o, por lo menos, detectar niveles predefinidos. Esta es la función de los interruptores de nivel y de los sensores de nivel. Aunque los dos términos son muy similares, en realidad son dos dispositivos diferentes. El interruptor realiza una medición puntual, indicando si el nivel del producto almacenado está por encima o por debajo del nivel predeterminado, mientras que el sensor hace una medición continua del nivel o altura del producto que está en el interior del depósito. El primero, por tanto, se utiliza para activar una alarma o para activar una acción en el proceso, cuando se alcanza un nivel predefinido.

Existen varias tecnologías de medición de nivel, cada una con sus ventajas y desventajas. La elección dependerá de la aplicación prevista.

Ver sensores de nivel

¿Cómo elegir un sensor de nivel?

Sensor de nivel de la marca VEGA

Para elegir la tecnología más adaptada es necesario conocer el tipo de producto que se va a medir y, en concreto, si éste es líquido, pastoso o sólido. Es importante considerar otras características del producto en cuestión; por ejemplo, si se trata de un líquido, debe tener en cuenta la posibilidad de que se forme o no espuma en su superficie.

Las tecnologías de medición de nivel pueden clasificarse en dos grupos: con contacto y sin contacto entre el sensor y el producto. Las tecnologías sin contacto son más adecuadas cuando la medición se quiere hacer en entornos extremos o medir productos agresivos. Además, tiene la ventaja de no presentar ningún riesgo de contaminación del producto.

Como para cualquier tipo de sensor, el rango de medición es un criterio importante: deberá tener en cuenta no solo el rango de medición, sino también la posición del sensor en relación con el producto. Por ejemplo, si instalamos un sensor en la parte superior de un silo y hay un metro entre este sensor y la altura máxima del producto, tenemos que sumar ese metro para calcular el rango de medición necesario.

El sensor de nivel debe ser, además, resistente a las condiciones de presión y temperatura del proceso y tener una señal de salida compatible con la cadena de medición: salida analógica o digital, visualizador o no, existencia de una salida de relé, etc.

Tipo de sensor	Tipo de fluido	Ventajas	Desventajas
Sensor de flotador	Líquidos	Medición precisa Insensible a la espuma y la viscosidad Precio asequible, exento de mantenimiento	Sensible a las ondulaciones de la superficie Rango de medición pequeño (< 1 m) Inadecuado para productos corrosivos
Hidrostático	Líquidos	Medición precisa Insensible a la espuma y la viscosidad Fácil de instalar Amplio rango de medición	Mantenimiento regular Vaciado del tanque para el montaje, el desmontaje y el mantenimiento del sensor
Sensor radar	Líquidos Sólidos Pastas	Medición sin contacto Exento de mantenimiento, fácil de instalar Medición muy precisa Rango de medición regulable Resistente a las altas temperaturas (hasta 450 °C)	Sensible a los productos conductores de la electricidad
Sensor radar guiado	Líquidos Sólidos Pastas	Medición sin contacto Medición muy precisa Insensible a las turbulencias en la superficie del producto Insensible a las condiciones ambientales Amplio rango de medición	Sensible a los productos conductores de la electricidad
Sensor por ultrasonidos	Líquidos Sólidos	Medición sin contacto Medición precisa Autolimpieza, exento de mantenimiento Amplio rango de medición Fácil de instalar	Sensible a las variaciones de temperatura Sensible a presiones y temperaturas extremas Inadecuado para productos espumosos o que liberan de polvo Sensible a los productos conductores de la electricidad
Sensor capacitivo	Líquidos Productos granulares Polvos	Fácil de instalar Resistente a temperaturas y presiones muy altas Robusto Insensible a productos viscosos y adherentes
Sensor Radiométrico	Todos tipo de fluidos	Adecuado para todas las aplicaciones Medición sin contacto Insensible a las características del producto Resistente a los productos agresivos Resistente a temperaturas y presiones extremas	Tecnología cara Mantenimiento regular

¿Por qué elegir un sensor de nivel de flotador?

Sensor de nivel de flotador de la marca WIKA

El principio de funcionamiento de un sensor de nivel de flotador es relativamente simple: un flotador se desliza en un eje vertical, siguiendo las variaciones de nivel. Para conocer el nivel del líquido, basta con medir la posición del flotador sobre el eje.

Son sensores precisos, que utilizan una técnica simple y de eficacia comprobada. La medición no se ve afectada por la viscosidad del líquido o por la presencia de espuma en su superficie. Sin embargo, es sensible a las turbulencias en la superficie del líquido, como, por ejemplo, las ondulaciones. Se trata de sensores de bajo coste y que no requieren mantenimiento regular. No obstante, no pueden ser utilizados para medir el nivel de fluidos corrosivos.

Su rango de medición, además, está limitado a la longitud del eje, que suele ser inferior a un metro.
¿Por qué elegir un sensor de nivel hidrostático ?

Sensor de nivel hidrostático de la marca BinMaster

Los sensores de nivel hidrostáticos son sensores de presión sumergibles. Miden la presión hidrostática que es proporcional a la altura del líquido sobre el sensor. Esta tecnología puede utilizarse únicamente para medir productos líquidos.

Ofrecen un amplio rango de medición y no les afecta la formación de espuma en la superficie del líquido. La medición, sin embargo, depende de la densidad del líquido y de la presión en el interior del tanque.

Es una tecnología precisa y fácil de instalar, cuyo sensor se coloca generalmente en el fondo del tanque. Se utiliza muy a menudo en la industria alimentaria y en las plantas de tratamiento de agua. Sin embargo, requiere un mantenimiento regular para eliminar los sedimentos que se van acumulando sobre la membrana y, así, evitar errores de medición. Precisamos, además, que para montar, desmontar o realizar labores de mantenimiento es necesario haber vaciado el tanque previamente.
¿Por qué elegir un sensor de nivel radar?

El sensor de nivel radar AMETEK Drexelbrook

El sensor de nivel radar se instala en la parte superior del tanque, por encima del producto. Envía microondas a la superficie del producto, que las refleja de vuelta hacia el sensor. De la medida del tiempo de tránsito entre la onda emitida y la recepción de la onda reflejada, se puede calcular la distancia entre el sensor y la superficie del producto y determinar el nivel de éste.

La principal ventaja de estos sensores es que permiten medir el nivel de cualquier tipo de producto (líquidos, pastas, sólidos, etc.), siempre y cuando no posean conductividad eléctrica. Además, son extremadamente precisos e insensibles a las propiedades del producto (temperatura, presión, densidad, etc.).

Al efectuar la medición sin contacto, estos sensores pueden ser utilizados en condiciones ambientales agresivas, para medir productos abrasivos, corrosivos, etc.

Otra ventaja de estos sensores es que se instalan por encima del nivel máximo del producto, normalmente en la parte superior del tanque, de modo que se pueden instalar y desintalar fácilmente sin necesidad de vaciar previamente el tanque, como ocurre en los sensores de nivel hidrostáticos.

Existe una variante de esta tecnología, los llamados sensores de radar de onda guiada. Su principio de funcionamiento es el mismo que el del resto de sensores de radar, con la diferencia de que las microondas son guiadas por una varilla o un cable que está sumergido en el producto. Estos sensores, por lo tanto, son menos sensibles a las turbulencias, en particular en la superficie del producto (agitación, formación de espuma, acumulación en forma cónica de gránulos, etc.) y a los elementos en el interior del depósito (elementos estructurales internos o con superficies reflectantes).
¿Por qué elegir un sensor de nivel por ultrasonidos?

Sensores de nivel por ultrasonidos de la marca Microsonic

Como los sensores de nivel radar, los sensores de nivel por ultrasonidos, o ultrasónicos, se instalan por encima del producto. Su principio de funcionamiento es además similar: el sensor emite impulsos ultrasónicos que se reflejan en la superficie del producto. Midiendo el tiempo de recorrido de la onda entre la emisión y la recepción de la onda reflejada, se puede calcular la distancia entre el sensor y la superficie del producto y, por tanto, el nivel de éste.

Esta tecnología de medición sin contacto presenta las mismas ventajas que los sensores radar, por lo que es fácil de instalar y desinstalar, sin necesidad de realizar un vaciado previo del depósito.

Pero, además, tiene una ventaja respecto a la tecnologٕía radar: las vibraciones ultrasónicas emitidas por el sensor aseguran una constante autolimpieza, evitando que el sensor se obstruya, por ejemplo, por depósitos de polvo.

Estos sensores ofrecen también un amplio rango de medición, lo que permite su utilización en numerosas aplicaciones.

Los sensores ultrasónicos se utilizan para medir el nivel de los líquidos y de los sólidos, pero no son adecuados para medir productos que puedan formar espuma o liberar polvo, pues estos elementos pueden amortiguar las ondas e interferir en los resultados de la medición. Además, estos sensores son sensibles a las variaciones de temperatura e inadecuados para funcionar con temperaturas y presiones altas.
¿Por qué elegir un sensor de nivel capacitivo?

Sensor de nivel capacitivo de la marca UWT

El principio del sensor de nivel capacitivo es sencillo: el sensor y el recipiente forman un condensador eléctrico cuyo valor de capacidad eléctrica depende directamente de nivel del producto en el tanque.

Los sensores capacitivos son particularmente robustos, pudiendo soportar temperaturas y presiones muy altas. Son, también, fáciles de instalar y adecuados para medir productos líquidos, sólidos y en polvo e, incluso, garantizan la fiabilidad de medición de productos viscosos o altamente adherentes. Además, a diferencia de los sensores por ultrasonidos y de los sensores radar, los modelos capacitivos no son sensibles a los productos conductores de la electricidad.

Estos sensores se utilizan generalmente en las industrias química, alimentaria y plástica.
¿Por qué elegir un sensor de nivel radiométrico?
Los sensores de nivel radiométricos utilizan una fuente radiactiva que emite rayos gamma que se atenúan al pasar por la materia. Esta tecnología requiere una fuente y un sensor configurados para que los rayos gamma pasen a través del tanque. Los rayos gamma se verán así más o menos atenuados dependiendo del nivel del producto en el tanque.

La principal ventaja de este tipo de sensor es que puede utilizarse para cualquier aplicación. Al instalarse en el exterior del depósito (los rayos gamma atraviesan las paredes), la medición se efectúa sin contacto, de forma no intrusiva, y puede ser montado y desmontado sin necesidad de interrumpir el proceso. Este sensor es insensible a las características del producto y, por lo tanto, puede utilizarse con productos agresivos y en condiciones de temperatura y presión extremas.

Se trata de una técnica fiable y, a pesar de utilizar rayos gamma, es muy segura para los trabajadores.

No obstante, por su elevado precio, esta tecnología solo se utiliza cuando no es posible utilizar otro tipo de sensor.