Nivel por Presión Hidrostática en Tanques Cerrados

 

En los tanques cerrados se plantea una situación recurrente en el almacenamiento de productos para tanques cerrados, donde las condiciones de temperatura y presurización del tanque engendran la generación de gases y vapores. Estos componentes gaseosos ejercen presión en todo el recipiente, adicional a la presión originada por la columna de líquido. Esta coyuntura introduce un desafío al intentar medir el nivel solo a través de la presión. En respuesta, se implementa un transmisor de presión diferencial con el enfoque para excluir este "exceso de presión" por gases y vapores de la ecuación, considerando únicamente la presión de la columna de líquido. Para lograrlo, el PDIT utiliza la siguiente fórmula:   

(∆P = PH – PL)

• ∆P = Presión Diferencial
• PH = Presión de Alta (Recamara o sello de Alta)
• PL = Presión de baja (Recamara o sello del Baja)

Al igual como mencione en la sección titulada Nivel por Presión Hidrostática en Tanques Abiertos esta medida de nivel por presión hidrostática tiene dos formas de ser “calculadas” tenga en cuenta que la formula anterior los términos (PH y PL) se encasillan variables tales como presión, nivel, densidad o Gravedad especifica, de la siguiente manera:

Método #1	Método #2
∆P = PH – PL ∆P = (ρ * g * h) - (ρ * g * h) ___________________________________ h = P / (ρ * g) Donde: ∆P= Es la presión Diferencial en pascales (Pa) ρ= Es la densidad del líquido. (kg/m³) g= Aceleración de la gravedad. (9.807 m/s²) h= Altura de la columna de líquido (metros)	∆P = PH – PL ∆P = (SG * h) – (SG * h) ____________________________________ h = P / SG   Donde: SG= Gravedad Especifica h= Altura en m,in,mm,cm Etc.. P = Presión de la columna de Agua. ∆P = Presión en unidades que correspondan a una columna de agua tales como (inH2O o mmH2O etc..)

Vamos a abordar los dos métodos con un ejemplo practico: 

Método # 1	Método #2
Para Hallar Presión	Para Hallar Presión
∆P = PH – PL ∆P = (ρ * g * h) - (ρ * g * h)   Sustituimos: ∆P = (720kg/m³ * 9.807 m/s² * 5m)-(1260 kg/m³ * 9.807 m/s² * 7m) ∆P = (35,305.2 Pa) - (86,497.74 Pa) ∆P = -51,192.54 pascales = -7.42psi = -205.72 inH2O	Primero hallamos la gravedad especifica (SG) SG Nafta: (720kg/m³) / (1000 kg/m³) = 0.72    SG Glicerina: (1260kg/m³) / (1000 kg/m³) = 1.26                                                            ∆P = PH – PL ∆P = (h * SG) – (h * SG) Sustituimos: ∆P = (5m * 0.72) – (7m * 1.26) ∆P = (3.6mH2O) – (8.82mH2O) ∆P = -5.22mH2O = -7.417 PSI
Para Hallar Nivel	Para Hallar Nivel
Para ello solo tomamos en cuenta la presión de la recamara de alta (PH) h = PH / (ρ * g)  Sustituimos:   h =35,305.2 Pa / (720kg/m³ * 9.807 m/s²) h= 35,305.2 Pa / (7,061.04m) h= 5 m. Otra manera de hallar la relación entre ∆P y altura es realizando la escalizacion de estas dos variables, para saber mas puedes dirigirte a la sección (escalizacion de variables de proceso )	Para ello solo tomamos en cuenta la presión de la recamara de alta (PH) h = PH / SG Sustituimos: h = 3.6mH2O / 0.72 h = 5 m Otra manera de hallar la relación entre ∆P y altura es realizando la escalizacion de estas dos variables, para saber mas puedes dirigirte a la sección (escalizacion de variables de proceso )
Hallar Rango del Transmisor de nivel por DP (LRV -URV)
Hallar (LRV)	Hallar (LRV)
Un tanque vacío es igual a una columna de producto de cero metros por ende la presión es igual a cero, por consiguiente, el valor de la LRV en este caso corresponde a la presión ejercida única y exclusivamente de la recamara de baja. LRV = PH – PL LRV = (ρ * g * h) - (ρ * g * h)   Sustituimos: LRV= (0) - (1260 kg/m³ * 9.807 m/s² * 7m) LRV= (0) - (86,497.74 Pa) LRV= -86,497.74 Pa = -12.54 PSI = -347.60inH2O	Un tanque vacío es igual a una columna de producto de cero metros por ende la presión es igual a cero, por consiguiente, el valor de la LRV en este caso corresponde a la presión ejercida única y exclusivamente de la recamara de baja. LRV = PH – PL LRV = (h * SG) – (h * SG) Sustituimos: LRV = (0) – (7m * 1.26) LRV = (0) – (8.82mH2O) LRV = -8.82mH2O = -12.54 PSI = -347.60inH2O
Hallar (URV)	Hallar (URV)
Primero aseguramos el máximo nivel que puede contener el tanque, en este caso son 7 metros, Tenga en cuenta que el nivel del producto Nunca debe sobre pasar el nivel de la recamara de baja. Tener en cuenta también que la única presión que varia es (PH) por ende (PL) es tratada en estos casos como una constante.   URV = PH – PL URV = (ρ * g * h) - (ρ * g * h)   Sustituimos: URV = (720kg/m³ * 9.807 m/s² * 7m) - (1260 kg/m³ * 9.807 m/s² * 7m) URV = (49,427.28 Pa) - (86,497.74 Pa) URV = -37,070.46 pascales = -5.376psi = -148.96 inH2O	Primero aseguramos el máximo nivel que puede contener el tanque, en este caso son 7 metros, Tenga en cuenta que el nivel del producto Nunca debe sobre pasar el nivel de la recamara de baja. Tener en cuenta también que la única presión que varia es (PH) por ende (PL) es tratada en estos casos como una constante. URV = PH – PL URV = (h * SG) – (h * SG) Sustituimos: URV = (7m * 0.72) – (7m * 1.26) URV = (5.04mH2O) – (8.82mH2O) URV = -3.78mH2O = -5.376 PSI = -148.95inH2O
RANGO: (-86,497.74 Pa  a -37,070.46 pa) (-8.82mH2O a -3.78mH2O) (-12.54 PSI a -5.376 PSI) (-347.60inH2O a -148.96 inH2O)

Es importante señalar que el ejemplo previo ilustra un escenario común y viable desde una perspectiva práctica. Sin embargo, es esencial reconocer que en cualquier industria existen otras variables influyentes que deben considerarse previo a la realización de los cálculos que se explicaron anteriormente. Estas variables incluyen, entre otras, la capacidad de medición del instrumento de nivel mediante presión diferencial y las condiciones específicas del proceso y de los equipos o tanques de almacenamiento.

Todas estas variables adicionales pueden clasificarse en dos configuraciones principales para el transmisor de nivel mediante presión diferencial: la supresión y la elevación de cero. La correcta selección y ajuste de estas configuraciones resulta crucial para obtener mediciones precisas y fiables en un entorno industrial.

Supresión de Cero

Se refiere a la configuración en la cual se ajusta el transmisor de presión diferencial para que el cero de medición (el valor de presión cuando no hay nivel), corresponda con la presión en el punto de referencia, aun si este punto comprende un nivel o columna de líquido, ejemplo:

 

Nivel mínimo por condición de proceso	Tanque elevado

Solo hay que conectarse con el comunicador de campo y asegurar el Zero Trim efectuando los siguientes pasos:

1. en la pantalla Home del comunicador selecciona ajuste del dispositivo o (Device setup)
2.  luego selecciona diagnósticos y mantenimiento o (Diag/Service)
3. Acceda al menú calibración y seleccionar la opción Sensor Trim
4. Elegir Zero Trim y esperar.

Para más información respecto al ajuste de los transmisores de nivel por presión diferencial ingresa Aquí.

Elevación de Cero.

Este tipo de configuración son muy comunes en los tanques cerrados, aquí entra a actuar la recamara de baja del transmisor y la presión que ejerce la Columna de líquido en esta, según la fórmula de DP = PH - PL, se entiende que una presión en PH se interpreta como una señal de corriente positiva en relación al nivel, siendo PL una variable que resta generando una diferencia de presión, ahora bien un tanque cerrado y vació comprende una columna de líquido cualquiera que sea (glicerina o agua) está ejerciendo presión en la recamara de baja por lo cual si el rango del instrumento posee una LRV igual a cero pues entregara una señal de corriente inferior a los 4 mA, mostrando una alarma por fuera de rango o saturación, por ello es necesario realizar un cero al instrumento para “elevar la señal de corriente”  y que en su medida no tome en cuenta la presión ejercida en la recamara de baja.

En resumen: Elevación de cero se utiliza para descartar la presión ejercida en la recamará de baja, en otras palabras el rango de nuestro instrumento de presión diferencial tendrá una LRV igual a cero.

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