Después del caso polémico del transmisor DP mal montado, muchos colegas preguntaron lo mismo: «ok, entendí por qué ese montaje no mide… ¿pero cómo se calcula bien el rango de un nivel por presión diferencial?» Este artículo es la respuesta completa: la teoría, las fórmulas, dos ejemplos resueltos paso a paso — con líneas de impulso y con sellos remotos — y una calculadora interactiva al final para que verifiques tus propios rangos de LRV y URV.
Los conceptos en 60 segundos
| Término | Significado |
|---|---|
| LRV (Lower Range Value) | Presión diferencial que corresponde al 0% del nivel → el transmisor envía 4 mA |
| URV (Upper Range Value) | Presión diferencial que corresponde al 100% del nivel → 20 mA |
| Span | URV − LRV: el «ancho» del rango medido |
| Cero suprimido | LRV > 0: el rango arranca por encima de cero |
| Cero elevado | LRV < 0: el rango arranca en presión diferencial negativa (el caso típico de recipientes presurizados, como veremos) |
La regla de oro de todo cálculo de rango es una sola, y si la dominas no necesitas memorizar fórmulas: DP = (todas las columnas que empujan la cámara de alta) − (todas las columnas que empujan la cámara de baja), evaluadas en las dos condiciones extremas: nivel mínimo (→ LRV) y nivel máximo (→ URV). En recipientes presurizados, la presión del gas empuja ambas cámaras por igual y se cancela — por eso el DP mide nivel sin que le importe la presión del recipiente.
Caso A: líneas de impulso con pierna húmeda
En un recipiente presurizado con vapores condensables, la toma superior no puede dejarse como «pierna seca»: el vapor condensará dentro de la línea y formará una columna incontrolada que arruina la medición (la lección del caso polémico). La práctica correcta es la pierna húmeda: llenar deliberadamente la línea de baja con un líquido estable — condensado mantenido por un pote de condensado, o un fluido de sello compatible — de modo que la columna sea conocida y constante, y descontarla en el cálculo del rango.
Las fórmulas (transmisor a la altura de la toma inferior)
Con el nivel h medido desde la toma inferior, H la distancia vertical entre tomas, SG_p la densidad relativa del proceso y SG_w la del fluido de la pierna húmeda (columnas expresadas en milímetros de columna de agua, mmH₂O):
LRV = SG_p · h_mín − SG_w · H
URV = SG_p · h_máx − SG_w · H
Span = SG_p · (h_máx − h_mín)
Si el transmisor se monta una distancia z por debajo de la toma inferior (con la línea de alta autollenada con el líquido de proceso y la pierna húmeda extendida hasta el transmisor), ambos términos ganan su columna: LRV = SG_p·(h_mín + z) − SG_w·(H + z), y análogamente el URV. Fíjate el detalle: con líneas de impulso, la altura de montaje del transmisor SÍ cambia el rango — anótalo, porque en sellos remotos veremos exactamente lo contrario.
Ejemplo resuelto A
Separador presurizado: tomas separadas H = 2,5 m; nivel a medir de 0 a 2,0 m sobre la toma inferior; líquido de proceso SG_p = 0,85; pierna húmeda llenada con mezcla agua-glicol SG_w = 1,05; transmisor a la altura de la toma inferior (z = 0).
- LRV = 0,85 × 0 − 1,05 × 2500 mm = −2625 mmH₂O ≈ −257,4 mbar
- URV = 0,85 × 2000 − 1,05 × 2500 = 1700 − 2625 = −925 mmH₂O ≈ −90,7 mbar
- Span = 1700 mmH₂O ≈ 166,7 mbar → rango de cero elevado: con el nivel al mínimo el transmisor debe leer −2625 mmH₂O y enviar 4 mA.
¿Por qué da negativo? Porque la pierna húmeda (2625 mm de columna) empuja la cámara de baja más de lo que el proceso empuja la de alta en casi todo el rango. Es lo normal y esperable en recipientes presurizados: si tu cálculo de pierna húmeda te da LRV positivo, revisa dos veces.
Consideraciones especiales con líneas de impulso
- La pierna húmeda debe mantenerse llena y a densidad conocida: pote de condensado en servicios que condensan, o llenado con fluido de sello + verificación periódica. Si la pierna pierde columna (evaporación, fuga), el nivel indicado sube falsamente.
- Temperatura: la densidad de la pierna cambia con el ambiente; en exteriores con clima extremo evalúa traceado/aislación (winterization, API RP 551).
- Pendientes y bolsillos: pendiente continua, sin sifones no intencionales que atrapen gas o sedimento.
- Puesta en servicio: secuencia de llenado y venteo escrita; una burbuja en la pierna húmeda es un error de medición ambulante.
- Densidad del proceso variable: si SG_p cambia con temperatura o composición, el «metro de líquido» que ve el DP cambia; en casos exigentes se compensa con densidad en línea o se elige otra tecnología.
Caso B: sellos remotos con capilares
Cuando el fluido es corrosivo, viscoso, sucio, muy caliente o tiende a cristalizar en las líneas — o simplemente cuando no quieres piernas que mantener — la solución clásica son los sellos de diafragma remotos: un diafragma en cada toma y capilares llenos de un fluido de relleno (SG_f, típicamente aceite de silicona) que transmiten la presión hasta el transmisor.
Las fórmulas (y la gran diferencia con las líneas de impulso)
Planteemos el balance completo con el transmisor a una altura cualquiera: la cámara H recibe la presión de la toma inferior más la columna de relleno desde el sello inferior hasta el transmisor; la cámara L recibe la de la toma superior más la columna de relleno desde el sello superior hasta el transmisor. Al restar, las columnas hasta el transmisor se cancelan entre sí y sobrevive únicamente la diferencia de altura entre sellos:
LRV = SG_p · h_mín − SG_f · H
URV = SG_p · h_máx − SG_f · H
Span = SG_p · (h_máx − h_mín)
Consecuencia práctica enorme: con sellos remotos, la altura de montaje del transmisor NO afecta el rango — puedes ponerlo a nivel de piso, en una plataforma o donde el mantenimiento lo prefiera, y el cálculo no cambia. El sesgo fijo −SG_f·H lo pone el fluido de relleno entre los dos sellos, siempre presente, siempre negativo.
Ejemplo resuelto B
El mismo separador: H = 2,5 m, nivel de 0 a 2,0 m, SG_p = 0,85 — pero ahora con sellos remotos y capilares llenos de aceite de silicona SG_f = 0,934. Transmisor montado a nivel de piso, 1,5 m por debajo de la toma inferior (da igual: se cancela).
- LRV = 0,85 × 0 − 0,934 × 2500 = −2335 mmH₂O ≈ −229,0 mbar
- URV = 0,85 × 2000 − 2335 = 1700 − 2335 = −635 mmH₂O ≈ −62,3 mbar
- Span = 1700 mmH₂O ≈ 166,7 mbar — el mismo span que en el caso A (el span solo depende del proceso), pero con LRV y URV distintos: el sesgo lo define el relleno del capilar, no una pierna húmeda.
Consideraciones especiales con sellos remotos
- Temperatura ambiente sobre el relleno: el sesgo −SG_f·H se calculó a una temperatura; el sol y las estaciones lo mueven. Con tomas muy separadas el error se vuelve serio — lo cuantificamos con números reales en el caso de los sellos remotos con tomas a 10 m (spoiler: hasta 20% del span, y la salida fue el DP electrónico sin capilares).
- Tiempo de respuesta: capilares largos + relleno viscoso en frío = lazo lento en invierno. Especifica longitud mínima y el relleno correcto para tu clima.
- Vacío: si el recipiente puede operar en vacío, el relleno debe soportarlo sin vaporizar (presión de vapor del fluido + montaje del transmisor por debajo de los sellos como práctica recomendada del fabricante).
- Simetría: capilares de igual longitud y diámetro, tendidos juntos y protegidos del sol, para que los efectos térmicos tiendan a cancelarse.
- Daño = reemplazo del conjunto: un capilar pinchado condena el sistema completo; protégelo mecánicamente.
Líneas de impulso vs sellos remotos: la tabla que resume todo
| Aspecto | Líneas de impulso (pierna húmeda) | Sellos remotos |
|---|---|---|
| Quién define el sesgo del rango | La pierna húmeda (SG_w · columna hasta el transmisor) | El relleno del capilar (SG_f · H entre sellos) |
| ¿La altura del transmisor afecta el rango? | Sí — entra en el cálculo | No — las columnas de capilar se cancelan |
| Mantenimiento típico | Verificar/rellenar pierna, purgar, potes de condensado | Prácticamente nulo, pero sin reparación: capilar dañado = conjunto nuevo |
| Sensibilidad a temperatura ambiente | Media (densidad de la pierna) | Media-alta con capilares largos (relleno + volumen) |
| Fluidos sucios/corrosivos/cristalizantes | Problemáticos (obstrucción de líneas) | Su especialidad: el proceso solo toca el diafragma |
| Tiempo de respuesta | Rápido (líneas cortas y limpias) | Depende de longitud, diámetro y viscosidad del relleno en frío |
| Costo inicial | Menor | Mayor |
Calculadora interactiva de LRV y URV
Selecciona el tipo de conexión a proceso y la calculadora te pedirá exactamente los datos que necesita ese caso. Los valores precargados corresponden a los ejemplos resueltos del artículo, para que verifiques que coinciden. Resultados en mmH₂O, inH₂O, mbar y kPa.
💡 Supuestos de este modo: línea de alta autollenada con el líquido de proceso hasta el transmisor y pierna húmeda llena (SG_w) hasta la cota del transmisor.
Nota de responsabilidad: esta calculadora es una herramienta educativa para verificación rápida. El rango final de un instrumento de planta debe validarse contra el hook-up real, la hoja de datos y el procedimiento de tu proyecto.
Errores comunes que esta cuenta evita
- Dejar pierna seca en un recipiente con vapores condensables (la medición deriva sin aviso — el pecado original del caso polémico).
- Olvidar la columna del transmisor montado por debajo de la toma con líneas de impulso — o al revés: «corregir» por altura del transmisor en un sistema de sellos, donde no corresponde.
- Configurar el LRV en cero «porque el nivel arranca en cero»: en presurizados con pierna húmeda o sellos, el LRV correcto casi siempre es negativo.
- Calcular con la densidad del agua cuando el proceso tiene SG distinto de 1, o con la densidad del relleno «de memoria» sin mirar la hoja de datos del sello.
- No documentar el cálculo en la hoja de calibración: el próximo técnico que ajuste el transmisor necesita saber de dónde salieron esos números.
¿Quieres que resolvamos un caso tuyo con números reales? Déjalo en los comentarios con los datos del recipiente y lo calculamos juntos — y si este artículo te ahorró una vuelta a campo, compártelo con tu equipo.