Sensores Inteligentes de Nivel

Existen muchas tecnologías para la medida de nivel. El éxito reside en elegir la más adecuada para cada aplicación combinado con una solución inteligente y digital que nos permita mejorar el ciclo de inicio a fin en la producción. a continuación, presentaremos algunas de ellas.

¿Cómo se mide el nivel de un fluido, bien sea líquido o sólido? ¿Qué tecnología es la más adecuada? ¿Por qué necesitamos saber dicha medida?

En la industria se dispone de diferentes tecnologías para la medida de nivel en función de la aplicación que tengamos entre manos, como por ejemplo la tecnología capacitiva, ultrasónica, por presión o radar. El acierto está en elegir la más apropiada en función de las condiciones de proceso, del fluido a medir y la señal o comunicaciones que se precise para hablar con el sistema de control que tengamos en nuestra planta.

Además de esto, tener un control de todo el proceso, desde la entrada de la materia prima, la producción, calidad e inspección y almacenamiento; hace que tengamos un valor añadido en nuestro producto. Y si también contamos con un sistema de digitalización avanzado, podremos predecir y actuar rápidamente enfrentándonos a posibles problemas de paradas de producción o incidentes de una manera ágil y precisa, en cualquier momento y desde cualquier lugar.

Esta solución, combinada con la inteligencia de los niveles SIEMENS, nos permitirá la reducción de costes de puesta en marcha y mantenimiento.

Dependiendo de la aplicación e instalación, será más indicado el uso de una u otra tecnología. Hay que tener en cuenta muchos factores:

• ¿Fluido a medir?
• ¿Presión de proceso?
• ¿Temperatura de proceso?
• ¿Rango de medida?
• ¿Tipo de conexión mecánica?
• ¿Comunicaciones requeridas?

Los transmisores de nivel han evolucionado mucho en los últimos años motivados por la transformación digital y los requerimientos de producción de la industria. Cada vez se busca tener una medida rápida y precisa para la optimización de los procesos. Estas ventajas que nos ofrece su evolución lo hacen tanto a pie de instrumento, como comunicado con el sistema de control y, además, nos permite tener todos los datos recogidos en la nube.

Los transmisores de nivel ultrasónicos son equipos muy precisos y sin contacto con el fluido, que tienen la virtud de ser económicos y aptos para aplicaciones sencillas, sobre todo en ambientes limpios, como puede ser la industria del agua o procesos de almacenaje que no trabajan a altas temperaturas ni presiones. En el caso de los niveles ultrasónicos SIEMENS, disponen de la inteligencia de proceso que nos permite eliminar o filtrar falsos ecos producidos por elementos físicos que tengamos dentro de los depósitos, como pueden ser unas escaleras, agitadores, bombas, detectores de máximo o mínimo, etc.

Estos son fáciles de instalar y poner en marcha gracias a la comunicación Wireless bluetooth mediante la App SITRANS Mobile IQ.

Asimismo, son compatibles con electrónicas remotas que nos confieren más ventajas. Pueden ser: la medida de caudal en canales abiertos, control de bombeo y múltiples comunicaciones (PROFINET, PROFIBUS PA / DP, HART y ModBus).

Los transmisores de nivel radar de banda K (26GHZ) son equipos sin contacto, específicos para trabajar en condiciones adversas, ya que permiten la medida en aplicaciones de hasta 200ºC y presiones hasta 40bar. Abiertos a todas las industrias, como puede ser la Química, Farmacéutica, Oil&Gas, F&B, donde los procesos demandan medidas inmunes a condensaciones, vapores y muy precisas (habitualmente líquidos). También para sólidos con alta densidad de partículas en suspensión (industria de la minería, cemento, alimentación animal, etc.).

A estas características le tenemos que sumar el tratamiento de ecos inteligente, con curva de filtrado dinámica, lo que nos permite trabajar sin interferencias de elementos mecánicos existentes dentro de los depósitos o silos. Así mismo, confieren la peculiaridad de ser inmunes a los cambios producidos en las aplicaciones, modificación de temperaturas y/o presiones, y aumento de partículas en suspensión, ya sean sólidas o en estado gaseoso. Estos cambios en las aplicaciones hacen que la potencia de la señal con la que queremos medir se vea reducida, pero gracias a dicha inteligencia de proceso podemos solventar estos inconvenientes de manera automática.

La demanda de la industria ha impulsado el desarrollo de nuevos equipos radar de alta frecuencia (80GHz) “Low Cost” que cubran una amplia gama de aplicaciones sencillas (temperaturas hasta 80ºC / 3bar). Son equipos muy versátiles que ofrece una configuración rápida a través de una aplicación móvil gracias a que están dotados de comunicación Wireless Bluetooth. Por tratarse de tecnología electromagnética de alta frecuencia no necesitan de un medio de propagación, lo que permite trabajar en todo tipo de aplicaciones de líquidos, ya sea con vapores, condensaciones y/o turbulencias, incluso en vacío. Además, es válido para aplicaciones de sólidos con gran cantidad de polvo.

Del mismo modo, puede proporcionar medidas de nivel no intrusivas como por ejemplo en tanques IBC (tanques de plástico cerrados), ya que la onda radar es capaz de atravesar plásticos, vidrios y cerámicas.

Válido para aplicaciones en tanques/silos/pozos remotos sin alimentación eléctrica, ya que su bajo consumo permite el uso de la electrónica remota alimentada por baterías (Ej: SIMATIC RTU3030).

Los controladores de nivel con comunicación PROFINET nativa, sin necesidad de pasarelas, nos permite la monitorización de nivel en uno o varios depósitos de forma simultánea para cualquier aplicación y con todo tipo de comunicaciones. Es capaz de controlar transmisores radar y ultrasónicos incluso cualquier transmisor con salida 4-20mA de medida de nivel, y poder hablar con el sistema de control vía PROFINET, PROFIBUS PA/DP, HART y MODBUS. Además, posee todo tipo de algoritmos para la gestión de control de bombeo y las ecuaciones de descarga para poder medir caudal en canales abiertos o tuberías parcialmente llenas a través de canales aforadores tipo Parshall, vertedero en V, vertedero rectangular, etc.

En resumen, diferentes tecnologías ajustadas a cada necesidad del proceso. Todas ellas con la gran ventaja de que pueden ser conectadas, explotando al máximo toda la información que nos proporciona cada medida de nivel, tanto a los sistemas de control como a la nube. Obteniendo como valor añadido la reducción de costes de puesta en marcha y mantenimiento, además de la optimización de la producción.

Un ejemplo de explotación de estos datos puede ser la utilización de la APP SITRANS Store IQ. Nos ofrece tener recogidos datos de los niveles en diferentes puntos geográficos de forma centralizada, de tal manera que podemos optimizar el servicio logístico de reparto de material, gracias a un sistema de gerencia y alarmas configurables, minimizando tiempos muertos, viajes innecesarios y paradas de producción. Un ejemplo claro de esta aplicación es en la industria del F&B, en ganadería y piensos.

Natalia Sangrador Fierro,

Jefe de producto Nivel y Pesaje en Siemens

Este artículo aparece publicado en el nº 540 de Automática e Instrumentación págs. 55 a 57.