Los tanques de almacenamiento a granel sobre el suelo son contenedores que almacenan grandes volúmenes de líquido y suelen tener una altura de entre 3 y 10 metros. Funcionan sin presión, están disponibles en muchas formas y se fabrican principalmente en plástico, fibra de vidrio o metal. Los tanques cilíndricos verticales son los más comunes. Dependiendo del líquido, también pueden tener un revestimiento interior resistente a los productos químicos.
Existen numerosas normativas ambientales relacionadas con el diseño y el funcionamiento de los tanques de almacenamiento a granel, y los tanques sobre el suelo están sujetos a normativas diferentes a las de los tanques subterráneos. Los tanques de almacenamiento a granel tienen dos sistemas de control básicos, uno para añadir líquido al tanque y otro para extraerlo. Algunos también tienen paredes de contención secundarias para evitar derrames o fugas, y todos tienen un buen acceso para el transporte que facilita la asistencia.
El requisito principal de esta aplicación es supervisar el nivel de líquido, lo que permite a los operadores saber cuándo es el momento de rellenar el tanque y evitar que se desborde o se vacíe. Los sensores de nivel ultrasónicos suelen ser la mejor opción para supervisar este nivel de líquido con la mayor precisión.
Technology
Una onda ultrasónica de alta frecuencia y corta duración se emite hasta cuatro veces por segundo desde la cara del transductor. La onda sonora se refleja en la superficie del líquido y vuelve al transductor.
Un sensor de nivel ultrasónico mide el tiempo de vuelo entre la generación y la recepción del sonido, y lo traduce en la distancia entre la cara del transductor y la superficie del líquido. A continuación, la distancia se convierte en un porcentaje del intervalo medido y se emite como una señal proporcional de 4-20 mA.
Prácticas recomendadas
El sensor de nivel instalado debe tener una visión clara de la superficie del líquido. Esto significa que el espacio de medición debajo del sensor debe estar libre de obstrucciones, como tubos, accesorios, escaleras o paredes dentro del depósito.
El transductor de nivel debe estar situado por encima del nivel más alto del líquido y nunca debe sumergirse durante el funcionamiento normal. Los depósitos de almacenamiento a granel suelen estar situados al aire libre sin ninguna protección medioambiental y están directamente influenciados por el calor del sol o el frío del clima. Por ello, las diferencias de temperatura pueden generar condensación dentro del depósito. Esto ocurre con mayor frecuencia en el extremo alto del rango de temperaturas, pero también puede ocurrir en el extremo bajo, lo que da lugar a la formación de gotas de agua o hielo en el transductor, lo que puede afectar a la transmisión y recepción acústicas.
Cuando exista una condensación significativa, seleccione un sensor de nivel con un rango de medición más largo y potente, y aplique una capa muy fina de vaselina repelente al agua en la superficie del transductor. Normalmente, el líquido se vierte en los tanques de almacenamiento a granel por la parte superior y se extrae por la parte inferior. Esto suele crear una superficie líquida agitada durante el llenado y una superficie líquida lisa durante el vaciado. Dependiendo del tipo de líquido y del grado de agitación, se puede generar espuma.
La espuma absorbe la señal acústica y puede reducir el rango de medición efectivo del sensor de nivel. Cuando hay espuma, el sensor debe instalarse en un tubo vertical para separar la espuma de la superficie del punto de medición. Otra solución es prolongar el tubo de llenado hasta el fondo del tanque y eliminar la agitación. El vapor suele estar asociado a líquidos corrosivos en concentraciones más altas, pero también puede encontrarse en líquidos no corrosivos a temperaturas más elevadas. El vapor absorbe la señal acústica y puede reducir el rango de medición efectivo del sensor de nivel.
Cuando haya una cantidad significativa de vapor, seleccione un sensor de nivel con un rango de medición más largo y potente, y ventile adecuadamente el tanque. En el caso de ácidos vaporosos fuertes, como el clorhídrico o el nítrico, el sensor de nivel también debe instalarse en un tubo vertical para maximizar la intensidad de la señal acústica.
Instalación
Hay varias formas de montar un sensor de nivel en esta aplicación. El interior de un tanque de almacenamiento a granel normalmente tiene pocas obstrucciones o equipos. La parte superior del tanque puede ser plana, abovedada, redonda o en ángulo. Busque una ubicación de montaje en la que el sensor de nivel tenga una vista directa del líquido en todo el rango de medición. La ubicación debe ser plana, nivelada con respecto al líquido y accesible. Se pueden utilizar los siguientes equipos para instalar el sensor.
Adaptador para tanques
Se recomienda utilizar adaptadores para tanques donde la ubicación de montaje del tanque sea nivelada y no esté en pendiente. Utilice un adaptador para tanques que sea de deslizamiento x rosca y evite los adaptadores de rosca x rosca. No utilice adaptadores para tanques que se monten boca abajo.
Coupling
A shorter half coupling is preferred over a taller full coupling. Use a coupling that is slip x thread, and avoid thread x thread couplings. If you use a full coupling, it must follow the height and diameter restrictions described under Riser with Flange.
Stand-Pipe
Los transductores de nivel se pueden instalar en un tubo vertical para separar la espuma de la superficie, amortiguar las turbulencias o maximizar la intensidad de la señal acústica del sensor de nivel ultrasónico. No utilice un tubo vertical en aplicaciones con líquidos contaminados, con recubrimientos o incrustaciones que dejen acumulación de material en la pared interior del tubo.
El tubo vertical debe ser una sección continua de tubo liso sin roturas ni transiciones. El diámetro interior del tubo debe ser igual o superior a la anchura del haz del sensor de nivel, y se recomiendan tubos de mayor diámetro. Para instalar el sensor, monte un acoplamiento roscado de perfil bajo en la parte superior del tubo.
Justo debajo del acoplamiento, y dentro de la banda muerta de los sensores de nivel, taladre dos orificios de ventilación de un cuarto de pulgada en lados opuestos del tubo. El tubo debe extenderse hasta el fondo del tanque, o al menos por debajo del alcance de medición del sensor de nivel. Corte un ángulo de 45º en la parte inferior del tubo.
Por último, el nivel debe mantenerse por encima del corte de 45º, de modo que siempre haya líquido en la tubería.
Elevador con brida
Los elevadores largos y estrechos, que en los depósitos de fibra de vidrio también pueden extenderse unos centímetros dentro de la parte superior del depósito, pueden afectar a la transmisión y recepción acústicas. La superficie interior del elevador debe ser lisa y sin estrías, especialmente en la zona situada debajo de la cara del transductor instalado.
Se recomiendan elevadores con diámetros de 3" o más. Si la única opción es un elevador de 2" de diámetro, la altura del elevador y cualquier conexión de montaje por encima de él no puede exceder las 5". Se debe tener precaución con cualquier elevador de más de 8" de altura, y no se permite el uso de conexiones en T dentro de la estructura del elevador.
Centro del tanque con cubierta abovedada
Siempre que sea posible, evite instalar el sensor ultrasónico en el centro de un tanque con cubierta abovedada. La cubierta abovedada actúa como un reflector parabólico que amplifica la energía acústica y puede hacer que el transmisor de nivel funcione de forma intermitente a determinados niveles del tanque.
Electricidad
Los depósitos de almacenamiento a granel pueden estar situados cerca de grandes bombas, motores o variadores de frecuencia que pueden generar un ruido EMI o RFI considerable. Asegúrese de que dichos dispositivos estén conectados a tierra y, a continuación, conecte el sensor ultrasónico y los equipos eléctricos asociados a la misma conexión a tierra que estos dispositivos. Algunas zonas pueden estar sujetas a frecuentes descargas eléctricas o tener un suministro eléctrico poco fiable. En tal caso, se recomienda utilizar una protección contra sobretensiones y un filtro adecuados.
Intervalo
El sensor emite una señal de salida de corriente de 4-20 mA que es proporcional al intervalo de medición de nivel dentro del tanque de almacenamiento a granel. Los usuarios suelen establecer los 4 mA en vacío o en el nivel más bajo medido, y los 20 mA en lleno o en el nivel más alto medido. Evite colocar los puntos de ajuste del intervalo de 4 mA o 20 mA en niveles cercanos a los que pueden activar bombas, válvulas o alarmas.
Interfaz
La señal de corriente de 4-20 mA de los sensores de nivel se conecta normalmente a un controlador local o a un sistema de control centralizado. Estos dispositivos pueden incluir un PLC, SCADA, DSC o un controlador de nivel autónomo.
Cualquiera de los dispositivos de control es adecuado, siempre que acepte una señal de corriente de 4-20 mA. A continuación, se debe programar el rango operativo del controlador para que coincida con el intervalo de medición del sensor ultrasónico, teniendo en cuenta que el punto de ajuste de 4 mA de los sensores normalmente se coloca por encima de la condición de tanque vacío.
Una vez que el rango operativo del controlador se ha configurado con los niveles y unidades de ingeniería correctos, se aplican los puntos de ajuste del relé para la automatización de la bomba, la válvula o la alarma.
Siempre se debe utilizar una alarma de nivel alto independiente o un sistema de apagado de seguridad además del sistema principal, y se recomienda una alarma de nivel bajo independiente o un sistema de apagado de seguridad para la protección de la bomba o del proceso.
¿Qué es un anemómetro y qué mide? Introducción a la medición de la velocidad del aire