LAZO DE CONTROL DE NIVEL (MANUAL) Control de nivel: Los controles de nivel son dispositivos o estructuras hidráulicas cuya fnalidad es la de garantizar el nivel del agua en un rango de variación prees preestab tablec lecid ido. o. Existe Existen n algu alguna nas s dier dieren encia cias s en la conce concepci pción ón de los los controles de nivel, segn se trate de: canales canales!! plantas de trata"iento!! tan#ues trata"iento tan#ues de de al"acena"iento de agua o un e"balse e"balse..
$efniciones básicas: %ist %i ste" e"a: a:
el siste" siste"a a el tan#u tan#ue e de nivel nivel del e#uipo e#uipo edibo edibon n donde donde #uere"os "antener el nivel a &'c" para lo cual debe"os su"inistrar agua al tan#ue "ediante el uso de una bo"ba
Las variabl variables es del sist sistema ema
las variables del siste"a son de caudal y de nivel la salida es el nivel y la entrada es el caudal, al control el caudal controla"os el nivel.
El medidor es el sensor de nivel.(ele"ento pri"ario) El CON CONTROL TROLADO ADOR R es el alu"no #ue to"a to"a la decis ecisiión, lee lee o visu visual aliz iza a el valo valorr del del nive nivel, l, lo co"p co"par ara a con con un valo valorr dese desead ado o o de entrada (&'c") y acta sobre la válvula la bo"ba *+- o el caudal"etro de área variable.
El ACTUADOR es la bo"ba #ue abastece de agua al tan#ue superior (*+-).
!I!TEMA DE CONTROL son son todo todos s los los blo# blo#ue ues, s, *C/0* C/0*$1 $12, 2, C13/21L*$12, %E3%12
Un control !emia"tom#tico se deno"in deno"ina a se"iauto se"iauto"áti "ático co por #ue tiene un "edidor y un operador
Control Man"al$ 3o existe "edidor solo esta el operador. Contro Con troll a"t a"tom# om#tico tico: el contro trol auto" to"ático tico se da "ediant ante "edidores y sot4are del e#uipo
Dia%rama de blo&"es
La fgura es el $5*62*7* $E +L180E% de control. Es un control %e"iauto"ático, debido #ue existe un e#uipo de "edición y el 1perador.
'"ndamento teorico •
A"torre%"lacin$ La autorregulación es una reacción inherente a un proceso #ue ayuda al estableci"iento del e#uilibrio o estado estacionario del "is"o. %e dice #ue un proceso es autorregulado cuando, partiendo de una situación de e#uilibrio, alcanza un nuevo estado de e#uilibrio despu9s de cual#uier variación de carga.
El interca"biador de la 'i%"ra es autorregulado. 7anteniendo constante la entrada de vapor, si se "odifca la apertura de la válvula de entrada de agua ra (carga), la te"peratura del agua caliente se estabilizará en un nuevo valor.
El ca"bio en la "edida de nivel se realizará en or"a de ra"pa ascendente o descendente a una velocidad #ue depende de la perturbación creada por la válvula de entrada. Este "is"o siste"a puede ser autorregulado si se agrega una válvula en la salida, #ue sustituye la bo"ba.
•
Caacitancia Es el ca"bio necesario de "ateria o de energa para realizar un ca"bio unitario en una variable de reerencia. Capacitancia ;olu"en
Cuanto "ayor es la capacitancia, "enor altura de nivel a de "overse para desplasar un "is"o volu"en. Co"o consecuencia cuando "enor es el nivel "as ruido tendra la "edida de nivel.
Modelo Matem#tico del !istema$
En el siste"a "ostrado en la 'i%"ra, la salida de l#uido es constante al depender de la bo"ba, "ientras #ue el caudal de entrada se puede "anipular. La velocidad de ca"bio de volu"en (v), contenido en el recipiente, es igual a la dierencia entre los caudales de entrada (=e) y salida (=s). El "odelo "ate"ático es el siguiente:
dv.dt*'e,
5ntegrando para obtener el volu"en tene"os, v* +('e,'s)dt$ %i el tan#ue es vertical con área interior unior"e y ; es su capacidad total, la altura de l#uido correspondiente diente al nivel será
- * v.V
$e las dos expresiones anteriores pode"os obtener la altura de nivel co"o:
* /.v +('e,'s)dt El nivel en el tan#ue se debe controlar "anual"ente a>ustando la posición de la válvula de entrada. %i la apertura de válvula es ligera"ente superior o inerior al e#uilibrio con la - salida, el tan#ue se desbordará o #uedará vaco. Esta caracterstica es la deno"inada alta de autorregulación y signifca #ue el proceso de integración no se puede e#uilibrar por s "is"o, o lo #ue es igual, carece de estado estacionario.
Tios de medidores de nivel Medidores re0e1in
locales
de
nivel
con
cristales
de
•
%e utilizan nor"al"ente en recipientes cerrados en los #ue la presión es "uy superior o "uy inerior a la at"os9rica. La presión "áxi"a de traba>o suele estar en torno a ?@@ Age"plo Calderines de ;apor. Los cristales de reexión son pris"as de vidrio te"plado, de sección rectangular provistos de estras longitudinales.
Las estras tienen sección rectangular y su ob>eto es el de hacer visible el nivel, incluso cuando el uido de proceso sea incoloro o transparente. Los cristales del nivel están aprisionados, "ediante tornillo en una ca>a de acero.
Medidas de nivel "tili2ando desla2ador %e basa en el principio de *r#u"edes, establece #ue un cuerpo su"ergido en un l#uido es e"pu>ado hacia arriba con una uerza igual al peso del volu"en de l#uido desplazado. La siguiente ecuación es til para deter"inar la uerza e>ercida por el desplazador. %e establece la relación:
la fgura "uestra el "edidor de desplaza"iento
$onde: = =uerza total e>ercida L" *ltura de nivel a "edir D Deso del desplazador Lz *ltura de nivel respecto al ondo ; ;olu"en del desplazador Longitud del desplazador F $ensidad del l#uido
Medidor de desla2ador con t"bo de torsin *un#ue existen desplazadores con diversas or"as geo"9tricas, tales co"o cilndricos, es9ricos, etc., en este apartado se "uestra co"o e>e"plo un tipo de "edidor cuyo desplazador es cilndrico
Este tipo de "edidor, #ue aparece en la =igura se basa en el principio de *r#u"edes. El desplazador está suspendido de un brazo conectado al siste"a de torsión y su peso es superior al "áxi"o e"pu>e ascendente #ue puede recibir del l#uido en el #ue se encuentra su"ergido.
•
Medidas de nivel or resin di3erencial
•
El siste"a no "ide el nivel de l#uido sino la presión e>ercida y, co"o la presión es proporcional a la altura de colu"na de l#uido, el "edidor GinfereH la posición actual del nivel. 0tiliza la ór"ula D
La =igura "uestra un tan#ue abierto, es decir, a presión at"os9rica, con una instalación tpica para la "edida de nivel. El trans"isor tiene conectada la ra"a positiva en el lado de alta presión (*D) y la ra"a negativa en el lado de ba>a presión (+D). La presión dierencial #ue "ide el trans"isor será:
El siste"a se trata de un recipiente cerrado, co"o el de la =igura y la superfcie de l#uido contenido en el recipiente está so"etida a presión estática superior a la at"os9rica, esta presión se su"a a la carga hidrostática, por lo #ue se debe utilizar un "9todo #ue co"pense el valor de esa presión.
Dor otro lado, en ocasiones no es posible "ontar el trans"isor con la ra"a positiva a la "is"a altura #ue la to"a de alta presión, siendo necesario "ontar el trans"isor en posición "ás ba>a #ue la to"a de alta presión para llevar a cabo labores de "anteni"iento. El tipo de "onta>e #ue se utiliza para esta situación es el #ue aparece en la =igura, el cual co"pensa ade"ás la presión estática al tener conectada la ra"a negativa a la zona de gas del recipiente.
El sistema es "n e4emlo de medir el nivel de tan&"es cerrados de 5L6
0n siste"a de "edida de nivel interace entre dos l#uidos co"o pueden ser gas licuado de petróleo (LD6) y agua de proceso, con un "onta>e co"o el de la =igura.
El cual representa la GbotaH de un acu"ulador. En este caso nos interesa conocer el nivel de agua decantada en el recipiente, es decir, el nivel de l#uido "ás denso. ay #ue hacer notar #ue aun#ue el trans"isor pueda ser situado por deba>o de la to"a inerior, la ra"a positiva se llena del l#uido "ás denso, por desplaza"iento del "ás ligero. Dor otro lado, la ra"a negativa ha de ser llenada con el l#uido "ás denso para eectuar el sellado de la "is"a. • •
•
Medidas de nivel or borboteo En depósitos abiertos conteniendo l#uidos angosos, #ue podran obstruir la to"a de presión, la "edida de nivel se puede realizar por "edio de este "9todo. %e hace borbotear aire a trav9s del l#uido "ediante una sonda, y la presión #ue se opone al borboteo es proporcional a la altura de l#uido G. Co"o ya se ha dicho anterior"ente, si la densidad del l#uido es constante, la presión capaz de vencer la colu"na de l#uido en el depósito es:
Medidas de nivel or di3erencia de temerat"ra El siste"a de "edida de nivel #ue se "uestra en la =igura se utiliza en productos sucios, parafnosos o pesados, tales co"o ondos de colu"nas de destilación a vaco, raccionadoras en unidades de =CC Co#uer, etc., donde es proble"ática la "edida de nivel con siste"as de desplazador, presión dierencial o cual#uier otro siste"a. Cuando el ter"opar no está baIado por el producto, al ser "ás corto #ue el tubo de conexión al recipiente, indicará la te"peratura a"biente de ese tra"o de tubo, lógica"ente "ás ba>a #ue la del producto.
*l ascender el nivel en el recipiente, el gran ta"aIo del tubo curvado per"ite al producto uir hacia arriba hasta alcanzar el tra"o horizontal donde está situado el ter"opar. La indicación de te"peratura corresponderá en este "o"ento a la del producto. • •
Interr"tores de Nivel La =igura "uestra un interruptor #ue se acciona en unción del nivel cuyo "onta>e debe realizarse en la parte superior del recipiente. El principio de operación es "uy si"ple. El interruptor se acciona por "edio de un siste"a de "aterial "agn9tico actuado por el otador. El interruptor y el i"án están su>etos a un brazo basculante.