SONDA DE CAPACIDAD PARA NIVEL DE AMONIACO EN TANQUE. MARCA HB

Medición De Capacidad

HISTORIAA finales de la década de los 40 del siglo pasado, una compañía británica detectó la capacitancia entre dos electródos. La capacitancia, al depender de la constante dieléctrica del material que se está midiendo en lugar de su conductividad, se podía utilizar prácticamente con cualquier material. Acababa de nacer un nuevo sector.

HB Products tiene más de 20 años de experiencia en el desarrollo de sensores electrónicos, inicialmente para el sector de la refrigeración utilizando amoníaco (R717); hoy, hemos mejorado la tecnología de los sensores para poder trabajar con todo tipo de refrigerantes, incluso CO2.

Un condensador se fabrica instalando un electrodo sensor de nivel en un recipiente. La varilla metálica/electrodo actúa como una placa del condensador y el tubo de referencia actúa como segunda placa. A medida que el nivel aumenta, el aire o gas que suele rodear al electrodo se desplaza por acción del líquido con una constante dieléctrica diferente/superior. Los instrumentos de capacitancia detectan este cambio y lo convierten en una señal de salida proporcional al nivel de 0 al 100 %.
En la siguiente ecuación se expresa la relación de capacitancia:
 C = 0.225 K ( A/D )
donde :

C = capacitancia en picofaradios (pF)
K = constante dieléctrica del material (permitividad relativa)
A = área de los electrodos internos en pulgadas cuadradas
D = distancia entre los electrodos en pulgadas
La constante dieléctrica (permitividad relativa) es un valor numérico en una escala del 1 al 100, relacionada con la capacidad del dieléctrico (material entre los electrodos) para almacenar una carga electrostática. La constante dieléctrica de un material se determina en una célula de prueba real. Los valores de muchos materiales ya están publicados. En la práctica, el cambio de capacitancia se produce de diferentes maneras, dependiendo del material que se esté midiendo y la selección del electrodo de nivel. Sin embargo, en todos los casos se aplica el mismo principio básico. Si un material altamente dieléctrico sustituye a otro de valor inferior, la capacitancia total del sistema aumentará. Si el electrodo es mayor (aumentando su superficie), la capacitancia también aumenta. La medición de nivel se puede organizar en dos categorías básicas: de materiales conductores y no conductores.

Líquidos/materiales no conductores
(No conductores o aislantes, como el vidrio, el papel, el plástico o el aceite). Si la constante dieléctrica es inferior a 10, entonces el material no es conductor (HFC, Freón y CO2 no son conductores). (Nonconductor/insulations as glass, paper, Plastic and Oil) If a the dielectric constant is lower than 10, then the material act as Non-Conductive. ( All HFC/Freon types and CO2 is Non-Conductive)

Líquidos/materiales conductores(Conducen la corriente eléctrica). Si la constante dieléctrica es superior a 10, entonces el líquido actúa como un conductor, con un valor de conductividad de como mínimo 100 µS/cm (el agua del grifo tiene un valor de entre 500 y 1000 µS/cm) (el agua, la salmuera y el amoníaco son conductores).
Normalmente no es necesario calcular la capacitancia real, pero es muy importante comprender el principio y cómo funciona. Cuando diseñamos un nuevo sensor de capacitancia, siempre nos basamos en la experiencia práctica, en mediciones y pruebas.

Se puede calibrar un sensor de nivel midiendo líquidos no conductores en agua si se conoce exactamente la diferencia entre sus constantes dieléctricas. 

Constante dieléctrica	Temperatura 20°C
Agua/salmuera	80 (a 0 °C es 88)
Amoníaco	17 (a -40 °C es 22)
CO2	1,5 (a -40 °C es 2.0)
Aceite tipo PAO, PEO Aceite tipo PAG	2,2 (tipo mineral y sintético) 3,5 (tipo sintético)
R134a	9.24
R22	6.35
R410A	7.78
R507	6.97
R1234ze	7.7
Aire	1.0
Hielo	3.2

Consideraciones especialesAcumulación de material: el efecto más devastador en la precisión de las mediciones de capacitancia se debe a la acumulación de material conductor en la superficie del electrodo. La acumulación de material no conductor no es tan grave, ya que solo representa una pequeña parte de la capacitancia total. El aceite no es conductor; el polvo fino de metal es un ejemplo de material conductor.

Efecto de productos químicos en el material aislante
La precisión de las mediciones de capacitancia puede variar debido a la absorción de productos químicos, como los refrigerantes (Freón y CO2), por parte del material aislante (PTFE). Para una mayor precisión, se debe volver a calibrar el sensor cuando el sistema ya haya funcionado durante un tiempo, cuando el producto químico refrigerante y el sensor de nivel hayan alcanzado un equilibrio. El error de medición resultante de dicha absorción provocaría un pequeño offset.
The accuracy of the capacitive measurements can be changed caused by the absorbtion/swelling of chemistry as Refrigerant (Freon and CO2) into the insulating material(PTFE). For greatest accurracy, the sensor should be recalibrated after the system has operated for a time, when the refrigerant chemistry, and level sensor have reached equilibrium. Measuring error caused by absorbtion will effect a small offset.
El nuevo sensor HBDX de gas refrigerante se basa en el mismo principio, donde un cambio en la sequedad/fase de saturación provoca un cambio en la capacitancia/medición en pF.