Medidores de nivel ultrasónicos: instalación y operación

1. ¿Cómo se debe seleccionar el rango de medición de un medidor de nivel ultrasónico?

Al seleccionar un medidor de nivel ultrasónico, primero debe determinarse la distancia de medición real.

Si se mide un líquido común y el entorno del sitio es relativamente estable, se puede seleccionar un modelo adecuado en función del rango de medición nominal del instrumento.

No obstante, si el objeto medido o el entorno del sitio es relativamente complejo, seleccionar el rango de medición únicamente en función de la distancia real puede no ser suficiente.

1. Medición de materiales sólidos

Para la medición de niveles de materiales sólidos, la superficie del material generalmente no es tan plana como la superficie de un líquido y puede presentar pendientes, ángulos de reposo o superficies irregulares. Como resultado, el eco efectivo que retorna a la sonda puede verse debilitado.

En esta situación, se debe informar previamente al fabricante del material medido y de la distancia de medición real; asimismo, se debe añadir un margen adecuado al rango de medición según las condiciones del sitio.

Para materiales blandos con alta capacidad de absorción acústica —como la harina, el algodón o la esponja—, los eco ultrasónicos pueden ser muy débiles; por ello, es posible que los medidores de nivel ultrasónicos convencionales no sean adecuados, por lo que se debe confirmar previamente la viabilidad de la medición real.

2.¿Puede seguir utilizándose un medidor de nivel ultrasónico cuando hay espuma presente?

Cuando existe espuma en la superficie del líquido, esta puede afectar la propagación y la reflexión de las ondas ultrasónicas.

La espuma que cubre una superficie extensa puede:

• Absorber parte de la energía ultrasónica;

• Dispersar las ondas sonoras;

• Debilitar el eco procedente de la superficie real del líquido;

• Hacer que el instrumento mida la superficie de la espuma en lugar de la superficie real del líquido.

Por lo tanto, si en el lugar se encuentra de forma continua una amplia zona de espuma, se debe reservar un margen adicional en el rango de medición durante la selección del modelo.

Según la experiencia de uso que usted ha proporcionado, cuando el grosor de la espuma excede aproximadamente 5 cm, no se recomienda seleccionar directamente un medidor de nivel ultrasónico bajo condiciones operativas habituales.Para este tipo de proyectos, es recomendable especificar con antelación el grosor de la espuma, la superficie de cobertura y la estabilidad antes de determinar si la medición ultrasónica es adecuada.

: ¿Por qué debe mencionarse específicamente la polvo o los vapores?

: Las ondas ultrasónicas deben propagarse a través del aire o del gas.

Si en el aire se encuentra una gran cantidad de polvo o vapor, las ondas sonoras pueden atenuarse o dispersarse durante su propagación, lo que reduce la intensidad del eco efectivo.

Por lo tanto, al seleccionar un modelo para los siguientes entornos, se debe comunicar con antelación las condiciones operativas reales:

• Alta concentración de polvo;

• Presencia evidente de vapor de agua;

• Nebulización ácida o alcalina;

• Entornos con alta humedad;

• Grandes variaciones en el entorno en fase gaseosa.

No es suficiente indicar al proveedor únicamente que «la distancia de medición es de 5 m», ya que, incluso con la misma distancia geométrica, la dificultad real de la medición puede variar considerablemente según las condiciones específicas del sitio.

4. ¿Cómo debe seleccionarse el material de la sonda ultrasónica?

El material de la sonda depende principalmente de la corrosividad del entorno que se va a medir.

Si el medio es agua corriente, aguas residuales o un entorno ligeramente ácido o alcalino, se puede utilizar una sonda estándar según el producto específico.

Si el sitio es altamente corrosivo, se debe seleccionar una sonda con la resistencia a la corrosión correspondiente.

Especialmente en entornos con ácidos fuertes o álcalis fuertes, además de considerar el propio líquido, también se debe prestar atención a si puede generarse lo siguiente:

• Nebulización ácida;

• Nebulización alcalina;

• Vapor corrosivo.

Aunque la sonda ultrasónica se sitúa habitualmente por encima de la superficie del líquido, la exposición a largo plazo a un entorno de fase gaseosa corrosiva puede afectarla aun así.

Por lo tanto, durante la selección del modelo, se recomienda proporcionar:

Nombre del medio + concentración + temperatura + si se encuentra una niebla corrosiva;

, en lugar de simplemente indicar «medición de líquido ácido» o «medición de líquido alcalino».

5. ¿Por qué debe tenerse en cuenta el ángulo del haz ultrasónico durante la instalación?

La señal emitida por una sonda ultrasónica no es una línea recta extremadamente delgada, sino que presenta un determinado ángulo de haz.

Puede entenderse como algo similar al haz de una linterna:

Cuanto mayor sea la distancia desde la sonda, mayor será, en general, el área cubierta por el haz sonoro.

El ángulo del haz no es exactamente el mismo para sondas de diferentes modelos o con rangos de medición distintos.

Por lo tanto, al seleccionar la posición de instalación, es necesario no solo verificar si existen obstáculos directamente bajo la sonda, sino también inspeccionar toda la zona cubierta por el haz ultrasónico.

6. ¿Qué obstáculos pueden generar fácilmente ecos falsos?

Si se encuentran otros objetos dentro del área de transmisión ultrasónica, estos objetos también pueden reflexionar ondas sonoras.

Los obstáculos comunes incluyen:

• Tuberías;

• Escaleras;

• Soportes para tanques;

• Bombas y válvulas;

• Vigas transversales;

• Estructuras sobresalientes en las paredes de los tanques;

• Otro equipo de proceso.

Especialmente cuando los obstáculos se encuentran relativamente cerca de la sonda, las reflexiones que generan pueden ser bastante intensas, y el instrumento podría identificar erróneamente dichos ecos como la superficie real del líquido.

Esto se conoce como «eco falso».

Por lo tanto, durante la instalación, debe darse prioridad a la evitación de obstáculos mediante un posicionamiento adecuado durante la instalación, en lugar de confiar exclusivamente en el filtrado mediante software.

Si las estructuras fijas no pueden evitarse efectivamente en el lugar de trabajo, se puede aplicar la supresión de eco falsa o el ajuste de parámetros según las funciones del instrumento específico.

7. ¿Por qué debe estar la sonda perpendicular a la superficie del medio medido?

Para garantizar que las ondas ultrasónicas puedan regresar eficazmente a la sonda, la superficie de transmisión del transductor debe alinearse, en general, con la superficie del medio medido con la mayor precisión posible.

Para una superficie líquida horizontal, se requiere que la sonda esté instalada de manera que apunte casi verticalmente hacia abajo.

Si la sonda está inclinada de manera significativa, las ondas sonoras pueden reflejarse en otra dirección tras alcanzar la superficie del líquido, lo que puede provocar:

• señales de eco debilitadas;

• medición inestable;

• pérdida ocasional de la señal del nivel del líquido;

• reducción del rango de medición real.

Por lo tanto, al instalar el soporte de montaje, también es necesario verificar si la sonda está instalada de forma horizontal y si la dirección de transmisión es correcta.

8. ¿Por qué el nivel líquido más alto no debe ingresar en la zona ciega?

Los medidores de nivel ultrasónicos suelen presentar una zona ciega de medición.

Inmediatamente después de que la sonda emita un pulso ultrasónico, se requiere un tiempo determinado para completar el cambio entre los estados de transmisión y recepción. Por ello, la zona situada demasiado cerca de la sonda podría no ser medible de forma normal.

Durante la instalación, debe garantizarse que:

Exista una distancia suficiente entre la superficie de transmisión de la sonda y el nivel más alto del líquido.

En otras palabras:

El nivel máximo de líquido no debe ingresar en la zona ciega especificada para el instrumento.

La zona ciega varía según el modelo; por lo tanto, no es posible aplicar una distancia fija única de manera universal.

Durante la selección y instalación del modelo, se debe consultar la hoja de datos del modelo correspondiente y reservar un espacio suficiente basándose en el nivel máximo de líquido posible.

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

; Preguntas frecuentes:

; P1: ¿Por qué se debe reservar un margen más amplio en el rango de medición al medir sólidos?

; Las superficies de materiales sólidos suelen ser irregulares, y las ondas ultrasónicas pueden reflejarse en diferentes direcciones; por ello, el eco que retorna a la sonda suele ser más débil que el procedente de una superficie líquida plana.La selección real del modelo debe tener en cuenta las propiedades del material y las condiciones de su superficie, en lugar de basarse únicamente en la distancia geométrica.

Q2: ¿Por qué son difíciles de medir con tecnología ultrasónica materiales como la harina o el algodón?

Estos materiales blandos pueden absorber una cantidad significativa de energía de ondas sonoras, lo que genera un eco demasiado débil y dificulta su medición.Se debe determinar si es posible utilizar la medición ultrasónica en función del material real y del rango de medición.

Q3: ¿Significa siempre la presencia de espuma en la superficie del líquido que no se pueda utilizar un medidor de nivel ultrasónico?

: No. Una pequeña cantidad de espuma no implica necesariamente un fallo en la medición; no obstante, una espuma extensa, espesa y estable puede debilitar significativamente el eco.Según la experiencia que usted ha proporcionado, se debe seleccionar con precaución la medición ultrasónica cuando el grosor de la espuma supere aproximadamente 5 cm.

Q4: ¿Por qué no es suficiente verificar únicamente el área directamente debajo de la sonda durante la instalación?

Dado que las ondas ultrasónicas presentan un ángulo de haz, el haz sonoro real abarca un área que se expande gradualmente a medida que aumenta la distancia.Aunque no exista ningún obstáculo directamente bajo la sonda, los tuberías o soportes ubicados en el borde de la viga pueden generar aún así ecos falsos.

Q5: ¿Puede el software eliminar por completo los ecos falsos provocados por obstáculos?

No puede garantizarse esto; el software puede suprimir algunos ecos falsos fijos, pero el método más fiable sigue siendo evitar la presencia de obstáculos siempre que sea posible durante la instalación.

Q6: ¿Cuánta distancia debe reservarse entre el nivel líquido más alto y la sonda?

No existe un valor fijo universal; este debe determinarse en función de la zona ciega de medición del modelo específico, y se debe evitar que el nivel líquido más alto posible entre en dicha zona.

: Resumen;

: Para garantizar el funcionamiento estable de un medidor de nivel ultrasónico, es necesario considerar tanto las condiciones del sitio como los requisitos de instalación durante la selección y colocación del modelo.

Durante la selección del modelo, se deben confirmar como prioridades lo siguiente:

Rango de medición, objeto medido, espuma, polvo, vapor y la corrosividad del medio.

Durante la instalación, se deben confirmar como prioridades lo siguiente:

Ángulo del haz, obstáculos, dirección de la sonda y zona ciega de medición.

: En comparación con el ajuste repetido de los parámetros del software tras la instalación, seleccionar correctamente la posición de la sonda antes de la construcción, evitar objetos que puedan generar reflexiones falsas y reservar un rango de medición suficiente junto con un margen para la zona ciega resultan generalmente más beneficiosos para garantizar mediciones estables a largo plazo.