Medicion de nivel por ultrasonido

Medición de Nivel y Caudal por Ultrasonido
Josey Avilés Espinoza, alumno Ing. Civil Electrónica
Universidad Técnica Federico Santa María
Abstract-- El presente trabajo otorga una primera visión
respecto a la utilización del ultrasonido en la medición d
e
niveles y flujos. Se entrega una descripción de los principios
físicos involucrados y algunos aspectos prácticos.

I. INTRODUCCIÓN

Sin duda el nivel y caudal constituyen dos de las
variables más importante dentro del ámbito del control
de procesos. No es difícil imaginar algunas aplicaciones en
que la determinación de estas variables resulta relevante,
por ejemplo en el caso de un artefacto tan cotidiano como lo
es el estanque de un inodoro, éste posee un sistema de
control para regular el paso de agua hasta alcanzarel nivel
necesario para su correcto funcionamiento. En este caso
hablamos de un dispositivo llamado “flotador” que se
suspende sobre el agua conectado a una válvula que regula
el ingreso de agua al estanque, así, por acción mecánica la
válvula se va cerrando a medida que el nivel del estanque
aumenta. Algo sencillo que quizás puede pasar inadvertido
en nuestro quehacer cotidiano, de no serporque a veces
este sistema falla...!qué incómoda situación!. Bueno, si
ahora nos situamos en un contexto más sofisticado,
digamos una planta de producción de papel, o en general,
una industria en donde se tiene un estanque para la mezcla
de ciertas substancias como parte del proceso de
producción. Entonces, seguramente será necesario mantener
un cierto nivel de mezcla en el interior detal manera que las
aspas que ayudan a la cohesión de las substancias cumplan
su función en forma íntegra, como también será de interés el
permitir el ingreso de las substancias en la proporción
adecuada. Así, ahora es de interés también determinar la
cantidad de sustancia que está ingresando para saber
cuando es necesario aumentar o disminuir la cantidad de
una u otra sustancia que ingresa alestanque. Esto es, ahora
es importante medir el flujo de las substancias necesarias
para la mezcla, y probablemente van a existir algunas otras
variables de importancia dependiendo del tipo de proceso:
temperatura, presión, entre otras. A diferencia del ejemplo
anterior, en este caso el hecho que se produzca una falla no
solo implica una situación incómoda, existen costos
involucrados quehacen muy importante el correcto
funcionamiento de los sistemas.
Es posible notar entonces la importancia de escoger los
elementos apropiados para lograr el correcto desarrollo de
un proceso de interés. En este caso en particular, los
sensores de nivel y flujo.

II. PRINCIPIO DE M EDICIÓN
Actualmente en el mercado existe una gran variedad de
productos para la medición de nivel y flujo,principalmente
diferenciados por el principio de medición que utilizan. Por
mencionar
algunos:
de
efecto
coriolis,
vórtex,
electromagnético y ultrasonido, para la medición de flujo; y
para el caso de nivel: por flotación (como el caso del
inodoro), microondas, capacidad, conductividad y
ultrasonido.
Cada uno de estos métodos o principios de medición
poseen características que les hacenapropiados para
diversas aplicaciones, en particular en este caso nos
abocaremos al estudio del ultrasonido como instrumento
para la medición.
Antes de continuar, se mencionarán algunos aspectos
básicos sobre el ultrasonido.
A. El ultrasonido
Un oído normal tiene un rango de frecuencias audible que
va de los 20 a los 20K Hertz aproximadamente. Una onda
sonora que posee una frecuencia porsobre este rango se
denomina ultrasonido.
El sonido es una forma de transmisión de energía descrita
por medio de las diferencias de presión que se producen en
un medio, adoptando las características de una onda en su
propagación. Este tipo de ondas se denominan ondas
mecánicas y una de sus principales características es que
para su propagación necesitan de un medio transmisor,
cuyas...