La brecha en la medición del nivel
Muchos tanques de proceso pequeños y medianos carecen de instrumentación de nivel dedicada. Los operadores determinan el nivel del líquido visualmente-mirando dentro del tanque, observando una mirilla o mediante el sonido de la bomba de circulación. Estos métodos son adecuados para el funcionamiento manual, pero no proporcionan protección automática de bajo nivel-para el intercambiador de calor. Una caída en el nivel del líquido que expone los tubos del calentador al aire mientras fluye el vapor puede dañar el intercambiador de calor y crear un peligro para la seguridad.
La instalación de un instrumento de nivel separado requiere una penetración en el tanque, un soporte de montaje, cableado o tubería e integración con el sistema de control. Para los tanques existentes, agregar una penetración puede no ser factible-el material del tanque puede no permitir la soldadura o la ubicación de la penetración puede ser inaccesible.
Un intercambiador de calor de PTFE con-tubos de detección de nivel integrados resuelve este problema. Los tubos de PTFE de pequeño-diámetro integrados en el marco de soporte del intercambiador de calor sirven como tubos de burbujeo neumáticos o sondas de conductividad. Proporcionan medición de nivel en uno o más puntos de ajuste sin requerir modificaciones adicionales en el tanque.
El diseño del burbujeador neumático
El sistema de detección de nivel utiliza el principio del burbujeador neumático. Un tubo de PTFE-de pequeño diámetro (4-6 mm de diámetro interior) corre verticalmente a lo largo del marco de soporte del intercambiador de calor. El extremo abierto del tubo se coloca en el punto de alarma de nivel bajo- deseado, normalmente entre 50 y 75 mm por encima de la parte superior de los tubos calefactores superiores. El otro extremo del tubo sale del tanque a través del cabezal del intercambiador de calor o la penetración del marco de soporte y se conecta a un pequeño rotámetro de purga de aire y a un transmisor de presión o manómetro.
Se burbujea un flujo bajo y constante de aire comprimido (0,5-2,0 L/min) a través del tubo. Cuando la salida del tubo está sumergida, la contrapresión es igual a la altura del líquido sobre la salida. Cuando el nivel del líquido cae por debajo de la salida del tubo, la contrapresión cae casi a cero. El transmisor de presión detecta la caída de presión y señala una alarma de nivel bajo-. La señal se puede utilizar para cortar el suministro de vapor al intercambiador de calor, proporcionando protección automática contra incendios secos.
Múltiples tubos burbujeadores en diferentes elevaciones brindan detección de nivel de múltiples-puntos-una alarma baja, un disparo bajo-bajo y una alarma alta si lo desea. Todos los tubos están integrados en el conjunto del intercambiador de calor y salen por una penetración común.
| Parámetro de detección de nivel | Especificación |
|---|---|
| Material del tubo burbujeador | PTFE (igual que los tubos intercambiadores de calor) |
| ID del tubo burbujeador | 4-6mm |
| Número de puntos de detección | 1-4 (dependiente de la aplicación) |
| Principio de detección | Contrapresión neumática |
| Caudal de purga de aire | 0,5-2,0 L/min por tubo |
| Rango del transmisor de presión | 0-500 mm H₂O (típico) |
| Puntos de ajuste de alarma/disparo | Alarma baja a 75 mm por encima de los tubos; bajo-disparo bajo a 25 mm por encima de los tubos |
| Integración con el sistema de control. | 4-20 mA desde el transmisor de presión; salida de relé para corte de vapor |
| Se requieren penetraciones de tanque adicionales | Ninguno (los tubos salen a través de la penetración del cabezal del intercambiador de calor) |
El diseño alternativo de la sonda de conductividad
Para tanques con soluciones eléctricamente conductoras, un diseño alternativo utiliza sondas de conductividad encapsuladas en PTFE-en lugar de burbujeadores neumáticos. Se montan dos pequeños electrodos (titanio o acero inoxidable) en una carcasa de PTFE en el punto de detección deseado. Cuando los electrodos se sumergen en el fluido conductor del proceso, fluye una pequeña corriente entre ellos. Cuando el nivel del líquido cae por debajo de los electrodos, el circuito se abre. El cambio de conductividad activa la señal de nivel.
El diseño de la sonda de conductividad es más simple-no requiere suministro de aire comprimido-y se prefiere para aplicaciones donde no hay aire comprimido disponible o donde no es deseable que burbujee aire en el proceso. La carcasa de la sonda está integrada en el marco de soporte del intercambiador de calor de la misma manera que los tubos burbujeadores.
Los beneficios operativos y de seguridad
La detección de nivel-incorporada proporciona protección automática-contra incendios en seco para el intercambiador de calor de PTFE. Si el nivel de líquido cae debido a que una válvula de drenaje se dejó abierta, una fuga en el tanque o un error del operador durante el llenado del tanque, el sistema de detección de nivel corta el suministro de vapor antes de que los tubos calefactores queden expuestos. Esto protege el intercambiador de calor y evita un posible incidente de seguridad debido al escape de vapor sobrecalentado a un tanque vacío o parcialmente lleno.
La detección de nivel también permite el llenado automático de tanques y el procesamiento por lotes. El punto de detección de nivel alto-puede indicar el cierre de una válvula de llenado. El punto de nivel bajo-puede desencadenar un ciclo de recarga. La integración de la calefacción y el control de nivel en un solo conjunto simplifica el diseño general del sistema de control.
Resumen
Los intercambiadores de calor de PTFE con-tubos de detección de nivel integrados proporcionan medición del nivel de líquido y protección contra incendios-en seco sin penetraciones adicionales en el tanque. Los tubos burbujeadores neumáticos o sondas de conductividad, integrados en el marco de soporte del intercambiador de calor, detectan el nivel de líquido en uno o más puntos de ajuste. Las señales de nivel interactúan con el sistema de control para el cierre automático de vapor y pueden respaldar el llenado automático del tanque. El conjunto combinado de calefacción y detección de nivel simplifica la instalación, reduce las modificaciones del tanque y mejora la seguridad operativa.
El soporte de ingeniería para la especificación del intercambiador de calor de PTFE con detección de nivel integrada está disponible previa presentación de las dimensiones del tanque, la conductividad del fluido del proceso, los puntos de ajuste de nivel deseados y los requisitos de interfaz del sistema de control.
