sensores cercanos
Sensores de presión hidrostático
La medición de nivel partiendo de la presión hidrostática es una de las soluciones más comunes en la agricultura por su facilidad de uso. Las aplicaciones más usuales son:
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- Monitorización nivel de pozos.
- Medición de nivel en ríos, canales y embalses.
- Medición de nivel en depósitos y sistemas de almacenamiento.
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Se basan en la medida de la presión hidrostática producida por una columna de líquido de una altura determinada.
↑ Fig: Ejemplos de aplicaciones de transmisor de presión para medición de nivel hidrostática. Izquierda: sensor suspendido en un pozo Derecha: sensor suspendido en un depósito
↑ Fig: Ejemplos de colocación de sensores de presión para medir nivel en depósitos. Izquierda: sensor manométrico (de presión relativa) conectado en la parte inferior de un tanque. La lectura del sensor una vez calibrado indicara directamente la altura entre el nivel del liquido y el eje del manómetro. Para este instrumento se acostumbra a instalar además una válvula de cierre, para poder desmontar el instrumento sin tener que vaciar el tanque. Derecha: sensor de nivel hidrostático suspendido en un tanque
Para hacer bien esta medición, en estos casos, se necesita unos sensores de presión con envoltura totalmente estancas para prevenir la penetración de agua en el interior de la sonda o del cable pues tienen que estar sumergidas en el agua y en los pozos profundos sometidos a una gran presión. A estos sensores se les llama sensores de nivel hidrostáticos o de tipo sumergido.
Si la medición de nivel es la de un depósito, otra forma es fijar en el fondo exterior del deposito el sensor de forma que se exponga a la presión del contenido de su interior a través de una abertura en el fondo del depósito.
La sonda mide el nivel del líquido basándose en una simple relación entre la altura de la columna de agua existente por encima del sensor y la presión hidrostática que esta genera.
↑ Fig: Sonda de nivel hidrostática suspendida en depósito.
El sensor esta encapsulado de manera especial para que no entre líquido hacía el interior de este dañando el circuito de procesamiento. Como el encapsulado tiene que ser sellado esto impide que el transductor de presión tenga su referencia a la presión atmosférica y mida correctamente el nivel, pues no tiene realimentación de la presión a la que está la superficie libre de líquido. Para solucionar esto se utilizan dos variantes: la utilización de un tubo capilar incluido en el cable de conexión y conectado a la presión atmosférica o la utilización de un barómetro que mida la presión atmosférica para determinar el nivel correctamente.
← Fig: Esquema de sonda de nivel hidrostática suspendida en un depósito con tubo de aire. El sensor es un transmisor de presión sumergible que tiene un diafragma de presión donde el lado interno del diafragma se ventila a presión atmosférica a través de un tubo capilar de ventilación incluido en el cable y el lado exterior está en contacto con el líquido y mide la presión estática de la columna de líquido por encima del transmisor más la presión atmosférica. Esta presión estática es causada básicamente por el peso del fluido en la parte superior del transmisor y se utiliza para calcular el nivel del líquido. El tubo de plástico ubicado en el interior de la manguera no debe obstruirse pues el transmisor de nivel toma la referencia atmosférica a través de él
Las sondas de nivel sumergible y su cable deben ser absolutamente estancos. Debido a esta capacidad, los cables para las sondas de nivel sumergible son bastante más caros que los cables de conexión estándar. Ahora bien, no es en absolutamente raro que el lugar de medición esté situado lejos del sistema de control. Es muy posible, por ejemplo, que el usuario necesite un cable de 100 metros de longitud, aunque el nivel a medir sea sólo de 5 metros como máximo. Salvar toda la distancia con un cable para las sondas de nivel sumergible supondría una inversión considerable.
Fig: Caja de bornes para sondas de nivel con entrada para dos cables y elemento de ventilación impermeable →
Para evitar este inconveniente existen cajas especiales de bornes que combinan los cables estándar con los de las sondas de nivel para formar una conexión económica entre el lugar de medición y la unidad de control. Esta caja se puede fijar a cualquier pared vertical o incluso colocarse en horizontal sobre los depósitos.
Además de las entradas para los dos cables, la caja tiene un elemento de ventilación impermeable. Este componente garantiza la compensación de la presión en la caja y, al mismo tiempo, impide la penetración de la humedad.
Por otro lado, los transmisores de nivel sumergibles o sondas de nivel hidrostáticas, requieren de una buena conexión a tierra para su correcto funcionamiento, pudiendo resultar dañados si no cuentan con ella. Los cables de los propios sensores actúan como antenas, captando señales electromagnéticas que pueden generar sobretensiones o picos de tensión, capaces de dañar la electrónica interna. Algunas veces, el propio fluido en el que se encuentra sumergido el sensor, actúa como acumulador de energía y si la impedancia de la conexión a tierra no es suficientemente baja, puede acabar quemándose la electrónica. Es por lo que aparte de tener una buena conexión a tierra deben estar equipados con una protección electrónica contra las sobretensiones provocadas por descargas atmosféricas o incidentes en la alimentación eléctrica.