Este documento describe diferentes tipos de sensores de nivel para medir el nivel de líquidos y sólidos en tanques. Explica sensores de nivel analógicos como flotadores, de presión hidrostática, capacitivos y de radar/microondas. También describe sensores digitales como conductivos/resistivos, de capacitancia, diafragma, cono suspendido y de varilla flexible. Finalmente, enlista preguntas clave para seleccionar el sensor de nivel apropiado dependiendo del material, rango de medición, condiciones del proceso y tipo de sal

1. Universidad de Oriente
Núcleo Monagas
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Área: Automatización y Control de Procesos Industriales
Instrumentación y Control Industrial (ICI)
Sensores de Nivel
Unidad II - Sensores
Tutor de Seminario: Integrantes:
Ing. Edgar Goncalves Marcano Spréa, Estefani Carolina
C.I: 20 646 564
Paris Acuña, Iliana Gabriela
C.I:22 968 567
Equipo OPC
Maturín, Febrero de 2016

2. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................3
MARCO TEÓRICO ..............................................................................................................4
1. Sensor de nivel..........................................................................................................4
2. Tipos de sensores de nivel......................................................................................4
3. Sensor de nivel analógico........................................................................................4
3.1 Sensor de nivel líquido .........................................................................................4
3.2 Sensores de nivel del sólido ................................................................................6
4. Sensor de nivel digital.................................................................................................7
4.1Sensores de nivel para líquidos ...........................................................................7
4.2 Sensor de nivel para sólidos................................................................................7
5. Preguntas clave que se deben hacer antes de seleccionar un sensor de
medición de nivel .................................................................................................................8
DISCUSIÓN ..........................................................................................................................9
CONCLUSIONES ..............................................................................................................11
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................................12

3. INTRODUCCIÓN
Al pasar del tiempo en nuestro país ha tenido un avance tecnológico y una de
las áreas que no se escapa de esto son las industrias. Ya que forma una parte de
suma importancia en nuestra economía, por esta razón las personas competentes
en estos diversos sectores han tenido que ir perfeccionando los procesos del
sistema, para alcanzar una alta producción y así permaneces dentro de las
actividades comerciales de una forma competitiva.
Las actividades industriales han requerido elementos que permitan supervisar y
controlar todos los procesos que se realizan, en muchas ocasiones como lo son
en plantas hidroeléctricas o bien sea el área alimenticia, las cual requieren de
tanques o contenedores de líquidos y sólidos donde se almacena la materia prima
necesaria para su producción. Para mantener el control de dichos tanques o
contenedores las empresas deben evitar que estos concentren mucha materia
prima o presenten un vaciado, lo cual significaría perdida de tiempos y costos.
Para mantener el control de la materia allí depositada, se han implementado
sensores de nivel que pueden ser tanto digitales como analógicos que permiten a
través de diversas técnicas de medición tener una lectura de cuánto y cuando se
debe mantener el llenado de los tanques. Además es importante señalar que
dentro del mercado existen una gama extensa de opciones dependiendo de las
necesidades de la industria, por ende en éste trabajo se mencionaran algunos de
ellos.

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MARCO TEÓRICO
1. Sensor de nivel
El Sensor de nivel es un dispositivo electrónico que mide la altura del material,
bien sea líquido o sólido, dentro de un tanque u otro recipiente. Integral para el
control de procesos en muchas industrias, el sensor de nivel más común son
aquellos que miden el líquido entre ellos conseguimos el de punto que se utilizan
para marcar una altura de un líquido en un determinado nivel preestablecido.
Generalmente, este tipo de sensor funciona como alarma, indicando un sobre
llenado cuando el nivel determinado ha sido adquirido, o al contrario una alarma
de nivel bajo. [1]
2. Tipos de sensores de nivel
Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos
de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir la evaluación de un
proceso. De igual forma, los sensores son ejemplos de dispositivos llamados
transductores, que son elementos que transforman la magnitud de las señales,
para la mejor medición de variables en un determinado fenómeno. Y se pueden
dividir en dos tipos como se muestra a continuación [2]:
Sensor analógico: Proporcionan una señal continua, por ejemplo voltaje o
corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física
que se mide. [2]
Sensor digital: Producen una señal de salida todo/nada, 0/1, es decir dos
estados. Ejemplo, un motor se encuentra accionado o inactivo, un contacto está
accionado o no lo está, etc. [2]
3. Sensor de nivel analógico
Los sensores de nivel continuo proporcionan una medida continua del nivel
desde el punto más bajo al más alto. Se clasificaran en sensores de nivel para
líquidos y en sensores de nivel para sólidos entre los más comunes conseguimos
los siguientes [2]:
3.1 Sensor de nivel líquido
3.1.1 Sensor de flotador
El sensor de nivel para líquidos más sencillo es el de flotador. El flotador es en
realidad un transductor de nivel de líquidos a movimiento mecánico, por lo tanto se
va a necesitar un segundo transductor para obtener una salida eléctrica que va a
ser proporcional al nivel. [2]

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Consiste en un flotador situado en un líquido y conectado al exterior del tanque
indicando directamente el nivel. La conexión puede ser directa (flotador conectada
directamente), magnética (flotador acoplado magnéticamente) o hidráulica
(flotador de tipo desplazamiento). Cabe mencionar que en depósitos cerrados, al
vacío o bajo presión que se deben tener sellados, se acostumbra usar flotadores
con brazos de torsión, , flotadores magnéticamente acoplados y dispositivos
hidráulicos operados con flotador. [2]
3.1.2 Sensor de presión hidrostática
La presión en un líquido aumenta con la subida del nivel de llenado. Esta
presión hidrostática se transmite a la célula de medición mediante una membrana
(sensor de membrana), manómetro (sensor de manométrica), regulador de caudal
(sensor de burbuja) o un diafragma (sensor de presión diferencial). La espuma, la
formación de depósito, las fluctuaciones en las propiedades eléctricas del líquido y
la forma del recipiente no tienen ninguna influencia sobre los valores de la
medición. [2]
3.1.3 Sensor de capacitancia
En estos sensores se utiliza un electrodo metálico aislado que se inserta a lo
largo de la pared del recipiente como una de las placas del capacitor. La pared del
recipiente es la otra placa del capacitor. Las variaciones de las características
dieléctricas del material entre el electrodo y la pared, conforme asciende o
desciende la interfaz entre el aire y el material, se miden con un puente de
capacitancia, que es un circuito electrónico que alimenta el electrodo a una
frecuencia elevada, lo cual disminuye la reactancia capacitiva del conjunto y esto
permite aliviar en parte el inconveniente del recubrimiento del electrodo por el
producto. [2]
3.1.4 Sensor de radar y microondas
El sistema funciona transmitiendo las ondas desde la parte más alta del tanque
hacia abajo, y un sensor ubicado en el transmisor captura la cantidad de energía
reflejada por el material. El tiempo que tarda las ondas reflejadas en volver al
transmisor se utiliza como base para determinar la altura del material dentro del
tanque. Para mediciones de nivel continuas, existen dos tipos de sistemas:
inalámbricos y guiados. [2]
3.1.5 Sensor de ultrasónicos
Estos sistemas utilizan como base ondas sonoras para realizar sus mediciones.
Estas ondas abarcan frecuencias comprendidas entre 20 KHz y 200 KHz. Un

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transductor ubicado en lo alto del tanque transmite las ondas sonoras hacia la
superficie del material, en forma de ráfagas. Ecos de éstas ráfagas se reflejan al
transductor, que mide el tiempo entre la generación de las ráfagas y sus ecos. [2]
3.2 Sensores de nivel del sólido
3.2.1Sensor de sondeo electromecánico
Consiste en un pequeño peso móvil sostenido por un cable desde la parte
superior del silo mediante poleas. Un motor y un programador situados en el
exterior establecen un ciclo de trabajo del peso. Este baja suavemente en el
interior de la tolva hasta que choca contra los sólidos. En ese instante, el cable se
afloja, y el sensor invierte el sentido del movimiento del peso con lo que éste
asciende hasta la parte superior de la tolva, donde se para, repitiéndose el ciclo
nuevamente. [2]
3.2.2 Sensor de báscula
En este caso se coloca una báscula en la tolva para medir el peso del sólido
que se está depositando, si se conoce las características de densidad de este
sólido se determina el nivel, además del peso de la tolva debe ser conocido. [2]
3.2.3 Sensor capacitivo
Es parecido al estudiado en la medición de nivel de los líquidos con la diferencia
de que tiene más posibilidades de error por la mayor adherencia que puede
presentar el sólido en la varilla capacitiva. La lectura viene influida además por las
variaciones de densidad del sólido. [2]
3.2.4 Sensor de ultrasónico
El medidor de nivel de ultrasonidos consiste en un emisor de ultrasonidos que
envía un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque. Si el nivel
de sólidos está más bajo que el haz, el sistema entra en oscilación enclavando un
relé. Cuando los sólidos interceptan el haz, el sistema deja de oscilar y el relé
desexcita actuando sobre una alarma o sobre la maquinaria de descarga del
depósito. [2]
3.2.5 Sensor de radar
El medidor de nivel de radiación es parecido al instrumento utilizado en la
determinación del nivel de líquidos. Consiste en una fuente radiactiva de rayos
gamma, dispuesta al exterior y en la parte inferior del tanque, que emite su
radiación a través del lecho de sólidos siendo captada por un detector exterior. El
grado de radiación recibida depende del espesor de sólidos que se encuentra

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entre la fuente y el receptor. La fuente radiactiva y el receptor pueden disponerse
también en un plano horizontal, en cuyo caso el aparato trabaja como detector
continuo todo-nada. [2]
4. Sensor de nivel digital
Los sensores de nivel de punto fijo proporcionan una medida en uno o varios
puntos fijos determinados. Se clasificaran en sensores de nivel para líquidos y en
sensores de nivel para sólidos entre los más empleados encontramos los
siguientes [2]:
4.1Sensores de nivel para líquidos
4.1.1 Sensores conductivos o resistivos
En líquidos conductores se pueden instalar electrodos en los puntos de alto y
bajo nivel. Cuando el nivel del líquido se eleva hasta el electrodo superior, un relé
eléctrico o electrónico es excitado. Con esto se cierra un circuito eléctrico o
electrónico según sea el caso y por el mismo circula una corriente de
aproximadamente 2 mA. [2]
4.1.2 Sensor de capacitancia
El sensor de nivel funciona mediante las variaciones de capacitancia detectadas
por un oscilador y los circuitos electrónicos. El cambio de capacitancia origina un
cambio de frecuencia para producir una señal a través de los circuitos electrónicos
que indica la condición de nivel alto o bajo y activo o desactiva el dispositivo de
control. [2]
4.2 Sensor de nivel para sólidos
4.2.1 Sensor de diafragma
Consiste en una membrana flexible que puede entrar en contacto con el
producto dentro del tanque y que contiene en su interior un conjunto de palancas
con contrapeso que se apoyan sobre un interruptor. Cuando el nivel del sólido
alcanza el diafragma lo fuerza venciendo el contrapeso y actuando sobre el
interruptor; éste que puede ser mecánico o de mercurio, puede accionar una
alarma o actuar automáticamente sobre un transportador o maquinaria asociadas
al depósito. [2]
4.2.2 Sensor de cono suspendido
Consiste en un interruptor montado dentro de una caja estanca al polvo, con
una cazoleta de goma de la que está suspendida una varilla que termina en un

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cono. Cuando el nivel de sólidos alcanza el cono, el interruptor es excitado. La
cazoleta de goma permite una flexibilidad en la posición del cono gracias a la cual
el aparato puede actuar como alarma de alto o bajo nivel. [2]
4.2.3 Sensor de varilla flexible
Consiste en una varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde está
contenido un interruptor. Cuando los sólidos presionan, aunque sólo sea
ligeramente en la varilla, el interruptor se cierra y actúa sobre una alarma. [2]
4.2.4 Sensor de conductividad
Consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas a
masa y con el circuito eléctrico abierto. Cuando los sólidos alcanzan el aparato se
cierra el circuito y la pequeña corriente originada es amplificada actuando sobre un
relé de alarma. Los sólidos deben poseer una conductividad eléctrica apreciable
para poder excitar el circuito. [2]
4.2.5 Sensor de paletas o rotativas
Consisten en un eje vertical, dotado de paletas, que gira continuamente a baja
velocidad accionado por un motor síncrono. Cuando el producto sólido llega hasta
las paletas, las inmoviliza, con lo que el soporte del motor y la caja de engranajes
empiezan a girar en sentido contrario. [2]
4.2.6 Sensor de radar de microondas
Consta de una fuente de microondas, situada a un lado del recipiente, y un
detector en lado opuesto, en la misma horizontal. Cuando el producto alcanza
dicha horizontal, la señal deja de recibirse y se excita una alarma. Se aplica en la
detección de bajo nivel de sólidos abrasivos. [2]
5. Preguntas clave que se deben hacer antes de seleccionar un sensor de
medición de nivel:
 ¿Está midiendo un líquido o un sólido?
 ¿Cuáles son la temperatura de la aplicación y rangos de presión?
 ¿Se requiere nivel de punto o medición continua?
 ¿Qué rango de medición de nivel se necesita?
 ¿El material medido es conductor de electricidad?
 ¿Se acumulará la capa de material en las superficies?
 ¿Se producen turbulencias, espuma, o vapor en la superficie del líquido?
 ¿Va a necesitar medición de nivel a contacto o sin contacto?
 ¿Qué tipo de salida necesitamos, analógica, display digital, relé, etc.?[1]

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DISCUSIÓN
Los sensores se han convertido en un elemento esencial para el proceso
productivo de una industria, con ellos se puede tener la supervisión y el control de
las variables que se pueden presentar en el sistema. Los sensores de nivel son
otra herramienta más para que se lleve dicho control sobre todo en tanques que
contienen tanto materia líquida como sólida.
Dentro del mercado existen muchas variaciones de los sensores de nivel. Para
el diseño de un sistema de supervisión y control automatizado para la unidad de
ahumado de carnes animal, dentro del proceso ésta la etapa de dosificación de
salmuera, la cual consiste en inyectar la carne que se va ahumar con un
componente denominado salmuera o salazón, este debe mantenerse en un
envase o batidor el cual debe tener un límite dependiendo de la cantidad de
salmuera a utilizar o el nivel de producción de la industria.
Durante ésta etapa puede ser de gran utilidad la implementación de un sensor
de nivel para mantener la cantidad de salmuera en el envase a un límite
considerable que no permita la pérdida de dicho ingrediente. La inyección de la
salmuera es necesaria para el ahumado de la carne ya que el principal objetivo de
la salmuera es el de reducir la cantidad de agua que contiene la superficie de un
alimento, por lo que el grosor del alimento no afecta a los tiempos de la salmuera
de curación. [3]
La etapa de dosificación debe entonces necesitar, además de la inyectadora, un
batidor o envase que almacene la salmuera a usar en el proceso, cabe recalcar
que los ingredientes para lograr la mezcla de la salmuera son agua/hielo,
tripolifosfato, sal, azúcar, vicasal, eritorbato de sodio, soya de inyección y humo
líquido que se agita hasta conseguir una homogeneidad, los cuales deben ser
agregados manualmente al batidor cada vez que se desea realizar esta fase, un
dato a tomar en cuenta es que cada industria implementa su receta de salmuera
diferente, es decir los ingredientes pueden variar dependiendo de la empresa que
lo implemente.
Tomando entonces en consideración, que la existencia de la corrosión siempre
se va a producir en presencia de un electrolito, que puede ser el agua o el aire que
contiene elementos que se disocian en la humedad y se forman partes catódicas y
anódicas como es el caso de las sales al disolverse forman un electrolito que se
vuelve más fuerte mientras se encuentren en mayor concentración, debido a este

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efecto la oxidación se acelera, es por ende la necesidad de contar con un sensor
de nivel que no permita sufrir estos daños al pasar del tiempo.
El sensor de nivel conductivo o resistivo digital, cumple con estas premisas ya
que funciona con una alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricos
para líquidos de buena conductividad y relés electrónicos para líquidos de baja
conductividad. Además el relé electrónico dispone de un temporizador que filtra
una ola del nivel del líquido o cualquier perturbación momentánea.
La forma usual en que se emplea este sistema es por medio de dos sondas
duales, constituidas por dos tubos cilíndricos concéntricos. El líquido al llegar a
tocar los tubos cierra el circuito eléctrico y las señales necesarias se generan. Por
ende se presenta un sistema que detecta el nivel máximo y el nivel mínimo del
tanque. Como se observa el sistema es adecuado para mediciones puntuales de
nivel, y para materiales relativamente de alta conductividad.
Es importante resaltar que su valoración económica no es tan alta y requieren
un mantenimiento mínimo, no lo afecta la presión, temperatura o líquidos
corrosivos. Cabe recalcar que éste proceso aún se está evaluando debido a que
se desconocen con exactitud que batidores, inyectadora y dispensadoras son las
más adecuadas para la industria.

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CONCLUSIONES
 Las industrias para tener un control de todos sus elementos debe
implementar herramientas como los sensores para dicho cometido.
 Los sensores de nivel han permitido el control de la materia en tanques o
contenedores.
 Existen muchas variaciones o tipos de sensor de nivel, se debe seleccionar
la mejor opción dependiendo de las necesidades del cliente.
 La mejor forma de saber que sensor de nivel implementar es conociendo el
proceso donde éste se instalará.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] OMEGA (2016). Sensor de nivel. [Página web en línea]. Disponible en:
http://es.omega.com/prodinfo/sondas-de-nivel-medicion.html. [Consulta: 2016,
Febrero 6]
[2] ABELLÁN CARMONA, L. F. (2008). Sensores de nivel utilizados en la
automatización industrial. Trabajo en línearealizado en la Universidad de Costa
Rica para optar al Grado de Bachiller en IngenieríaElectrónica. Disponible en:
http://ie.ucr.ac.cr/uploads/file/proybach/pb_08_II/pb0803t.pdf. [Consulta: 2016,
Febrero 6]
[3] Básicos del ahumado II: salmuera de curación y el secado posterior. [Página
web en línea]. Disponible en: http://www.umami-madrid.com/2013/01/03/ahumado-
salmuera-de-curacion/. [Consulta: 2016, Febrero 7]