Tecnologías de medición de nivel para la industria del refino

Sensor de nivel de presión sumergible

La industria del refinado está experimentando importantes transformaciones a medida que las refinerías existentes se modernizan para seguir siendo competitivas. El objetivo de las refinerías es aumentar la eficiencia energética, maximizar el rendimiento de la producción y mejorar la calidad del producto. Sin embargo, las refinerías se enfrentan a varios retos durante esta transición, como la necesidad de mejorar la eficiencia energética, reducir los costes operativos y de mantenimiento, y garantizar la seguridad al tiempo que se cumplen las estrictas normativas medioambientales. Estos retos están igualmente presentes en las nuevas refinerías, que se enfrentan a la complejidad de integrar la automatización para procesar crudo más barato, con alto contenido en azufre o pesado.

En las operaciones de refinería, la medición y el control precisos del nivel son cruciales. Con tasas de producción diarias de hasta 100.000 barriles, las refinerías pueden tener más de 1.000 puntos de medición de nivel. Los métodos tradicionales, como los sistemas basados en flotadores, son susceptibles a las imprecisiones causadas por los cambios de densidad y temperatura de los distintos crudos, que afectan a la fiabilidad de estas mediciones. Estas fluctuaciones pueden comprometer el proceso de control y afectar negativamente a la productividad de la refinería y a la calidad del producto. Por ello, las refinerías están adoptando tecnologías más precisas y de menor mantenimiento para garantizar mediciones exactas y mejorar el control general del proceso.

En este artículo, exploraremos cinco tecnologías avanzadas de medición de nivel adecuadas para la industria del refino: Sensores de nivel de radar, ultrasónicos, de presión diferencial, magnetostrictivos y capacitivos. Cada tecnología tiene sus propias ventajas y limitaciones, por lo que son adecuadas para diferentes aplicaciones en función de los requisitos de rendimiento, las condiciones de funcionamiento y las restricciones de instalación.

1. Transmisores de nivel por radar de onda guiada (GWR)

Principio de funcionamiento:

Los transmisores de nivel por radar de onda guiada (GWR), también conocidos como transmisores de nivel por reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) o radar de impulsos de microondas (MIR), ofrecen una medición continua del nivel. El dispositivo envía impulsos de microondas de baja potencia a través de una sonda, que viaja a la velocidad de la luz. Los impulsos se reflejan en la interfase líquido-aire, y el retardo entre la transmisión y la recepción se utiliza para calcular la distancia a la superficie del líquido.

Ventajas:

Preciso y fiable: Proporciona mediciones precisas en aplicaciones difíciles, como la medición de interfaces líquido-líquido (por ejemplo, interfaz aceite-agua) y a través de espuma.

No se ve afectado por los cambios del medio: Los cambios de densidad, constante dieléctrica o conductividad del líquido no afectan a la precisión de la medición.

Bajo mantenimiento: Al no tener piezas móviles, los dispositivos GWR requieren un mantenimiento mínimo y pueden integrarse fácilmente en los sistemas existentes.

Limitaciones:

Consideraciones relativas a la instalación: La elección del tipo de sonda y la altura de instalación pueden limitar el rendimiento, especialmente en aplicaciones con medios espesos o pegajosos.

2. Transmisores de nivel por radar sin contacto

Principio de funcionamiento:

Los transmisores de nivel radar sin contacto envían señales a través del vapor para medir la distancia superficial. Este tipo es ideal para medir líquidos viscosos, pegajosos y agitados en depósitos con mezcladores o agitadores, ya que aísla completamente el sensor del medio de proceso.

Ventajas:

Sin contacto físico: Adecuado para medios peligrosos o corrosivos, ya que no entra en contacto con el material del proceso.

Mantenimiento mínimo: Dado que el dispositivo no interactúa con el líquido, no hay piezas móviles que se desgasten, lo que se traduce en una reducción de los costes de mantenimiento.

Limitaciones:

Dificultades de instalación: Para realizar mediciones precisas, es necesario tener una línea de visión clara hacia la superficie. Las superficies rugosas o turbulentas pueden reducir la precisión, y la espuma o agitación de la superficie pueden provocar pérdidas de señal.

3. Transmisores de nivel ultrasónicos

Principio de funcionamiento:

Los transmisores de nivel ultrasónicos utilizan ondas sonoras para medir la distancia a la superficie del líquido. El transmisor emite un impulso, y el tiempo que tarda el impulso en reflejarse se utiliza para determinar el nivel.

Ventajas:

Fácil instalación y configuración: Fácil de instalar y configurar, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, incluidos depósitos y silos.

Medición sin contacto: Elimina la necesidad de contacto directo con el medio de proceso, lo que reduce el mantenimiento.

Limitaciones:

Sensibilidad a la temperatura: Los cambios en la temperatura del proceso pueden afectar a la velocidad del sonido, por lo que es necesario compensar la temperatura para obtener una medición precisa.

Condiciones de la superficie: La espuma, el vapor o las superficies turbulentas pueden interferir con las ondas ultrasónicas, reduciendo la precisión de la medición.

4. Transmisor de presión Medición de nivel

Principio de funcionamiento:

Los transmisores de presión miden el nivel de líquido indirectamente midiendo la presión ejercida por la columna de líquido. En los recipientes abiertos, la presión en el fondo del recipiente corresponde a la altura de la columna de líquido. En los recipientes presurizados, se utilizan transmisores de presión diferencial para compensar la presión interna.

Ventajas:

Versátil: Adecuado para una amplia gama de tipos de líquidos, incluidos los lodos, y funciona eficazmente en entornos de alta presión y alta temperatura.

Rentable: Una de las tecnologías de medición de nivel más asequibles, ideal para aplicaciones estándar.

Limitaciones:

Variación de la densidad: Los transmisores de presión se ven afectados por los cambios en la densidad del fluido, lo que puede afectar a la precisión de la medición.

No son adecuados para líquidos corrosivos o viscosos: Pueden ser necesarios materiales o revestimientos especiales, lo que puede aumentar la complejidad del mantenimiento.

5. Transmisores de nivel capacitivos

Principio de funcionamiento:

Los sensores de nivel capacitivos miden los cambios en la capacitancia causados por la presencia de líquido entre dos electrodos conductores. A medida que cambia el nivel del líquido, también lo hace la capacitancia, proporcionando una medición precisa del nivel.

Ventajas:

Ideal para depósitos pequeños y aplicaciones de bajo volumen: Los sensores capacitivos son muy eficaces para medir el nivel en depósitos pequeños o estrechos donde otras tecnologías podrían no caber.

Sin contacto: Adecuados para líquidos limpios que no tengan un alto nivel de partículas o espuma.

Limitaciones:

Susceptible de acumularse: Si el líquido es viscoso o pegajoso, la acumulación en el sensor puede afectar a la precisión.

Limitado a medios específicos: Más adecuado para líquidos no corrosivos y limpios; no es ideal para sustancias muy turbulentas o propensas a la formación de espuma

Conclusión:

En la industria del refino, la medición precisa del nivel es esencial para mantener la seguridad, la eficacia y la calidad del producto. Aunque cada una de estas cinco tecnologías ofrece ventajas distintas, la selección de la solución de medición de nivel adecuada depende de la aplicación específica, las condiciones operativas y el tipo de medio que se mide. Al aprovechar tecnologías avanzadas como los sensores de radar, ultrasónicos, de presión diferencial, magnetostrictivos y capacitivos, las refinerías pueden garantizar mediciones de nivel más fiables y precisas, lo que se traduce en un mejor control operativo y una reducción de los costes de mantenimiento.