La medición precisa del nivel es esencial para garantizar un funcionamiento seguro y eficaz de los procesos industriales en los que intervienen diversos productos. El principio de medición capacitivo ofrece una solución versátil para la detección de nivel puntual y la medición de nivel continua, especialmente en aplicaciones exigentes.
Este principio se basa en los cambios de capacitancia que se producen entre dos electrodos, normalmente la pared del depósito y una sonda. Al cambiar el nivel del producto, el medio dieléctrico entre los electrodos cambia en consecuencia, alterando así la capacitancia. Este cambio se detecta y se convierte en una señal de salida.
La medición de la capacitancia puede aplicarse tanto a líquidos conductores como no conductores, adaptándose a las propiedades específicas de cada medio. Está indicado para altas temperaturas, altas presiones y zonas peligrosas, lo que lo convierte en una solución robusta y flexible para una amplia variedad de sectores.
Vea el vídeo para saber cómo funciona el principio de medición capacitiva.
Ventajas de Liquicap, Liquipoint, Solicap y Minicap de un vistazo:
- Aplicación universal para líquidos y sólidos
- Medición fiable en productos y productos de alta viscosidad
- Independencia de la geometría del depósito en productos conductores
- Sondas adaptables universalmente
- Fácil puesta en marcha
Todos los días se llenan y vacían los depósitos de con una amplia variedad de productos a través de tuberías. Como por ejemplo, agua potable, zumos de frutas, aceites y combustibles, ácidos o salmueras. Puesto que estos productos pueden tener propiedades completamente distintas, se emplean diferentes principios de medición para detectarlos. Uno de ellos es la medición de nivel basado en el principio de la capacitancia.
El diseño más antiguo de un condensador se atribuye a Ewald Georg von Kleist y Pieter van Musschenbroek, quienes lo desarrollaron en 1745. Más tarde, en 1775, Alessandro Volta creó una versión mejorada que se considera el precursor de los condensadores modernos. En su honor, la unidad del SI para el voltaje se llama Voltio. El descubrimiento de la inducción electromagnética por Michael Faraday permitió generar campos eléctricos de forma controlada y, junto con la invención de los condensadores, sentó las bases para el desarrollo de la instrumentación capacitiva. En honor a Faraday, la unidad del SI para la capacitancia se denominó Farad.
Los instrumentos de nivel capacitivos pueden utilizarse tanto para la detección puntual de nivel como para la medición continua, especialmente en aplicaciones con líquidos. El principio de medición se basa en la variación de la capacidad de un condensador. Veamos cómo funciona este método de medición utilizando el ejemplo de la medición continua. El espacio entre dos objetos con cargas eléctricas distintas se denomina campo eléctrico. En este espacio, una carga eléctrica ejerce fuerza sobre otra carga eléctrica. La magnitud y la dirección del campo eléctrico se representan mediante líneas de campo. Si se conecta una tensión alterna a un condensador de placas, fluye corriente. La corriente depende del medio dieléctrico entre las placas, por ejemplo, aire o productos. Un cambio en el medio aislante provoca un aumento de la constante dieléctrica y aumenta la capacitancia del condensador y, por tanto, también el flujo de corriente.
Además, el flujo de corriente puede verse afectado por la distancia y el tamaño de las placas. Estas características de un condensador constituyen la base del principio de medición del nivel de capacitancia. La pared del depósito, conductora de electricidad, y una sonda situada en su interior forman un condensador. Los cambios de capacitancia entre ellos permiten determinar el nivel del producto. En la medición de la capacitancia, se diferencian los líquidos conductores de la electricidad y los líquidos no conductores. Las mediciones en líquidos conductores, que normalmente son líquidos a base de agua, se realizan del siguiente modo:
El producto forma un cortocircuito eléctrico desde la pared del depósito hasta el aislamiento de la sonda. Por lo tanto, el efecto de medición depende únicamente de la capacitancia de aislamiento de la sonda, determinada por las propiedades del producto. Esto permite una medición estable, independiente tanto de la geometría del tanque como de la constante dieléctrica del medio. Si el nivel sube en el depósito, el área del condensador aumenta proporcionalmente. El cambio de capacitancia medido se utiliza para determinar el nivel.
En los líquidos no conductores —como aceites y disolventes— el cambio de capacitancia se produce porque su constante dieléctrica es significativamente mayor que la del aire. El medio no conductor forma un condensador adicional a la pared del depósito conectado en serie. Y que etermina la capacitancia total. Si el nivel sube en el depósito, el área del condensador aumenta proporcionalmente. El cambio de capacitancia medido permite determinar el nivel, y este aumento es proporcional al ascenso del propio nivel, ya que el medio tiene una constante dieléctrica más alta.
Por tanto, la medición depende de la constante dieléctrica del producto y de la geometría del depósito. Por ello, se emplean principalmente sondas de tubo esmerilado, ya que ofrecen una geometría definida y aumentan el efecto de medición gracias a la pequeña distancia entre sus superficies. En productos conductores con una conductividad superior a 100 microSiemens por centímetro, la calibración puede realizarse previamente en fábrica, ya que la medición es independiente tanto de la constante dieléctrica como del depósito. Esto permite una puesta en servicio rápida y sencilla. En productos no conductores con una conductividad inferior a un microSiemens por centímetro, es necesario que el cliente realice la calibración del producto dieléctrico correspondiente.
Un pequeño intervalo de transición entre productos conductores y no conductores se denomina intervalo crítico. En este rango, un cambio mínimo en la conductividad provoca un salto del valor medido. Por lo tanto, es recomendable evitar aplicaciones que operen dentro de este rango de conductividad.
Los instrumentos de Endress+Hauser basados en el principio de medición capacitiva permiten realizar mediciones de interfase y de nivel puntual en líquidos y sólidos, incluso en aplicaciones con altas temperaturas, altas presiones o en áreas clasificadas como peligrosas. Tenemos una solución adecuada para cada aplicación. Endress+Hauser.
