Proyecto sobre los medidores conductivos para una bomba de agua

Medidores conductivos

Estos pueden ser utilizados para generar señales de alarma por alto y bajo nivel. Tienen una aplicación limitada a líquidos altamente conductivos como lo son los fluidos basándose en agua, las emulsiones, los crudos con alto porcentaje de agua, etc.

El sistema consiste en la instalación de electrodos en el tanque en los puntos de nivel, pero aislados eléctricamente del tanque y alimentados con una fuente de bajo voltaje. Cuando el líquido del recipiente entra en contacto con el electrodo, fluye una corriente de bajo voltaje entre este y la pared del tanque. La resistencia eléctrica se mide usando un puente de Wheatstone. La resistencia es alta (>1 OHM) cuando el tanque está vacío, pero tan pronto como el líquido conductor toca la probeta, la resistencia disminuye. Este cambio en la resistencia es amplificado y utilizado para operar un relé.

Otra de las aplicaciones para este tipo de medidores es para medir nivel de interfase entre dos líquidos, uno de los cuales debe ser conductor. Un ejemplo de esto es la medición de la Interfase entre aceite y agua.

A continuación se presenta esquemáticamente la aplicación de los medidores conductivos para la industria petrolera:

Interfaz producto/agua

Hay químicos que se almacenan bajo agua, donde el agua actúa como membrana protectora. Muchos productos como naftas, JP4, crudo, y otros químicos contienen siempre agua, ya sea de manera libre, o mezclada, y ésta eventualmente sedimenta en los tanques, junto con el agua de lluvia que podría haber ingresado a través de techos flotantes.

Esta agua debe ser purgada periódicamente para que no reste capacidad de almacenamiento – – y el nivel de su interfaz con el producto debe ser establecido con la misma exactitud que el nivel final del producto para que el cómputo de volumen sea exacto y confiable. Como consecuencia la correcta medición de la interfaz con agua es tan importante como la medición de nivel!

La medición del agua puede basarse en una lectura progresiva de la conductividad – – o en base a la diferencia de densidad entre el producto y el agua o líquido de fondo. La segunda alternativa permite detectar esta interfaz aún si el líquido de fondo no es conductivo. 

Medidores radiactivos

En este tipo de medidores, una fuente radiactiva emite un haz de rayos (gamma, alfa, etc.) que viaja a través del tanque y su contenido. Hasta un detector ubicado en el lado opuesto. En el detector existe un contador Geiger que produce un impulso eléctrico en respuesta a cada foton que llega al detector. Estos pulsos son integrados y transformados en una señal de corriente proporcional a la radiación recibida en el contador. Si el nivel del material en el recipiente está por debajo del haz de rayos, la radiación recibida en el contador es mayor que cuando el material está en la trayectoria del rayo.

Este tipo de medidores pueden ser usados para niveles límites o nivel continuo. Pueden ser utilizados para detectar el nivel de la mayoría de los líquidos, sólidos o material viscoso almacenado en un recipiente. Todos los elementos del sensor son externos al recipiente; de modo que la presión, la temperatura, materiales altamente viscosos, corrosivos, abrasivos o muy pesados no afectan al sistema de medición.

El material radiactivo está contenido en una doble cápsula de acero inoxidable soldada, de modo que en ningún caso hay peligro de que pueda escapar dicho material. Dado que el material radiactivo irradia en todas las direcciones, este se coloca en el interior de un cabezal protector que permite la salida por un solo lado, sólo en la dirección en la que está situado el detector.

Se presenta a continuación un dispositivo de medición de nivel que usa rayos LASER (siglas en Ingles de: Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación):

Medidores por radar

Este es un tipo de sensor no intrusivo. El sistema de medición está formado por principalmente por un módulo electrónico de micro-ondas, una antena, sensores adicionales (principalmente sensores de temperatura) y una unidad local remota de indicación.

El principio de operación está basado en el cambio de frecuencia de la señal de radar emitidad hacia la superficie del líquido. La señal reflejada por la superficie del líquido en el recipiente tiene una frecuencia diferente a la de la señal transmitida.

Esta diferencia de frecuencia es proporcional a la distancia que existe entre el transmisor y la superficie del líquido.

La señal de microondas es emitida por una antena la cual direcciona la señal perpendicularmente hacia la superficie del líquido. Existen dos tipos principales de antena: La antena parabólica, y la antena tipo corneta.

Las principales aplicaciones de este tipo de medidores son las siguientes: Medición de nivel de productos de hidrocarburos, asfaltos, químicos, gas natural licuado (GNL). También se puede medir el nivel de sólidos. Una aplicación muy común es en la medición de tanques de techo fijo y tanques de techo flotante, en la industria petrolera y petroquímica. Entre sus ventajas están que son muy buenos, fáciles de instalar. Aún así presentan la desventaja de que son un problema al descalibrarse y resultan muy costosos.

Custody Transfer

En el caso de las grandes terminales y plantas de almacenamiento, que reciben y despachan enormes volúmenes todos los días, pequeños errores en la medición de todos los días, pueden provocar grandes pérdidas, o ganancias, financieras. Y el éxito o la bancarrota de Terminales intermediarias.

En la mayoría de los países la contabilización de entradas y despachos de producto tiene que cumplir con rígidos reglamentos aduaneros e impositivos. Para que la facturación en base a la medición de un instrumento sea aceptable a ambas partes, tanto la compradora como la vendedora, necesita tener certificación para "Custody Transfer". Todos los medidores de Enraf tienen esta certificación.

En operaciones de Custody Transfer internacionales casi siempre se requiere que la facturación se haga en metros cúbicos a 15 grados Centígrados. Como consecuencia se necesitan siempre datos confiables para hacer la conversión. Hoy esta confiabilidad se obtiene de las distintas tecnologías en distintos grados – – que pasaremos a examinar.

Para aprovechar la capacidad de almacenamiento de una planta, en su totalidad, la capacidad de cada tanque, hasta el último milímetro, debe ser utilizable comercialmente.

Esto resulta posible con un sistema servo o radar pues pueden activar una alarma, o apagar una bomba, un milímetro antes del desborde.

Destacamos, sin embargo, que el medidor servo-operado no es apto para productos que contaminan el cable de medición, el tambor de medición, o el desplazador. Para medición por servo el producto no debe cristalizar, depositar residuos pegajosos, o ser demasiado viscoso. En cambio se destacan verdaderamente sus ventajas en tanques presurizados, refrigerados o criogénicos. Productos volátiles blancos son más difíciles de medir por un radar debido a que sus vapores distorsionan la propagación de las micro-ondas utilizadas.

Además, el hecho de tener que colocar el segundo transmisor de presión a, por ejemplo, 2 m del fondo del tanque hace que por debajo de ese valor no se pueda medir la presión y, por ende el sistema no pueda calcular el nivel. Estas limitaciones físicas impiden el máximo aprovechamiento de la capacidad del tanque.

Radar ENRAF para liquidos

Utiliza tecnología planar, que consiste en enviar no un pulso (como el IQ Radar de Milltronics), sino una señal contínua centrada en 10 GHz, que cambia de frecuencia entre 9,5 y 10,5 GHz, y mide el corrimiento de fase entre la señal emitida y la reflejada. Luego digitaliza la señal para procesarla (el IQ Radar es analógico). Después del Servo Operado 854, descrito con anterioridad, tiene la mayor exactitud que se pueda lograr, dado el estado actual de la ciencia. Se utiliza en Playas de Tanques con Hidrocarburos o Productos Químicos, para despacho a Buques o Camiones Cisterna, donde la medición se conecta a un Sistema Entis para facturación según se describe más abajo.

No tiene piezas móviles y no requiere ningún mantenimiento salvo limpieza ocasional, cuando el instrumento avisa.Funciona en Tanques Subterráneos, Presurizados, o Criogénicos hasta 40 m de altura. A veces necesita caño guía. Instalación: mediante brida de diámetro variable. Construcción: Antena de AISI 316, Carcaza de fundición de duraluminio. Alimentación: 65, 110-220 VAC. Salidas: 4-20 mA, 2 relés. Exactitud: 1mm hasta 40m. Alarmas: 4. OK entre 0,5 y 7 bar, y entre -40 y 85ºC. Apto Zona "0". Aprobado por PTB** y FM***.

ENRAF, Holanda, modelos desde $ 11.900*

Enviado por: Ing.+Lic. Yunior Andrés Castillo S.

"NO A LA CULTURA DEL SECRETO, SI A LA LIBERTAD DE INFORMACION"®

Santiago de los Caballeros, República Dominicana, 2016.

"DIOS, JUAN PABLO DUARTE, JUAN BOSCH Y ANDRÉS CASTILLO DE LEÓN – POR SIEMPRE"®

Autor:

Yunior Andrés Castillo Silverio.