Qué interruptor de nivel elegir

Los interruptores de nivel pueden diferenciarse por la tecnología que emplean para su funcionamiento. Algunas de estas tecnologías se utilizan también en los sensores de nivel. El tipo de tecnología se elegirá en función del tipo de producto cuyo nivel se quiere medir y, más concretamente, dependiendo de si el producto es líquido, pastoso o un sólido a granel.

A continuación, se hace una breve descripción de las principales tecnologías utilizadas en los interruptores de nivel:

Interruptor de nivel de flotador: el flotador acompaña el movimiento ascendente y descendente del líquido dentro del depósito. Al alcanzar una posición predeterminada, el interruptor lo detecta, desencadenando el cambio de estado del interruptor.

Interruptor de nivel capacitivo: el interruptor junto con las paredes del depósito actúan como un condensador eléctrico, cuya capacitancia cambia cuando se llega al nivel preestablecido, provocando que el interruptor cambie de estado.

Interruptor de nivel conductivo: cuando un líquido conductivo entra en contacto con los electrodos del interruptor, fluye la corriente y el interruptor cambia de estado.

Interruptor de nivel vibratorio / con varilla vibrante: en contacto con el aire, la varilla vibra a una determinada frecuencia de resonancia. Cuando el producto cubre la varilla, amortigua la vibración y el interruptor cambia de estado.

Interruptor de nivel de paleta rotativa: cuenta con una paleta que gira impulsada por un motor. Cuando el producto entra en contacto con la paleta, la rotación se detiene y el interruptor cambia de estado. 

Interruptor de nivel optoelectrónico: Un prisma recibe un haz de luz infrarroja emitido por un LED y lo refleja en un receptor. El cambio de estado del interruptor se produce cuando el producto, al llegar al prisma, interfiere con la reflexión del haz de luz.

Los interruptores de nivel de flotador están compuestos por un flotador asociado a un dispositivo de accionamiento mecánico o magnético (interruptor reed switch). Su principio de funcionamiento es muy sencillo: el flotador flota en la superficie del líquido mientras éste sube y baja dentro del depósito y, cuando alcanza la altura predeterminada, el interruptor lo detecta y cambia de estado.

Existen tres tipos principales de interruptores de nivel de flotador:

• Con flotador suspendido: el flotador está suspendido del extremo de un cable y tiene en su interior un dispositivo de accionamiento, generalmente mecánico. Cuando la superficie del líquido alcanza el flotador, éste se eleva y luego se inclina, provocando que el interruptor cambie de estado. Se trata de una tecnología sencilla pero poco precisa, muy utilizada en las bombas como dispositivo de seguridad para evitar el funcionamiento en seco.
• Para montaje vertical: el flotador magnético se mueve a lo largo de una eje vertical, que integra un interruptor reed switch. Cuando el flotador alcanza la altura del interruptor reed switch, el interruptor cambia de estado.
• Para montaje horizontal: consiste en un flotador unido al extremo de un eje articulado horizontal. La subida del líquido y, por tanto, del flotador, modifica la inclinación del eje articulado, accionando el contacto.

Ventajas:

• Adecuados para todos los líquidos, siempre que los materiales del interruptor sean compatibles con el tipo de líquido (plástico para ácidos, acero inoxidable para agua y aceites, etc.).
• Fiables, económicos y fáciles de usar.
• No requieren calibración.
• No se ven afectados por las propiedades del líquido, por su conductividad eléctrica, condiciones de presión y temperatura del depósito, por la presencia de vapores, formación de espuma o de burbujas en la superficie, pero son sensibles al fenómeno de la ondulación.

Los interruptores de nivel capacitivos tienen un funcionamiento similar al de los condensadores eléctricos. El interruptor y las paredes del depósito forman los dos electrodos de un condensador, cuya capacitancia (capacidad eléctrica expresada en Farad) varía en función de la altura del producto en el depósito.

El cambio de capacitancia, causado por el cambio de nivel, es detectado por el dispositivo y convertido en una señal de conmutación.

Ventajas:

• Muy robustos y fiables.
• No requieren mantenimiento.
• Económicos.
• Pueden montarse en casi cualquier posición.
• Funcionan con líquidos y sólidos, tanto conductores como no conductores, no se ven afectados por materiales viscosos o pegajosos.
• Resistentes a temperaturas y presiones de funcionamiento elevadas.

Los interruptores de nivel conductivos se utilizan exclusivamente con líquidos conductores. Su configuración básica consta de dos electrodos que forman un circuito eléctrico abierto, es decir, no pasa la corriente entre ellos. Cuando el líquido conductor sube y entra en contacto con los electrodos, cierra el circuito. Esto hace que la corriente fluya entre los electrodos, provocando que el interruptor cambie de estado.

Esta tecnología, por tanto, funciona únicamente con líquidos conductores, como ácidos, detergentes y soluciones a base de agua, mientras que no son compatibles con los hidrocarburos, los aceites y los disolventes, cuya conductividad es, por lo general, muy baja.

Existen también interruptores conductivos fabricados en materiales resistentes a los líquidos agresivos.

Ventajas:

• Sencillos, robustos y económicos.
• Varias posibilidades de montaje e instalación.
• No requieren calibración.
• Los modelos con múltiples electrodos permiten detectar varios niveles.

Los interruptores de nivel vibratorios y los interruptores de nivel con varilla vibrante se basan en el mismo principio: el elemento sensor, que consiste en una varilla o en una horquilla, vibra a una determinada frecuencia de resonancia, normalmente por medio de un sistema piezoeléctrico. Cuando el producto entra en contacto con la sonda vibrante, amortigua las vibraciones.

Al detectar la alteración de amplitud y de frecuencia de las vibraciones, el interruptor cambia de estado.

Estos dispositivos son compatibles con líquidos y con sólidos granulados o en polvo, independientemente del tamaño de las partículas. No son sensibles a las propiedades de los productos. Otra ventaja de estos detectores es que pueden utilizarse en zonas potencialmente explosivas, lo que los hace particularmente adecuados para depósitos de almacenamiento de materias primas, para la industria química y para la industria alimentaria.

Ventajas:

• Insensibles al tipo de producto y a sus propiedades (conductividad, viscosidad y tamaño de las partículas), a las condiciones de funcionamiento (temperatura, presión), a las turbulencias, a la espuma, a las vibraciones y a la obstrucción del producto.
• Resistentes a la abrasión.
• Fáciles de instalar, no requieren calibración.
• Con autovigilancia.
• No están sujetos al desgaste, no necesita mantenimiento.

Los interruptores de nivel de paleta rotativa consisten en un eje con una o más paletas, que gira a baja velocidad, accionado por un motor eléctrico.

Este tipo de interruptor se utiliza para detectar niveles altos y bajos de sólidos a granel en silos, depósitos o tolvas. Cuando el producto entra en contacto con la o las paletas, frena la rotación y el motor se detiene, desencadenando el cambio de estado del interruptor. 

Los interruptores de nivel de paleta rotativa se utilizan ampliamente en silos de almacenamiento de cereales, azúcar, cacao, alimentos para animales, detergentes, tiza, yeso, cemento, virutas de madera, etc.

Ventajas:

• Adecuados para aplicaciones simples.
• Robustez.
• No necesita ninguna calibración.

Los interruptores de nivel optoelectrónicos funcionan gracias a un emisor LED infrarrojo y a un fotorreceptor. El LED envía un haz de luz a la sonda, que se encuentra en la punta de un prisma de cristal. Mientras está rodeado de gas, el prisma refleja la luz hacia el receptor. Pero cuando el líquido alcanza el prisma y entran en contacto, el haz de luz se refracta al atravesar el líquido y llega al receptor con menos intensidad, lo que provoca que el interruptor cambio de estado.

Estos interruptores son compatibles con todos los líquidos y no se ven afectados por sus propiedades físicas, como la densidad, la constante dieléctrica, la conductividad, el índice de refracción o el color.

Son dispositivos robustos, fabricados con materiales resistentes (carcasa de acero inoxidable, prisma de vidrio de borosilicato o cuarzo) y no tienen piezas móviles. Normalmente, solo la punta del prisma entra con contacto con el líquido. Es posible disponer de interruptores extremadamente compactos, que ocupan un espacio mínimo en el depósito y que pueden funcionar incluso con pequeñas cantidades de producto.

Ventajas:

• Capacidad de detección independiente de las características del líquido (densidad, constante dieléctrica, conductividad, color e índice de refracción).
• Funciona también con pequeñas cantidades de producto.
• No necesita ninguna calibración.
• Hay modelos concebidos para utilizarse en entornos de riesgo.

A la hora de elegir un interruptor de nivel, primero hay que determinar qué tecnología es la más adecuada, teniendo en cuenta el tipo de producto (líquido, pastoso o sólido a granel), sus propiedades (conductor o no conductor, agresivo, abrasivo, etc.) y la presencia de espuma o turbulencias en la superficie.

Una vez elegida la tecnología, restrinja la selección a los modelos que sean capaces de soportar las condiciones de funcionamiento del proceso en cuestión (presión, temperatura) y que estén construidos con materiales compatibles con el producto.

El montaje es otro criterio de elección esencial: los interruptores de nivel pueden ser verticales u horizontales, roscados o de brida, más o menos compactos.

Finalmente, hay que tener en cuenta la señal de salida del interruptor de nivel. Existen diferentes señales de salida: contacto seco, transistor NPN o PNP.