Una guía completa de los métodos de medición de nivel: presión estática, ultrasónico, radar y óptico

La medición de nivel es un parámetro crítico en industrias que van desde el tratamiento de agua hasta la petroquímica. Diferentes procesos, medios y entornos requieren diferentes tecnologías de sensores. Aquí, comparamos cuatro métodos de medición de nivel ampliamente utilizados — sus principios de funcionamiento, ventajas, limitaciones y escenarios de aplicación ideales — para que pueda tomar una decisión informada.

Medición de nivel por presión estática (hidrostática)

Principio Basado en la presión hidrostática ejercida por una columna de líquido:

Presión a una profundidad dada = Densidad del líquido × Aceleración gravitacional × Altura del líquido.

Un transmisor de presión en la parte inferior de un tanque mide esta presión, que luego se convierte en nivel.

Ventajas

• Simple, rentable y probado
• Funciona en varias formas de tanque
• Alta precisión para líquidos limpios

Limitaciones

• Requiere conocimiento de la densidad del fluido (los cambios de densidad afectan la precisión)
• No es ideal para sólidos o lodos con densidad variable
• El sensor debe estar en contacto con el medio del proceso

Aplicaciones típicas

• Reservorios de agua, tanques de almacenamiento de productos químicos, fosas de aguas residuales

Medición de nivel ultrasónica

Principio Utiliza ondas sonoras de alta frecuencia:

• El transductor emite un pulso ultrasónico hacia la superficie del líquido.
• El tiempo de retorno del eco se mide y se convierte en distancia/nivel.

Ventajas

• Medición sin contacto
• Sin piezas móviles → bajo mantenimiento
• Funciona con la mayoría de los líquidos y algunos sólidos

Limitaciones

• La precisión se ve afectada por la espuma, los vapores, el polvo, la turbulencia y la temperatura
• Requiere una trayectoria clara entre el transductor y la superficie

Aplicaciones típicas

• Tanques de tratamiento de agua, silos de granos, recipientes de la industria alimentaria

Medición de nivel por radar (microondas)

Principio Utiliza ondas electromagnéticas (microondas):

• La antena de radar emite pulsos hacia la superficie del producto.
• Las señales reflejadas se miden para calcular el nivel.

Dos tipos principales: Pulsado y radar FMCW (onda continua modulada en frecuencia).

Ventajas

• Sin contacto, no afectado por la temperatura, la presión, los vapores o el polvo
• Muy alta precisión
• Funciona en condiciones difíciles (vapor, espuma, alta presión)

Limitaciones

• Mayor costo inicial
• Requiere la selección e instalación correctas de la antena

Aplicaciones típicas

• Tanques de almacenamiento de petróleo y gas, reactores químicos, calderas de alta presión

Medición de nivel óptica (láser o fotónica)

Principio Dos enfoques principales:

• Medición de distancia por láser: envía un rayo láser a la superficie y mide el tiempo de reflexión.
• Sensores de punto ópticos: detectan la presencia/ausencia de líquido mediante la refracción de la luz.

Ventajas

• Respuesta extremadamente rápida
• Alta precisión para ciertas aplicaciones
• Opciones sin contacto disponibles

Limitaciones

• Los sistemas láser pueden ser costosos
• Los sensores de punto ópticos miden solo en un punto de nivel único
• El rendimiento se ve afectado por la transparencia, el color o la reflectividad de la superficie

Aplicaciones típicas

• Medición de tanques de alta precisión, líneas de envasado, fluido de semiconductores

Comparación lado a lado

Lógica de selección

1. Líquidos de densidad estable, económicos → Presión estática
2. Sin contacto para tanques limpios → Ultrasonido
3. Entorno industrial exigente, máxima precisión → Radar
4. Detección rápida y precisa o medición de distancia de precisión → Óptico

Conclusión final No existe una solución única para la medición de nivel. Su mejor opción equilibra las condiciones del proceso, los requisitos de precisión, las limitaciones de instalación, y el presupuesto. Comprender cómo funciona cada tecnología — y sus fortalezas y compensaciones — es el primer paso para un rendimiento confiable y a largo plazo.