¿Qué es un transmisor de presión sumergible y cómo funciona?

Un transmisor de presión sumergible es un sensor de presión diseñado para funcionar mientras está totalmente sumergido en un líquido, donde mide la presión hidrostática para determinar el nivel del líquido o la profundidad del agua. Estos instrumentos se utilizan habitualmente en pozos, depósitos, instalaciones de tratamiento de agua y aplicaciones de control medioambiental en las que es fundamental una medición precisa del nivel.

La Agencia de Protección Ambiental (EPA) explica cómo las aguas subterráneas suministran agua potable a la mitad de la población de Estados Unidos y son fundamentales para la agricultura, los procesos industriales y las infraestructuras municipales. El control de los niveles de agua es una parte importante de la protección y la gestión de este recurso. 

Como líder en instrumentación de presión y temperatura, Ashcroft conoce bien los retos que plantea la monitorización del nivel del agua. En este artículo, descubrirás cómo funcionan los transmisores de presión sumergibles, cómo miden la profundidad del agua, las aplicaciones más habituales en las que se utilizan y los aspectos importantes que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar el instrumento adecuado.

¿Qué es un transmisor de presión sumergible?

Estos dispositivos compactos se utilizan para la gestión del nivel del agua, ya que pueden medir con precisión la presión hidrostática generada por el líquido que se encuentra por encima de ellos, incluso cuando funcionan totalmente sumergidos.

Diseñados para un funcionamiento subacuático continuo, estos transmisores cuentan con una estructura totalmente sellada, normalmente con clasificación IP68/NEMA 6P, lo que permite un funcionamiento fiable en pozos, depósitos, embalses e instalaciones de tratamiento de agua. El transmisor mide la presión ejercida por el líquido que se encuentra por encima de él y convierte esa medición en una señal eléctrica que pueden supervisar los operadores o los sistemas de control.

Mediante la medición de la presión hidrostática, un transmisor de presión sumergible proporciona información precisa sobre el nivel del agua, lo que ayuda a los operadores a gestionar los recursos, supervisar el rendimiento del sistema y detectar cambios en las condiciones.

Figura 1. Transmisor de presión sumergible Ashcroft® SL17

¿Cómo mide este transmisor la profundidad del agua?

Los transmisores de presión sumergibles funcionan bajo el agua gracias a un elemento sensor sellado, un diafragma protector y un conjunto de cable con ventilación que, en conjunto, permiten medir el nivel de líquido con precisión.

Cerca del cono frontal del transmisor hay un elemento sensor estanco protegido por un diafragma. A medida que aumenta la altura del líquido, la presión sobre el diafragma aumenta proporcionalmente. El sensor convierte esta presión en una señal de salida eléctrica.

La mayoría de los transmisores sumergibles que se utilizan para medir el nivel del agua incorporan un tubo de ventilación en el conjunto del cable. Este tubo de ventilación establece una referencia entre el sensor y la presión atmosférica en el punto de terminación del cable, lo que permite que el transmisor mida únicamente la presión hidrostática generada por la columna de líquido situada por encima de él.

¿Para qué se utiliza la medición de la presión?

La profundidad del agua se determina comparando la profundidad a la que está instalado el transmisor con la altura de la columna de agua medida por encima de él.

El cable sumergible suele estar marcado a intervalos regulares, lo que permite a los instaladores determinar la profundidad exacta del transmisor por debajo del nivel del suelo. Una vez instalado, el transmisor mide la altura del agua por encima del elemento sensor.

El cálculo es sencillo:

Profundidad del agua = Profundidad de inmersión – Altura del agua medida

Este método de medición proporciona a los operadores información fiable sobre los niveles de agua en pozos, acuíferos y otros sistemas de gestión del agua.

Figura 2. Cómo se mide la profundidad del agua

¿Cómo se utilizan los transmisores de presión sumergibles en los pozos de producción?

En los pozos de producción, se instalan transmisores de presión sumergibles por encima de la bomba para controlar de forma continua la profundidad del agua.

Estas aplicaciones suelen presentar limitaciones de espacio, ya que es posible que el transmisor tenga que caber dentro de tubos de PVC de tan solo una pulgada de diámetro. Elegir un transmisor diseñado para estas condiciones puede simplificar la instalación y mejorar el rendimiento a largo plazo. Las siguientes características pueden resultar de ayuda: 

• Perfil estrecho. Su diseño compacto permite que el transmisor pase a través de revestimientos de pozo estrechos y reduce el riesgo de que se atasque durante la instalación.
  
  

• Cono de punta lastrado. El peso adicional ayuda a guiar el transmisor a través de tuberías estrechas, al tiempo que minimiza los enredos del cable. Dependiendo del diseño, el cono frontal puede estar roscado o soldado al cuerpo del transmisor.
  
  

• Cable de poliuretano de longitud personalizada. El cable de poliuretano reforzado con Kevlar ayuda a resistir el estiramiento con el paso del tiempo. Un estiramiento excesivo del cable puede afectar a la referencia de profundidad de instalación y, en última instancia, influir en la precisión de la medición.
  
  

• Caja de terminación resistente a la intemperie. Una caja de empalme o de terminación resistente a la intemperie protege el cable ventilado de la entrada de humedad, que podría afectar negativamente a la precisión de la medición.

Figura 3. Medición de la profundidad del agua en un pozo de producción

¿Qué factores pueden afectar al rendimiento de los transmisores de presión sumergibles?

Las bombas y los sistemas de control pueden sufrir daños a causa de las sobretensiones provocadas por los rayos y el ruido eléctrico. La instalación de una protección contra sobretensiones en la caja de terminación puede ayudar a proteger el transmisor frente a fenómenos eléctricos inducidos; algunas soluciones son capaces de soportar pulsos de energía de hasta 500 V o 250 A. Sin embargo, ningún instrumento puede resistir el impacto directo de un rayo.

La protección contra interferencias electromagnéticas (EMC) y los diseños de cables apantallados también pueden ayudar a reducir el ruido eléctrico procedente de las bombas y otros equipos, mejorando la integridad de la señal y la fiabilidad del sistema. Algunos transmisores sumergibles, como el Ashcroft® SL17, incorporan protección EMC y diseños de cables apantallados para evitar que el ruido eléctrico afecte al sistema de control.

¿Cómo se utilizan los transmisores de presión sumergibles en los pozos de control?

Los pozos de control utilizan transmisores de presión sumergibles para registrar los niveles de las aguas subterráneas y supervisar los cambios en el nivel freático a lo largo del tiempo.

Cuando la bomba de un pozo de producción está en funcionamiento, se forma alrededor de ella una zona de descenso del nivel freático, a menudo denominada «cono de depresión». La supervisión de esta situación ayuda a los operadores a comprender el comportamiento del acuífero y a evitar situaciones en las que el pozo pueda quedarse sin agua.

Normalmente, se instala un pozo de monitorización cerca del pozo de producción y se equipa con un transmisor sumergible para realizar un seguimiento continuo de la profundidad del nivel freático. Dado que estas mediciones suelen recopilarse durante largos periodos de tiempo, la precisión y la estabilidad a largo plazo del transmisor revisten una importancia especial.

Para la monitorización a largo plazo de las aguas subterráneas, Ashcroft recomienda un transmisor con una precisión en el punto terminal del 0,25 % del intervalo de medición y una estabilidad del 0,25 % de la escala completa al año, con el fin de garantizar la fiabilidad de las mediciones a largo plazo.

Figura 4. Medición de la profundidad del agua en un pozo de control

¿Cómo se utilizan los transmisores de presión sumergibles para medir el nivel de un depósito ventilado?

Los transmisores de presión sumergibles proporcionan una medición fiable del nivel en depósitos ventilados, incluidas las instalaciones situadas en fosas o zonas bajas que puedan ser propensas a inundaciones.

En estas aplicaciones, el transmisor puede montarse a través de una brida del depósito, cerca del fondo del mismo, utilizando un adaptador NPT en lugar del cono de entrada estándar. Dado que el elemento sensor permanece sumergido, el agua que se acumula alrededor del depósito no afecta al rendimiento de la medición.

El agua del pozo no afectará al rendimiento ni al estado del transmisor. Las variaciones de la presión atmosférica tampoco interferirán en las mediciones del transmisor, ya que su diseño ventilado compensa automáticamente los cambios atmosféricos.

Figura 5. Depósito ventilado en una mina a cielo abierto

¿Por qué es importante un filtro desecante?

Un filtro desecante evita que la humedad penetre en el tubo de ventilación, lo que contribuye a mantener la precisión de las mediciones.

El tubo de ventilación termina en una caja de conexiones resistente a la intemperie, donde se conecta a un filtro desecante. Este filtro impide que la humedad penetre en el cable ventilado y afecte a la lectura de la presión. El desecante es de color azul cuando es nuevo y se vuelve rosa cuando hay que sustituirlo.

El mantenimiento del filtro desecante es fundamental para garantizar una medición precisa del nivel a largo plazo.

Cómo controlan los transmisores de presión sumergibles los lixiviados en los vertederos

Los transmisores de presión sumergibles ayudan a los operadores de vertederos a controlar los niveles de lixiviado y a detectar posibles fallos en el revestimiento.

Los vertederos utilizan revestimientos protectores para evitar que los lixiviados contaminen el suelo y las aguas subterráneas circundantes. En estas aplicaciones, suelen utilizarse dos transmisores sumergibles:

1. Un transmisor supervisa los niveles de lixiviado en el interior del revestimiento para facilitar las operaciones de bombeo y tratamiento.
2. Un segundo transmisor supervisa los niveles de agua subterránea fuera del revestimiento. Los cambios bruscos en el nivel del agua pueden indicar una rotura del revestimiento.

Dado que el lixiviado de los vertederos puede contener contaminantes agresivos, la compatibilidad de los materiales es un factor importante a tener en cuenta.

¿Qué materiales se recomiendan para aplicaciones relacionadas con los lixiviados?

Los materiales resistentes a la corrosión contribuyen a mejorar la fiabilidad de los transmisores en entornos de vertederos.

En muchas aplicaciones de monitorización de vertederos, un transmisor con carcasa de acero inoxidable 316L y cable de poliuretano ofrece la durabilidad necesaria para soportar condiciones ambientales adversas. Siempre se debe comprobar la compatibilidad de los materiales con los medios del proceso y el entorno operativo específicos.

Figura 6. Control de los lixiviados en un vertedero.

¿Quiere saber más?

Ahora que ya sabes qué es un transmisor de presión sumergible, cómo funciona y cuáles son sus aplicaciones más habituales, es posible que tengas más dudas. Ponte en contacto con nosotros para hablar con un especialista en productos o consulta el contenido relacionado que aparece a continuación. Mientras tanto, no dudes en descargar nuestra guía para encontrar los instrumentos de presión y temperatura adecuados para tus aplicaciones relacionadas con el agua.