Condensación en sensores ultrasónicos de nivel: causas y soluciones

1. ¿Por qué se forma condensación en la sonda del medidor de nivel ultrasónico?

Los medidores de nivel ultrasónicos se instalan habitualmente en la parte superior de depósitos de agua, tanques de almacenamiento u otros recipientes. La sonda transmite ondas ultrasónicas hacia la superficie del líquido y calcula el nivel del líquido basándose en el tiempo de propagación del eco.

Si la humedad del sitio es alta, o si existe una diferencia de temperatura significativa entre la superficie de la sonda y el vapor de agua contenido dentro del tanque, el vapor de agua puede dar lugar a la formación de condensación o gotas en la superficie de la sonda.

Una pequeña cantidad de condensación no provoca necesariamente un fallo inmediato del instrumento.No obstante, si las gotas de agua permanecen continuamente adheridas a la superficie transmisora ultrasónica, pueden alterar las condiciones de transmisión y recepción de las ondas sonoras, lo que puede provocar:

• señales de eco más débiles;

• lecturas fluctuantes del nivel del líquido;

• lecturas del nivel del líquido anormalmente altas o bajas;

• pérdida temporal del eco;

• que el instrumento muestre un valor fijo o un estado de fallo.

Por lo tanto, cuando se presenten anomalías en las mediciones, además de verificar el cableado y la configuración de parámetros, se debe inspeccionar también la superficie de la sonda en busca de condensación, contaminación o acumulación de agua.

2. ¿Cómo se debe manejar la condensación en la sonda de un medidor de nivel ultrasónico?

2.1.Primero, limpie la superficie de la sonda

: si ya se han formado gotas de agua evidentes en la superficie de la sonda, esta debe limpiarse primero según las instrucciones del producto.

No utilice herramientas afiladas para raspar la sonda durante la limpieza, ya que esto podría dañar la superficie del transductor.

Para instrumentos instalados para operación a largo plazo, verifique también:

• Polvo;

• Contaminación por aceite;

• Escalas;

• Cristalización;

• Otros depósitos.

Estos contaminantes también pueden afectar la señal ultrasónica.

2.2.Optimice el ángulo y la posición de instalación (

): Si la estructura de instalación lo permite, una disposición adecuada puede ayudar a reducir el tiempo durante el cual persiste la condensación en la superficie de la sonda (

). No obstante, cabe señalar que, durante una medición normal, el medidor de nivel ultrasónico generalmente requiere que la sonda esté alineada con la superficie del líquido con la mayor precisión posible.

Por lo tanto, no se debe inclinar la sonda con un ángulo elevado únicamente para mejorar el drenaje; aunque esto pueda reducir las gotas de condensación, podría provocar que la dirección de reflexión ultrasónica se desvíe respecto a la sonda y generar nuevos problemas en la medición.

Un enfoque más adecuado consiste en:

Optimizar las condiciones de drenaje de la sonda y de la estructura de montaje, asegurando al mismo tiempo que el haz ultrasónico permanezca correctamente alineado con la superficie de medición.

2.3. No aplique lubricantes a la superficie de la sonda sin confirmación.

En algunos casos, puede considerarse la aplicación de lubricantes o materiales hidrofóbicos sobre la superficie de la sonda para reducir la adhesión por condensación.

Este método no debe considerarse como una solución universal para todos los medidores de nivel ultrasónicos.

Esto se debe a que las sondas distintas utilizan materiales de superficie y estructuras acústicas diferentes; asimismo, un recubrimiento adicional puede:

• modificar las características de transmisión ultrasónica;

• contaminar la superficie de la sonda;

• ser incompatible con el material de la sonda;

• afectar el mantenimiento posterior.

Si se requiere un tratamiento hidrofóbico, primero verifique si dicho tratamiento está autorizado por el fabricante del instrumento.

: 3. Prevenir que el instrumento quede sumergido es más importante que gestionar la condensación;

: Un problema más grave durante la instalación en campo es:

El nivel máximo de líquido entra en el área de la sonda o incluso sumerge por completo el medidor de nivel;

Los medidores de nivel ultrasónicos convencionales montados en la parte superior generalmente no están diseñados para funcionar durante períodos prolongados bajo sumergencia.

Si el nivel del líquido supera la posición diseñada, puede provocar:

• Que la sonda ingrese en la zona cega;

• Que el instrumento pierda la capacidad de realizar mediciones;

• Que el líquido penetre en la carcasa;

• Que se produzca daño en los componentes eléctricos;

• Fallo completo del instrumento.

Por lo tanto, la posición de instalación debe determinarse considerando conjuntamente:

El nivel líquido máximo posible + zona ciega del instrumento + margen de seguridad

.

4. ¿Por qué se debe tener en cuenta la zona ciega en el caso de un medidor de nivel ultrasónico?

La zona ciega es uno de los aspectos más fácilmente ignorados durante la instalación de medidores de nivel ultrasónicos.

Inmediatamente después de que la sonda emita una onda ultrasónica, el instrumento necesita un tiempo determinado para pasar del estado de transmisión al estado de recepción.

En la zona muy cercana a la sonda, es posible que el instrumento no pueda identificar correctamente el eco; esta zona se conoce como zona ciega.

Por lo tanto:

El nivel del líquido no debe ingresar, de manera normal, a la zona ciega especificada para el instrumento.

Algunos proyectos suelen reservar habitualmente una distancia fija de 50 cm; no obstante, este enfoque no es adecuado para todos los instrumentos.

Diferentes modelos pueden presentar variaciones en:

• Rangos de medición;

• Frecuencias de operación;

• Tamaños de la sonda;

• Zonas ciegas.

El método correcto consiste en consultar la hoja de datos del producto específico.

Por ejemplo, si un modelo específico especifica una zona ciega de 0,4 m, el diseño de instalación debe garantizar que se mantenga una distancia suficiente entre el nivel líquido más alto y la sonda, en lugar de aplicar de forma universal el requisito de 50 cm.

5. Evite burbujas, ondas y obstáculos durante la instalación:

Además de la condensación, los medidores de nivel ultrasónicos también pueden verse afectados por otros factores dentro del trayecto de medición.

Burbujas y espuma:

Cuando se encuentra una gran cantidad de espuma o burbujas en la superficie del líquido, las ondas sonoras pueden dispersarse o reflejarse prematuramente, debilitando así el eco procedente de la superficie real del líquido.

Ondas y fluctuaciones severas en la superficie líquida;

Cuando la superficie del líquido experimenta fluctuaciones significativas, la dirección de reflexión cambia continuamente, lo que puede provocar variaciones en las lecturas;

Obstáculos;

Si el haz ultrasónico contiene:

• Tuberías;

• Vigas transversales;

• Soportes;

• Agitadores;

• Tuberías de entrada;

• Estructuras sobresalientes en la pared del tanque;

Todos estos elementos pueden generar eco falsos.

Por ello, antes de la instalación, es necesario no solo verificar la altura del nivel del líquido, sino también inspeccionar si existen obstáculos entre la sonda y la superficie del líquido.

6. Los límites de temperatura de los medidores de nivel ultrasónicos requieren atención.

: Las sondas y los componentes electrónicos de los medidores de nivel ultrasónicos cuentan con rangos de temperatura permitidos especificados.

: Los modelos convencionales suelen tener una resistencia térmica limitada; por ello, se requieren productos diseñados específicamente para entornos de alta temperatura.

Por lo tanto, no aplique directamente:

«60 °C» o «100 °C»

como límites de temperatura fijos para todos los medidores de nivel ultrasónicos.

Para proyectos reales, se debe confirmar por separado lo siguiente:

• Temperatura ambiente;

• Temperatura del medio medido;

• Temperatura permitida para la sonda;

• Temperatura permitida para la carcasa del instrumento;

Los rangos específicos deben basarse en la hoja de datos del modelo correspondiente;

7. ¿Por qué no se puede utilizar un medidor de nivel ultrasónico en condiciones de vacío?

Las ondas ultrasónicas son ondas mecánicas que requieren aire, gas o cualquier otro medio para su propagación.

Si el recipiente se encuentra en condiciones de vacío y no hay suficiente gas para actuar como medio de propagación de la onda sonora, las ondas ultrasónicas normalmente no logran alcanzar la superficie del líquido ni regresar a la sonda.

Por lo tanto, los recipientes de vacío generalmente no son adecuados para la medición convencional del nivel mediante ultrasonidos.

Al mismo tiempo, si la presión en la fase gaseosa o las condiciones del gas varían significativamente, también debe evaluarse su efecto en la propagación de las ondas sonoras.

: Lista de verificación para la instalación del medidor de nivel ultrasónico;

Preguntas frecuentes

P1: ¿Siempre provocará una pequeña cantidad de condensación en una sonda ultrasónica errores en la medición?

No necesariamente. El grado de influencia depende del área cubierta por las gotas, de la estructura de la sonda y de las condiciones operativas en el sitio. Si los datos comienzan a fluctuar significativamente o si se pierde el eco, se debe inspeccionar y limpiar la superficie de la sonda.

P2: ¿Se puede aplicar lubricante a la superficie de la sonda para prevenir la condensación?

No se recomienda aplicarlo directamente sin antes confirmarlo; un recubrimiento adicional puede afectar las características acústicas de la superficie de la sonda. Se debe consultar las instrucciones del producto o, preferiblemente, consultar primero al fabricante.

P3: ¿Debe instalarse un medidor de nivel ultrasónico a 50 cm por encima del nivel máximo del líquido?

No necesariamente. Una distancia de 50 cm no puede considerarse un requisito universal para todos los productos.Lo que realmente debe confirmarse es la zona ciega del modelo específico, al que se añade un margen de seguridad razonable sobre esta base.

Q4: ¿Por qué no se puede sumergir la sonda en líquido?

Los medidores de nivel ultrasónicos convencionales están diseñados generalmente para medir desde arriba de la superficie del líquido. Una vez que la sonda queda sumergida, ya no puede realizar mediciones según su trayectoria sonora original a través del aire, y también puede sufrir entrada de agua o daños eléctricos.

Q5: ¿Qué se debe hacer si no hay condensación en la sonda pero los datos siguen fluctuando?

Continúe verificando las fluctuaciones en la superficie del líquido, la espuma, las burbujas, el flujo de entrada, los obstáculos dentro del tanque y la dirección de instalación. Las lecturas ultrasónicas anormales no se deben necesariamente a la condensación de la sonda.

: Resumen;

: Cuando se produce condensación en la sonda de un medidor de nivel ultrasónico, no basta con limpiar las gotas de agua; es fundamental determinar por qué continúa formándose la condensación y si las condiciones de instalación son adecuadas;

: En aplicaciones de ingeniería reales, se debe prestar especial atención a lo siguiente:

Limpieza de la sonda, condensación, zona ciega, nivel máximo de líquido, obstáculos dentro del haz sonoro, espuma, ondas, temperatura y condiciones de vacío.

El punto más importante es:

La zona ciega y la distancia de instalación deben determinarse según la hoja de datos del modelo específico. No se recomienda utilizar una distancia fija universal.

Este enfoque es más fiable que aplicar simplemente lubricante a la superficie de la sonda y ofrece un mayor valor práctico para la ingeniería.