Los tanques de almacenamiento a granel sobre el suelo son contenedores que contienen grandes volúmenes de líquido. Funcionan sin presión, están disponibles en muchas formas y se fabrican generalmente de 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 químicos.
Existen muchas regulaciones ambientales asociadas con el diseño y el funcionamiento de los tanques de almacenamiento a granel, y los tanques sobre el suelo tienen regulaciones diferentes a las de los tanques subterráneos. Los tanques de almacenamiento a granel tienen dos sistemas de control básicos, uno para agregar líquido al tanque y otro para eliminarlo del tanque. Algunos también tienen paredes de contención secundarias para evitar derrames o fugas, y todos tienen un buen acceso de transporte para respaldar las entregas.
El requisito principal para esta aplicación es monitorear 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 seque. Los sensores de nivel ultrasónicos suelen ser la mejor opción para monitorear este nivel de líquido con el mayor grado de precisión.
Tecnología
Una onda sonora ultrasónica de alta frecuencia y corta duración se emite hasta cuatro veces por segundo desde la superficie del transductor. La onda sonora se refleja en la superficie del líquido y regresa 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 superficie del transductor y la superficie del líquido. Luego, la distancia se convierte en un porcentaje del alcance medido y se emite como una señal proporcional de 4-20 mA .
Mejores prácticas
El sensor de nivel instalado debe tener una vista clara de la superficie del líquido. Esto significa que el espacio de medición debajo del sensor debe estar libre de obstrucciones como tuberías, accesorios, escaleras o paredes dentro del tanque.
El transductor de nivel debe ubicarse por encima del nivel más alto del líquido y nunca sumergirse durante el funcionamiento normal. Los tanques de almacenamiento a granel a menudo se ubican al aire libre sin ninguna protección ambiental y están directamente influenciados por el calor del sol o el frío del clima. Como tal, los diferenciales de temperatura pueden generar condensación dentro del tanque. Esto ocurre con mayor frecuencia en el extremo superior del rango de temperatura, pero también puede ocurrir en el extremo inferior, lo que resulta en la formación de gotas de agua o hielo en el transductor, lo que puede afectar la transmisión y recepción acústica.
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 repelente de agua de vaselina en la cara del transductor. El líquido normalmente se dispensa en los tanques de almacenamiento a granel desde la parte superior y se retira desde la parte inferior. Esto generalmente crea una superficie de líquido agitada durante el llenado y una superficie de líquido lisa durante el vaciado. Dependiendo del tipo de líquido y la cantidad de agitación, se puede generar espuma.
La espuma absorbe la señal acústica y puede reducir el rango de medición efectivo del sensor de nivel. Donde exista espuma, el sensor debe instalarse en un tubo vertical para separar la espuma de la superficie del punto de medición. Otra solución es extender el tubo de llenado hasta el fondo del tanque y eliminar la agitación. El vapor normalmente se asocia con líquidos corrosivos en concentraciones más altas, pero también se puede encontrar en líquidos no corrosivos a temperaturas más altas. El vapor absorbe la señal acústica y puede reducir el rango de medición efectivo del sensor de nivel. Donde exista vapor significativo, seleccione un sensor de nivel con un rango de medición más largo y potente, y ventile adecuadamente el tanque. Con ácidos fuertes en forma de vapor, 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
Existen 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 donde el sensor de nivel tenga una vista directa del líquido durante todo el intervalo de medición. La ubicación debe ser plana, nivelada con el líquido y accesible. Se puede utilizar el siguiente equipo para instalar el sensor.
Adaptador de tanque
Se recomiendan los adaptadores de tanque cuando la ubicación de montaje del tanque está nivelada y no en una pendiente. Use un adaptador de tanque que sea de rosca deslizante y evite los adaptadores de rosca por rosca. No use adaptadores de tanque que estén montados al revés.
Enganche
Se prefiere un acoplamiento semicortado en lugar de un acoplamiento completo más alto. Utilice un acoplamiento que tenga una rosca deslizante y evite los acoplamientos con rosca por rosca. Si utiliza un acoplamiento completo, debe cumplir con las restricciones de altura y diámetro descritas en Tubo ascendente con brida.
Tubo vertical
Los transductores de nivel se pueden instalar en un tubo vertical para separar la espuma de la superficie, amortiguar la turbulencia o maximizar la fuerza de la señal acústica del sensor de nivel ultrasónico. No utilice un tubo vertical en aplicaciones con líquidos sucios, que recubren o forman incrustaciones que dejarán material acumulado en la pared interior del tubo.
El tubo vertical debe ser una sección continua de tubo liso sin cortes ni transiciones. El diámetro interior del tubo debe ser igual o mayor que el ancho 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 del sensor 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 rango de medición del sensor de nivel. Corte un ángulo de 45º en la parte inferior del tubo.
Finalmente, el nivel debe mantenerse por encima del corte de 45º, de modo que siempre haya líquido en el tubo.
Elevador con brida
Los tubos ascendentes largos y estrechos, que en los tanques de fibra de vidrio también pueden extenderse unos centímetros dentro de la parte superior del tanque, pueden afectar la transmisión y recepción acústica. La superficie interior del tubo ascendente debe ser lisa y libre de crestas, especialmente en la región debajo de la cara del transductor instalado.
Se recomiendan tubos ascendentes con diámetros de 3″ o más. Si la única opción es un tubo ascendente de 2″ de diámetro, la altura del tubo ascendente y cualquier conexión de montaje por encima de él no puede superar las 5″. Se debe tener cuidado con cualquier altura de tubo ascendente mayor a 8″, y no se permite el uso de conexiones en T dentro de la estructura del tubo ascendente.
Eléctrico
Los tanques de almacenamiento a granel pueden estar ubicados cerca de bombas grandes, motores o variadores de frecuencia que pueden generar un ruido electromagnético o de radiofrecuencia considerable. Asegúrese de que dichos dispositivos estén conectados a tierra y, luego, conecte a tierra el sensor de nivel ultrasónico y el equipo eléctrico asociado a la misma tierra que estos dispositivos. Algunas áreas pueden estar sujetas a frecuentes descargas de rayos o tener un suministro eléctrico poco confiable. En esos casos, se recomienda una protección y un filtrado adecuados contra sobretensiones.
Interfaz
La señal de corriente de 4-20 mA de los sensores de nivel normalmente se conecta a un controlador local o un sistema de control centralizado. Estos dispositivos pueden incluir un PLC, SCADA, DSC o un controlador de nivel independiente.
Cualquier dispositivo de control es adecuado siempre que acepte una señal de corriente de 4-20 mA. El rango operativo del controlador debe programarse para que coincida con el rango de medición del sensor ultrasónico y tener 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 las unidades de ingeniería correctos, se aplican los puntos de ajuste del relé para la automatización de bombas, válvulas o alarmas.
Siempre se debe utilizar una alarma de nivel alto independiente o un sistema de apagado de seguridad además del sistema principal, y se recomienda un sistema de apagado de seguridad o una alarma de nivel bajo independiente para la protección de bombas o procesos.