¿Qué es la presión hidrostática?

La presión hidrostática es la presión ejercida por una columna de líquido, dependiendo de su altura y densidad. En términos sencillos, es la presión que prevalece a una profundidad determinada. Cuanto mayor es la profundidad, mayor es la presión hidrostática, ya que el peso del líquido aumenta bajo la influencia de una fuerza descendente (la gravedad).

Medición de la presión hidrostática: paradoja

La presión hidrostática de un líquido depende únicamente de la profundidad. Este parámetro no se ve influido por el tamaño del recipiente ni por su forma. Este fenómeno se denomina «paradoja hidrostática».

Nivel hidrostático del líquido en el depósito

Las sondas hidrostáticas funcionan según un principio sencillo. Si conocemos la densidad del líquido en el que se realiza la medición, el valor de la presión depende de la altura de la columna de líquido sobre el punto de medición, que en este contexto se encuentra sobre el sensor de la sonda. Como seguramente recordarás de tus clases de física, el volumen del líquido por encima del punto de medición no influye en el valor medido. Por lo tanto, la presión en un tubo abierto y vertical es la misma que en un depósito abierto lleno de agua hasta el mismo nivel. La medición de la presión en la sonda hidrostática se realiza a la altura de la membrana separadora de la sonda sumergible y se compara con la presión atmosférica mediante un capilar dispuesto en el tubo.

La medición se basa en la ecuación:

p = h⋅ρ⋅g

Definiciones:

• p - presión dentro del depósito,
• h - nivel del líquido,
• ρ - densidad del líquido,
• g - valor de la gravedad.

En un depósito abierto, el nivel del líquido se calcula de la siguiente manera:

h = p/(ρ⋅g)

En un depósito cerrado, la fórmula es la siguiente:

h = (p2 - p1)/(ρ⋅g), donde:

• p1 - presión en la superficie del líquido,
• p2 - presión en el punto de medición.

Cabe señalar que las mediciones pueden realizarse no solo en agua, sino también en entornos más exigentes. Para trabajar en condiciones difíciles, nuestras sondas hidrostáticas de nivel de líquido, resistentes a impactos físicos y químicos, son la solución ideal.

Aplicación del transmisor de nivel hidrostático

Este método de medición se utiliza ampliamente en diversas industrias, incluyendo la alimentaria y la del agua y aguas residuales, en plantas de tratamiento de aguas residuales y estaciones de bombeo. Dependiendo de la aplicación, distinguimos entre sondas hidrostáticas tales como:

Sensor de nivel hidrostático para aguas residuales

Por ejemplo, el sensor de nivel hidrostático JUMO MAERA F27 para aguas residuales

Transmisor de nivel hidrostático para agua

Por ejemplo, sensor de nivel hidrostático 4-20 mA JUMO MAERA S25

Sensor de nivel hidrostático para pozos

Por ejemplo, sensor de nivel hidrostático para agua potable JUMO MAERA S28

¿Son adecuadas las sondas hidrostáticas para medir el nivel en un río?

Sí, los sensores hidrostáticos de nivel de líquido pueden utilizarse en ríos, siempre que estén correctamente instalados. Lo mejor es colocar la sonda hidrostática en un lugar donde la corriente sea relativamente tranquila. Se deben evitar los lugares con corrientes fuertes, ya que pueden afectar a la precisión de las mediciones. Además, es importante asegurarse de que se instale a la profundidad adecuada y se calibre periódicamente. Un ejemplo de sonda adecuada para esta aplicación es la MAERA S26, con un rango de medición de hasta 25 m.

¿Cómo funciona la medición hidrostática del nivel?

La medición hidrostática del nivel utiliza una sonda hidrostática. Esta se monta o se baja a una profundidad específica (nivel cero). El sensor de presión del agua, debido a la paradoja hidrostática, no mide todo el volumen del tanque, sino solo la columna vertical de líquido que se encuentra directamente sobre él. Si se conoce la gravedad específica del líquido, el valor de la presión se puede calcular como la distancia desde el nivel cero, donde se encuentra el transductor, hasta la superficie del líquido.

¿Cuál es la ventaja de un nivel hidrostático?

• alta fiabilidad

• alta precisión en la monitorización del nivel

• contacto directo con el medio

• los procesos de medición no se ven afectados por factores como la contaminación, la espuma, etc. – adecuado para instalaciones con espuma o recipientes

Transductores de presión de nivel de agua: características adicionales

Los transductores de presión de nivel permiten medir no solo el valor actual del nivel, sino también supervisar los cambios en el nivel desde un punto de referencia arbitrario dentro del medio (supervisión continua del nivel de líquido).

Además, dado que los transmisores de nivel hidrostáticos sumergibles se montan por debajo de la superficie del agua, no se ven afectados en absoluto por ninguna perturbación de la superficie del agua, como inundaciones.

¿Cómo elijo el sensor de nivel de líquido por presión adecuado?

Para tanques abiertos, como depósitos de ventilación, pozos o embalses de agua naturales o artificiales, utilice transmisores de presión sumergibles denominados sondas de nivel. Para tanques cerrados, lo más adecuado serán sensores de presión sumergibles con diafragma enrasado o transmisores que se puedan atornillar al tanque desde el exterior.

Una vez tomada esta decisión, identifique estas pocas características clave:

• Conexión de presión (solo si se trata de un transductor estándar montado lateralmente): debe ajustarse al orificio roscado del tanque.

• Rango de medición – debe seleccionarse para que se adapte al nivel que se va a medir en la aplicación. En el caso de un tanque independiente, el nivel se determina por su altura. En un tanque subterráneo, debe decidir a qué profundidad desea sumergir la sonda de nivel y seleccionar el rango de medición adecuado. Tenga en cuenta que 10 metros de columna de agua corresponden a una presión de aproximadamente 1000 mbar (1 bar) o 14,5 psi.

• Precisión – una precisión estándar de <0,5 % da un error posible de máx. 5 mm por metro de nivel, mientras que las variantes con la precisión más alta de <0,1 % tendrán una precisión de máx. 1 mm por metro de nivel.

• Conexión eléctrica – en un sensor estándar, puede elegir entre un conector (como M12 o DIN A) o una salida de cable, mientras que si ha elegido un sensor de presión de agua sumergible, solo hay disponible la opción de cable.

  En el caso de un conector de cable, deberá seleccionar la longitud correcta para que el cable llegue desde el transductor hasta el sistema de control y, en el caso de un sensor sumergible, para que se encuentre a la profundidad correcta.

• Material de construcción – de serie, los sensores de nivel están fabricados en acero inoxidable, como el JUMO MAERA S 28, sin embargo, para medios exigentes recomendamos un sensor de nivel de líquido resistente fabricado en titanio, por ejemplo, la sonda hidrostática JUMO MAERA S 29.

• Funciones adicionales, por ejemplo, homologación para zonas Ex, como en  la sonda hidrostática JUMO dTRANS p33.

Medición hidrostática del nivel: compensación de temperatura

Si la temperatura de un líquido aumenta, su volumen también lo hará, lo que provocará que el nivel del líquido suba. Este fenómeno tiene un efecto negativo en la precisión de los resultados de la medición. Sin embargo, si se requiere una medición hidrostática precisa del nivel a diferentes temperaturas del fluido, para evitar errores debidos a la influencia de la temperatura, recomendamos instalar un sensor adicional sencillo y económico, como una sonda de temperatura Pt100.

Como alternativa, puede elegir un sensor de nivel hidrostático con un sensor integrado para la medición de la temperatura, como el JUMO MAERA F27.

¿Qué tipos de cables hay disponibles para una sonda hidrostática?

Los tipos de cables disponibles para una sonda hidrostática como la JUMO MAERA F27 incluyen:

• Cable PUR: Cable gris de poliuretano (PUR), blindado y resistente a los rayos UV.
• Cable PE-LD: cable negro de polietileno de baja densidad (PE-LD), blindado y resistente a los rayos UV.
• Cable FEP: cable negro de etileno propileno fluorado (FEP), blindado.

¿Cuál es la longitud máxima del cable para una sonda hidrostática?

Cada uno de estos cables para sondas hidrostáticas de JUMO está disponible en varias longitudes estándar, que van desde los 5 metros hasta los 100 metros, y también se pueden adaptar a las necesidades individuales de los clientes.

¿Cómo elegir la sonda hidrostática adecuada?

JUMO ofrece una amplia gama de sensores hidrostáticos para la monitorización continua de niveles de líquidos. Contáctanos: nuestros especialistas seleccionarán el dispositivo adecuado para tu aplicación.

Sondas hidrostáticas con certificado PZH

El certificado PZH (Państwowy Zakład Higieny, Instituto Nacional de Higiene) es un certificado que confirma que la sonda hidrostática cumple con las normas de seguridad y calidad del agua potable y de salud pública. Esto es importante en el contexto de los dispositivos utilizados en relación con el agua potable u otros líquidos que pueden afectar a la salud de las personas. A petición, enviamos el certificado PZH actual de nuestras sondas hidrostáticas.