La medición de nivel según la necesidad cuenta con una gran variedad de principios de medición, lo que nos lleva a decir que la aplicación nos indica que instrumento utilizar y no como es muy común adaptamos lo que tenemos a nuestra aplicación esperando tener buenos resultados.
Hoy quiero hablarles un poco de un principio de medición de nivel bastante interesante basado en el eco, donde el nivel de algún material de proceso se mide al cronometrar el recorrido de una onda entre el instrumento y la interfaz del material, es uno aplicado a instrumentos tipo flotador:
Magnetoestricción o Magnetoresitrictivo.
Un instrumento de nivel magnetorestrictivo funciona cuando el nivel de líquido se detecta mediante un flotador liviano con forma de rosquilla que contiene un imán. Este flotador se centra alrededor de una varilla metálica larga llamada guía de onda, colgada verticalmente en el recipiente de proceso (o colgada verticalmente en una jaula protectora como la utilizada para instrumentos de nivel estilo desplazamiento) para que el flotador pueda subir y bajar con el nivel de líquido de proceso.
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El campo magnético del imán del flotador en ese punto, combinado con el campo magnético producido por un impulso de corriente eléctrica enviado periódicamente a través de la varilla, genera un pulso de esfuerzo de torsión en la ubicación precisa del flotador. Este estrés de torsión (torsión) viaja a la velocidad del sonido a través de la varilla hacia cada extremo. En el extremo inferior hay un dispositivo amortiguador diseñado para absorber la onda mecánica.Se podría decir que un instrumento magnetostrictivo no es una tecnología de «eco» en el sentido más estricto de la palabra. A diferencia de los instrumentos ultrasónicos, de radar y láser, no estamos reflejando una ola de una interfaz discontinua entre los materiales. En cambio, se genera una onda mecánica (pulso) en la ubicación de un flotador magnético en respuesta a un impulso eléctrico. Sin embargo, el principio de medir la distancia por el tiempo de viaje de la onda es el mismo. En el extremo superior de la barra (por encima del nivel del líquido de proceso) hay un paquete de sensores y componentes electrónicos diseñado para detectar la llegada de la onda mecánica. Un circuito de temporización electrónico de precisión mide el tiempo transcurrido entre el pulso de corriente eléctrica (llamado pulso de interrogación) y el pulso mecánico recibido. Mientras la velocidad del sonido a través de la varilla de la guía de ondas de metal permanezca fija, el retardo de tiempo es estrictamente una función de la distancia entre el flotador y el sensor, que ya sabemos que se llama vacío.
El diseño de este instrumento recuerda a un transmisor de radar de onda guiada, donde una guía de onda de metal se cuelga verticalmente en el líquido de proceso, guiando un pulso a la cabeza del sensor donde se encuentran los componentes electrónicos sensibles. La principal diferencia aquí es que el pulso es una vibración sónica que viaja a través del metal de la varilla de la guía de onda, no un pulso electromagnético como es el caso con el radar. Al igual que todas las ondas de sonido, el pulso de torsión en un transmisor de nivel basado en magnetoestricción es mucho más lento que las ondas electromagnéticas.
Incluso es posible medir interfaces líquido-líquido con instrumentos magnetorestrictivos. Si la guía de onda está equipada con un flotador de tal densidad que flota en la interfaz entre los dos líquidos (es decir, el flotador es más denso que el líquido claro y menos denso que el líquido pesado), el pulso sónico generado por la guía de ondas posición representará el nivel de interfaz. Los instrumentos magnetorestrictivos incluso pueden estar equipados con dos flotadores: una para detectar una interfaz líquido-líquido y la otra para detectar la interfaz líquido-vapor, de modo que puede medir tanto la interfaz como los niveles totales simultáneamente como un transmisor de radar de onda guiada:ç
Con tal instrumento, cada pulso de «interrogación» eléctrico devuelve dos pulsos sónicos al cabezal del sensor: el primer pulso representa el nivel total de líquido (superior, flotador liviano) y el segundo pulso representa el nivel de interfaz (flotador inferior, pesado). Si el instrumento tiene capacidad de comunicación digital (por ejemplo, HART, FOUNDATION Fieldbus, Profibus, etc.), ambos niveles pueden informar al sistema de control a través del mismo par de hilos, convirtiéndolo en un instrumento «multivariable».
Quizás la mayor limitación de los instrumentos de nivel magnetorestrictivo es la interferencia mecánica entre el flotador y la varilla. Para que el efecto magnetorestrictivo sea fuerte, el imán dentro del flotador debe estar muy cerca de la barra. Esto significa que el diámetro interior del flotador en forma de rosquilla debe coincidir estrechamente con el diámetro exterior de la guía de onda. Cualquier incrustación de las superficies de la guía de ondas o del flotado por sólidos en suspensión, lodo u otros materiales semisólidos puede hacer que el flotador se una y, por lo tanto, no responda a los cambios en el nivel del líquido.