Medición de nivel, fuente clave de datos para el control predictivo y la optimización de procesos

La amplia variedad de soluciones disponibles para la medición de nivel pone de manifiesto el papel estratégico que estos dispositivos desempeñan en todos los sectores industriales. Lejos de ser una tarea meramente operativa, la medición de nivel se ha consolidado como una fuente clave de datos para el control predictivo y la optimización de procesos. Los avances tecnológicos han impulsado el desarrollo de instrumentos cada vez más precisos, versátiles y conectados, capaces de operar en condiciones extremas y proporcionar información en tiempo real con una fiabilidad sin precedentes. En este artículo, analizamos el estado del arte de estos sistemas de la mano de los principales fabricantes que lideran la innovación en este campo.

PREGUNTAS

1. ¿Qué tecnologías de medición de nivel sin contacto están liderando actualmente el mercado industrial?

2. ¿Qué ventajas ofrecen los sensores inteligentes en términos de mantenimiento predictivo y diagnóstico del proceso?

3. ¿Qué protocolos de comunicación inalámbrica están marcando tendencia en la transmisión de datos de nivel?

4. ¿Cómo se adaptan los dispositivos actuales a condiciones extremas como presión, temperatura, espumas o vapores?

5. ¿Qué ventajas destacaría de los productos y servicios que ofrece su compañía en el mercado global?

1. La medición de nivel mediante tecnología radar se ha consolidado como la opción preferida en la industria. Su evolución ha transformado esta solución en sinónimo de robustez, confiabilidad y eficiencia económica, permitiendo que incluso las aplicaciones más simples se beneficien de sus ventajas y garantizando precisión y estabilidad en entornos industriales diversos.
 

2. La inteligencia aplicada a la instrumentación ha revolucionado la forma en que las plantas gestionan sus activos. El desarrollo de sensores inteligentes se sustenta en un conocimiento profundo de la física detrás de la medición por radar. Gracias a esta innovación, los usuarios pueden obtener información detallada sobre la salud del instrumento y las condiciones del proceso.

Una innovación clave es la Tecnología Heartbeat, que permite Diagnósticos continuos y Verificación del correcto funcionamiento del equipo sin interrumpir la operación. Además, ofrece herramientas para mantenimiento predictivo, asegurando la disponibilidad de la medición y reduciendo paradas no planificadas.

Por ejemplo, la Monitorización Heartbeat detecta fenómenos como espumas o adherencias en la antena y comunica estos índices para compensar automáticamente sus efectos, garantizando una medición confiable incluso en condiciones adversas. Esta invención convierte a la instrumentación en un aliado estratégico para la eficiencia operativa.

3. En el contexto de la industria 4.0, la conectividad inalámbrica es clave para reducir costos de instalación, aumentar la flexibilidad y habilitar la monitorización remota en tiempo real. En la transmisión de datos, tres protocolos están marcando tendencia y redefiniendo la manera en que interactuamos con los instrumentos:

1. WirelessHART es un estándar consolidado para aplicaciones industriales, especialmente en áreas seguras y zonas clasificadas. Endress+Hauser ofrece dispositivos como el Fieldgate SWG70 y adaptadores WirelessHART que permiten integrar instrumentos de nivel en redes existentes sin necesidad de cableado adicional. El resultado: menor costo de instalación y máxima seguridad en la comunicación. 
2. Bluetooth Low Energy (BLE) está presente en muchos equipos Endress+Hauser para configuración local mediante la app SmartBlue. Esta tecnología facilita la parametrización segura desde dispositivos móviles, reduciendo tiempos de puesta en marcha y mantenimiento. Una solución práctica que combina movilidad y seguridad.
3. IO-Link Wireless, aunque en fase emergente, promete mayor flexibilidad y velocidad en aplicaciones industriales, y Endress+Hauser sigue su evolución de cerca.

Además, la plataforma Netilion complementa estas tecnologías ofreciendo conectividad en la nube para monitorización remota, análisis avanzado y mantenimiento predictivo. Con Netilion, se integran los datos comunicados en ecosistemas digitales, habilitando dashboards, alertas y trazabilidad completa.
 

4. La diversidad de procesos industriales exige soluciones que respondan a condiciones críticas. El portafolio de radares de Endress+Hauser cubre todas las frecuencias (6, 26 y 80 GHz), garantizando la mejor opción para cada aplicación.
 

En 2024, Endress+Hauser redefinió los límites de la medición con el lanzamiento del Micropilot FMR43, el primer radar industrial de 180 GHz. Esta innovación está pensada para espacios reducidos y aplicaciones higiénicas, ofreciendo precisión milimétrica incluso en tanques de apenas 10 cm de altura y en procesos con cambios rápidos de nivel. Su diseño compacto y rendimiento excepcional lo convierten en la solución ideal para entornos donde cada milímetro cuenta. 

Además, materiales especiales como cerámicos, vidrio y grafito permiten operar en entornos extremos: hasta 160 bares y 450 °C, incluso con vapores corrosivos. Para medios altamente agresivos, la tecnología radar de 80 GHz posibilita mediciones confiables a través de mirillas, gracias a polímeros y vidrios transparentes a esta frecuencia. Nuestra propuesta se basa en ofrecer precisión y adaptabilidad ante cualquier desafío.

5. Endress+Hauser no es únicamente un proveedor, sino un aliado técnico para la industria. Con más de siete décadas dedicadas a la instrumentación, acompañamos a nuestros clientes durante todo el ciclo de vida de los equipos, aportando conocimiento y soluciones que favorecen procesos más seguros, eficientes y sostenibles.

En 2024, el grupo reinvirtió 7,4 % de sus ventas en I+D, lanzando más de 80 nuevos productos, y destinó más de 100 millones de euros a la ampliación de su planta de producción de instrumentos de nivel y presión, que incluirá un campus para mejorar la experiencia de visitas de nuestros clientes. Esta apuesta continua por la innovación garantiza tecnologías de vanguardia y soporte global, consolidando la confianza en la medición y la eficiencia operativa.
 

Nuestro lema #TeamUpToImprove refleja nuestro compromiso: colaborar para mejorar, ofreciendo soluciones que marcan la diferencia en calidad, sostenibilidad y rendimiento.

1. Sin duda, los radares sin contacto. Es una tecnología con un crecimiento en el mercado de 8,2%, en los equipos de medición de nivel; es lo que más crecimiento tiene. Tecnologías como Láser, radio o ultrasonidos están perdiendo su espacio en la industria, bien sea por un tema legislativo (radio) o por bajo rendimiento y muy dependiente de las condiciones del proceso y condiciones atmosféricas (ultrasonidos) o de aplicación en procesos muy específicos (láser). Pero, más que todo, la tecnología radar viene demostrando sus fortalezas frente a las demás tecnologías de no contacto, y la industria está demandando medidas fiables que no dependan de cambios de temperatura, densidad u otras variables de proceso.

2. Los nuevos sensores no solo son medidores de variables de proceso, sino equipos inteligentes que nos dan información del proceso y previenen paradas no planeadas. Los radares de Emerson con el ‘Signal Quality Metrics’, por ejemplo, monitorizan continuamente la integridad de la medición, la calidad de la señal y el nivel de ruido, contrastando con su ‘firma’ base. Esta funcionalidad se puede utilizar para detectar condiciones anormales en el proceso (turbulencias, espumas…) u otros cambios no esperados en nuestras líneas de producción. Detecta también algún problema que surja en la antena del equipo, como sean incrustaciones o algún tipo de contaminación/suciedades. El “Smart Meter Verification” es otra característica del radar que permite detectar cualquier anormalidad en el equipo, hace un chequeo al firmware, memory, radar signal, configuration, electronics,… si algo no está bien envía una alarma. Esto nos asegura que se mantiene el proceso bajo control y garantizando productos de calidad a nuestros clientes al menor coste posible.

3. El mercado, tiene muchos protocolos de comunicación inalámbrica, 5G Industrial, NB-IoT, LoRaWAN… Pero los dos que marcan una tendencia son el WirelessHART e ISA 100. Desde nuestro punto de vista, el WirelessHART (WH) es el que ofrece más ventajas. Es una tecnología que trabaja/comunica en red (elige la ruta de comunicación según disponibilidad de los repetidores), los diferentes transmisores WH funcionan a la vez como repetidores.
 

Es muy fácil añadir/quitar/cambiar los diferentes transmisores dentro de la red, tiene una gestión sencilla desde sala de control, podemos desde ahí tener información/diagnósticos del estado de los equipos. Tenemos todas las capacidades del protocolo HART, y sus características para controlar el proceso de una manera inalámbrica.
 

4. La introducción de la (FMOC) ‘frecuencia modulada de onda continua’ (en lugar del radar por pulsos) cambia todo el paradigma de la medición a través de ondas viajando en el aire (radar), mejora la precisión, aumenta la recogida de información del proceso, inmune a cambios de temperatura y disminuye el consumo energético. Con todo esto tenemos hoy una medida más clara y robusta. Si a la FMOC le asociamos una baja frecuencia (26 GHz) tenemos el equipo ideal para medir en condiciones extremas como sean productos con espumas, vapores y turbulencias en el proceso. La robustez del diseño y el uso de materiales compatibles nos permite llegar a presiones y temperaturas muy elevadas, sin que la medida y la precisión se vean perjudicadas.
 

El ‘Smart Meter Verification’ es otra característica del radar que permite detectar cualquier anormalidad en el equipo, hace un chequeo al firmware, memory, radar signal, configuration, electronics… si algo no está bien te envía una alarma.

5. Emerson es una empresa con una presencia global, esto permite a nuestros clientes tener la misma calidad y servicio en Europa, Asia, América, o donde fuera. Estamos presentes en todos los continentes y geografías. El radar que suministramos en África es lo mismo que vendemos en Australia, misma calidad y de igual rendimiento. 
 

Rendimiento y calidad es algo que nos distingue de los de más suministradores, funciones como ‘Smart Echo Supervision’, que permite a nuestros radares hacer una puesta en marcha por “si mismos” es algo disruptivo en la industria de proceso. 

Además de características como Proof Test, Verification Report, Bluetooth, Signal Quality Metrics, etc, nos posiciona como líder de excelencia a nivel de control en procesos industriales. 

El plazo de entrega es otro punto fuerte de Emerson, desde nuestras fábricas en Suecia suministramos para todo el mundo miles de radares con plazos ajustados al proyecto y urgencia de nuestros clientes.
 

1. Tecnologías por Radar, Ultrasonidos y Pesaje mediante células de carga. Como novedad ahora se suma la integración de IA e IoT en estos instrumentos.

2. Las ventajas clave son el poder hacer un mantenimiento predictivo, diagnosticando posibles fallos y evitando paradas no planificadas. Esto nos da una mejor eficiencia operativa y reduce costes. Un ejemplo práctico al montar un sensor de nivel radar inteligente en un silo podemos detectar:

• Acumulación irregular de producto. 
• Enviar alertas si el llenado no sigue el patrón habitual.
• Sugerir limpieza o revisión antes de que se bloquee la descarga.

3. Por nuestra experiencia, el LoRaWan es un protocolo dentro de la industria 4.0 muy ventajoso ya que, con un muy bajo consumo energético, da cobertura a más de 15 km de distancia y tiene un bajo coste operativo.

4. Los dispositivos no se adaptan, cada tecnología de medición de nivel es óptima para una aplicación u otra dependiendo de las condiciones: presión, temperatura, formación de espumas... y se debería estudiar cada caso en particular.

5. WIKA, como fabricante de instrumentación, cuenta con una experiencia de más de 75 años en el mercado, no solo de medición de nivel, sino también de temperatura, presión, caudal y fuerza. Siguiendo las tendencias globales, está desarrollando constantemente una gama de productos con salida LoRaWan, así como unidades de radio que convierten la señal 4..20mA a IoT, lo que nos permite dar una solución holística a nuestro cliente, incluyendo hardware, conectividad y software adaptando los dashboards a las necesidades de cada aplicación.
 

Para la medición de nivel, destacaríamos dos de nuestras novedades:

• Sensores magnetorestrictivos para medios complicados con interfase y espumas donde muchas de las tecnologías sin contacto dan problemas de lectura y falsas señales. 
• Los nuevos sensores de pesaje por células de carga para la medición gravimétrica junto a la unidad de radio con salida LoRaWan, una solución integral que permite un control remoto y monitorización desde la plataforma de WIKA de silos, tanques de almacenaje, depósitos de leche o plantas de biogás, entre otras aplicaciones. 

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Este artículo aparece publicado en el nº 566 de Automática e Instrumentación págs 56 a 59.