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¿Por qué las plantas de tratamiento de aguas residuales necesitan un monitoreo continuo del nivel del agua?
Las plantas de tratamiento de aguas residuales cuentan con numerosas unidades de proceso que requieren un monitoreo continuo del nivel del agua o del nivel del material, desde el flujo de entrada y el pretratamiento hasta el tratamiento biológico y el manejo del lodo.
Los puntos de medición típicos incluyen:
Pozos de entrada;
Estaciones de bomba de elevación;
Canales de cribado;
Tanques de equilibrado;
Cámaras de limpieza de grava;
Tanques de tratamiento biológico;
Tanques de sedimentación;
Tanques de lodo;
Tanques de almacenamiento de lodo;
Tanques de almacenamiento químico;
Tanques de retención de aguas pluviales;
Canales abiertos de descarga.
Los datos de nivel no se utilizan únicamente para la indicación local; también pueden participar en el control de arranque y parada de bombas, en alarmas de desbordamiento, en el control de pantallas, en el sistema de interbloqueo de procesos, en el cálculo del flujo y en el monitoreo remoto del SCADA.
Los entornos de tratamiento de aguas residuales pueden presentar condiciones como alta humedad, gases corrosivos, espuma, desechos flotantes, lodo, condensación y exposición al exterior. Por lo tanto, los sensores de nivel no solo deben proporcionar mediciones fiables, sino también reducir al máximo los requisitos de limpieza y mantenimiento.
¿Por qué es adecuado un transmisor de nivel por radar de 80 GHz para el tratamiento de aguas residuales?
El transmisor de nivel por radar de 80 GHz se instala por encima del medio medido y utiliza señales de ondas milimétricas para medir la distancia entre la antena y la superficie del agua o de la lodos.
La sonda no requiere permanecer sumergida en aguas residuales, lo cual representa una ventaja importante en aplicaciones de tratamiento de aguas residuales.
El proceso típico de medición es el siguiente:
El radar transmite ondas milimétricas → La superficie del agua refleja la señal → Se recibe el eco → Se calcula la distancia → La distancia se convierte en nivel
Muchos transmisores industriales de nivel por radar de 80 GHz utilizan tecnología de onda continua modulada en frecuencia (FMCW). El transmisor analiza de forma continua la diferencia de frecuencia entre la señal transmitida y el eco reflejado para calcular la distancia hasta la superficie del líquido.
1. La medición sin contacto reduce los problemas de acumulación de suciedad;
Los sensores tradicionales de nivel sumergidos están en contacto directo con las aguas residuales y pueden verse afectados con el tiempo por:
Acumulación de lodo;
Grasa;
Sólidos suspendidos;
Medios corrosivos;
Biofilm;
Desechos sólidos.
El transmisor de nivel por radar de 80 GHz se instala por encima de la superficie del líquido y, por lo general, no entra en contacto directo con las aguas residuales; por ello, es adecuado para entornos de aguas residuales que contengan contaminantes, sólidos suspendidos o ciertas sustancias corrosivas.
No obstante, la medición sin contacto no implica un funcionamiento sin necesidad de mantenimiento. En entornos con alta humedad, es necesario inspeccionar periódicamente la antena en busca de condensación, contaminación, depósitos de grasa, telarañas u otros acumulaciones.
2. El angulo estrecho del haz es adecuado para tanques de aguas residuales y estructuras complejas.
Una de las principales ventajas de El radar de 80 GHz de ondas milimétricas se caracteriza por su capacidad para generar un haz de medición estrecho.
Algunos sectores industriales 80 GHz Los transmisores de radar pueden alcanzar un ángulo de haz de aproximadamente 3° a 4°. En aplicaciones de tratamiento de aguas residuales, un haz estrecho puede ayudar a reducir las reflexiones de interferencia provenientes de las paredes de las cuencas de hormigón y de otros componentes estructurales.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen incluir:
Paredes de tanques;
Escaleras;
Trayes para cables;
Tuberías de bombas; Mallas
Agitadores
Equipos de aeración
Vigas de soporte
Cuanto más concentrado sea el haz de radar, más fácil será evitar estas estructuras y dirigir una energía de radar más útil hacia la superficie del líquido objetivo.
Por lo tanto,El radar de 80 GHz presenta claras ventajas en su instalación en cuencas estrechas, pozos, estaciones de bombeo y puntos de medición con estructuras internas complejas.
Es 80 GHz¿El radar está completamente ajeno a la espuma?
No.
La espuma puede generarse en los procesos de tratamiento de aguas residuales mediante aeration, reacciones químicas y descomposición orgánica.
Las capas de espuma finas o discontinuas no impiden que el radar obtenga un eco útil entre el líquido y la superficie. No obstante, la espuma gruesa puede absorber o reflectar parte de la señal de radar, lo que puede provocar:
Reducción de la intensidad del eco;
El radar mida la superficie de la espuma en lugar de la superficie del líquido;
Fluctuaciones del nivel;
Pérdida temporal del eco útil;
El radar de 80 GHz puede funcionar de manera fiable en diversas aplicaciones de aguas residuales que impliquen espuma, turbulencia o desechos flotantes. No obstante, cuando una espuma muy espesa o FOG —incluidos grasas, aceites y grasa— cubre la superficie líquida, el proyecto debe evaluar si el radar, la medición hidrostática o cualquier otra tecnología de nivel resultan más adecuadas, en lugar de asumir que El radar de 80 GHz puede resolver cualquier situación de medición del nivel de aguas residuales.
Por lo tanto, la selección del proyecto debe especificar:
El grosor de la espuma;
La duración de la espuma;
El contenido de humedad de la espuma;
Si el objetivo de medición requerido corresponde a la superficie real de las aguas residuales o al extremo superior de la capa de espuma.
Aplicaciones principales transmisores de nivel por radar de 80 GHz en plantas de tratamiento de aguas residuales
1. Monitoreo del nivel en el pozo de entrada y en la estación de bomba de elevación –
Condiciones del sitio –
El nivel en el pozo de entrada puede variar rápidamente; asimismo, puede encontrarse desechos flotantes, sólidos suspendidos, alta humedad o gases corrosivos.
Los instrumentos de tipo contacto permanecen sumergidos en aguas residuales crudas y por lo tanto requieren consideración de contaminación y mantenimiento.
Integración del sistema:
Instalel transmisor de nivel por radar de 80 GHz por encima del pozo y conectarlo de la siguiente manera:
Transmisor de nivel por radar → PLC/RTU → sistema de control de bomba
El transmisor mide continuamente el nivel de agua.
También se puede conectar a un registrador de datos a través de RS485 Modbus RTU. Beneficio operativo de
Los datos del nivel del pozo de entrada de
En tiempo real se pueden utilizar para controlar el inicio y la parada de la bomba de la grúa de acuerdo con los umbrales de nivel alto y bajo, al tiempo que se proporcionan alarmas de nivel alto y alto y de desbor.
2. Monitoreo de nivel diferencial antes y después de las pantallas mecánicas
Las pantallas mecánicas se utilizan para eliminar los desechos sólidos más grandes de las aguas residuales.
A medida que se acumulan desechos en la pantalla, puede aumentar la diferencia entre los niveles de agua aguas arriba y aguas abajo.
Condiciones del sitio:
El medio ambiente puede contener desechos flotantes, espuma, turbulencia y sólidos, mientras que la propia pantalla metálica puede crear fuertes reflexiones de radar.
Integración del sistema:
Instalar transmisores de nivel de radar aguas arriba y aguas abajo de la pantalla:
Nivel por radar aguas arriba = L1
Nivel por radar aguas abajo = L2
El sistema calcula:
Nivel diferencial: ΔH = L1 - L2
Cuando el nivel diferencial excede un umbral configurado, el sistema puede activar el proceso de limpieza mecánica de la pantalla.
El haz concentrado de radar 80 GHz es adecuado para la medición de nivel diferencial y el control automatizado de limpieza de pantalla en aplicaciones de depuración de aguas residuales.
Beneficio operativo:
La estrategia de limpieza se puede cambiar de una operación a tiempo fijo a una limpieza basada en el bloqueo real de la pantalla, reduciendo el funcionamiento innecesario del equipo.
3. Monitoreo del nivel del tanque de ecualización
Los tanques de ecualización se utilizan para equilibrar el flujo de aguas residuales y las fluctuaciones de la calidad del agua y son unidades tampón importantes en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Condiciones del sitio
La cuenca puede ser grande, la variación de nivel puede ser amplia, y la agitación, los desechos flotantes, y la espuma moderada pueden estar presentes.
Integración del sistema:
El radar se instala sobre el tanque o en un soporte de montaje y transmite datos de nivel en tiempo real a través de 4-20 mA o RS485 Modbus RTU.
El sistema de control utiliza la señal de nivel para regular el funcionamiento posterior de la bomba.
Beneficio operativo:
El sistema puede ayudar a prevenir el funcionamiento en seco de la bomba a niveles bajos y el desbora a niveles altos, al tiempo que proporciona datos para el equilibrado de afluy la gestión de la carga del proceso posterior.
4. Los tanques de retención de aguas pluviales y las cuencas de emergencia
Los sistemas de retención de aguas pluviales pueden permanecer a bajo nivel durante largos períodos y luego experimentar rápidos aumentos de nivel durante las lluvias intensas. Condiciones del sitio
Estas aplicaciones pueden implicar amplios rangos de medición, instalación al aire libre, lluvia, variaciones de temperatura, condensación y reflexiones de interferencia procedentes de estructuras de hormigón. Integración del sistema
Utilice un haz estrecho.transmisor de nivel por radar de 80 GHz para el monitoreo continuo del nivel del agua.
El radar de 80 GHz puede utilizarse en cuencas de drenaje de aguas pluviales y de retención para medir los niveles variables bajo condiciones dinámicas de precipitación y en operación a bajo nivel, reduciendo al mismo tiempo las interferencias provocadas por los bordes de hormigón y las estructuras de la cuenca.
Beneficio operativo:
Permite monitorear la capacidad de retención disponible, las condiciones de alto nivel y el riesgo de desbordamiento, mientras transmite datos de nivel en tiempo real al sistema SCADA de la planta de tratamiento de aguas residuales.
5. Tanques de lodo y recipientes de almacenamiento de lodo
Las condiciones de medición del lodo difieren significativamente de las aplicaciones con agua limpia.
Condiciones del sitio:
La superficie del lodo puede ser:
Irregular;
Cubierta de espuma;
Cubierta de espuma flotante;
Presentar una capa de corteza lenta;
Sometida a agitación.
Integración del sistema:
Seleccione la posición de instalación del radar según el estado de los lodos, evite agitadores y puntos de llenado siempre que sea posible y utilice la curva de eco durante la puesta en marcha y el ajuste.
Beneficio operativo:
Supervise el volumen almacenado y los procesos de llenado y descarga de lodos, reduciendo a la vez los problemas de incrustación asociados a los sensores de contacto.
No obstante, si la superficie del lodo está cubierta por una capa gruesa de espuma o espuma, el proyecto debe determinar primero si el objetivo de medición requerido corresponde a la superficie del material superior o a la interfaz real de la fase líquida.
6. Monitoreo del nivel y del caudal en canales abiertos
Los canales de entrada y salida de las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen emplear flumes de Parshall, muros con incision en forma de V, muros rectangulares y otras estructuras para el control del caudal en canales abiertos.
El transmisor de nivel por radar de 80 GHz puede medir primero el nivel de agua en el canal; a continuación, un controlador o registrador de datos calcula el caudal basándose en una relación conocida entre Q y H.
Arquitectura típica:
Transmisor de nivel por radar de 80 GHz → Registrador de datos / Controlador de flujo → Conversión Q/H → Flujo instantáneo y flujo totalizado
Los canales de aguas residuales abiertos pueden verse afectados por espuma, turbulencia, detritos, lluvia o condensación. El radar sin contacto evita el contacto directo entre el sensor y las aguas residuales.
La medición de nivel por radar también puede combinarse con curvas de linealización de canal abierto o de presa para calcular el caudal en canales abiertos.
Importante:
El transmisor de nivel por radar mide directamente el nivel del agua, no el caudal.
El caudal solo puede calcularse cuando el nivel medido se combine con la estructura hidráulica conocida y con la ecuación de caudal adecuada o con la tabla de linealización correspondiente.
Parámetros principales de ingeniería de METRAVON transmisores de nivel por radar de 80 GHz
METRAVON 80 GHz Los productos de radar pueden seleccionarse según las distintas aplicaciones de tratamiento de aguas residuales. A continuación se presentan las principales capacidades de la serie de productos correspondiente:
| Parámetro; | METRAVON transmisor de nivel por radar de 80 GHz |
|---|---|
| Tecnología de medición; | Radar de ondas milimétricas FMCW; |
| Frecuencia de operación; | Aproximadamente 80 GHz |
| Método de medición; | Medición continua sin contacto; |
| Rango de medición; | 0,3–120 m. Dependiendo del modelo: |
| Ángulo mínimo del haz: | Aproximadamente 3°; |
| Constante dieléctrica mínima: | Aproximadamente 1,4, según el modelo y las condiciones del proceso; |
| Temperatura máxima del proceso: | Disponible en clase hasta 200 °C; |
| Presión máxima de trabajo: | Disponible en clase hasta 40 bar; |
| Interfaz de salida: | 4-20 mA, HART, RS485, según el modelo |
| – Comunicación Digital; | Soporte para modelos seleccionados RS485 Modbus RTU |
| – Instalación; | – Opciones de montaje (con rosca, flange u otras); |
| – Fuente de alimentación; | – Consulte la hoja de datos correspondiente al modelo específico. |
| Protección contra la entrada | Consulte la hoja de datos específica del modelo |
| Material del alojamiento/antena | Depende del modelo y del medio medido; |
| Material del cable | Depende del modelo y de la configuración del proyecto; |
Los proyectos de tratamiento de aguas residuales normalmente no requieren distancias de medición cercanas a los 120 m; por lo tanto, la selección del modelo no debe basarse únicamente en el alcance máximo. La distancia ciega de campo cercano, el ángulo del haz, las condiciones de instalación, la protección ambiental y la interfaz de comunicación suelen ser factores más importantes.
¿Cómo puede un 80 GHz¿Debería integrarse el transmisor de nivel por radar en un sistema de automatización de una planta de tratamiento de aguas residuales?
Las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen utilizar ya sistemas PLC, DCS, RTU o SCADA; por lo tanto, la compatibilidad de comunicación es una parte fundamental al seleccionar un transmisor de nivel por radar.
4-20 mA
Adecuado para sistemas existentes de entrada analógica para PLC;
Arquitectura típica:
Transmisor de nivel por radar →4-20 mA → PLC Módulo de IA →SCADA
Esta estructura es sencilla y adecuada para sistemas tradicionales de automatización industrial.
4-20 mA + HART
HART añade la comunicación digital a la 4-20 mA Señal de nivel y permite la configuración de parámetros de instrumento y el diagnóstico.
Esta opción es adecuada para plantas de tratamiento de aguas residuales que ya utilizan sistemas de gestión de dispositivos HART.
RS485 Modbus RTU.
Si el proyecto emplea un sistema RTU, un pasarela industrial o un sistema de adquisición de datos digital, puede seleccionarse un modelo compatible con RS485 Modbus RTU.
Arquitectura típica:
Transmisor de nivel por radar de 80 GHz →RS485 Modbus RTU→ Registrador de datos → Ethernet /4G → SCADA o plataforma IoT
Cuando varios dispositivos estén conectados al mismo bus RS485, cada dispositivo debe utilizar un ID de esclavo diferente. También se deben confirmar los siguientes parámetros:
Tasa de baudio;
Bits de datos;
Paridad;
Bits de parada;
Direcciones de registros Modbus;
Formato de datos.
Cómo instalar un transmisor de nivel por radar de 80 GHz instalado correctamente en una planta de tratamiento de aguas residuales
Evite instalarlo directamente sobre el flujo de entrada
El flujo de aguas residuales de alta velocidad puede provocar un fuerte movimiento superficial y reflexiones inestables; por ello, el radar no debe instalarse directamente sobre la zona principal de impacto del agua.
Evite las paredes de la cuenca y las estructuras metálicas;
Aunque El radar de 80 GHz dispone de un haz relativamente estrecho; no obstante, el haz principal debe evitar:
Pantallas;
Escaleras;
Tuberías;
Portales;
Equipos de agitación.
Evite la acumulación prolongada de agua o la condensación en la antena.
En entornos de aguas residuales con alta humedad, debe considerarse cuidadosamente el ángulo de instalación, la cubierta protectora y la resistencia a la condensación del instrumento.
Confirme el nivel máximo de agua.
El nivel más alto de agua no debe ingresar en la zona ciega del campo cercano del transmisor de radar; asimismo, se debe reservar un margen de seguridad para situaciones anormales de elevado nivel de agua.
Realizar el mapeo inicial de eco;
Tras la instalación, se pueden utilizar funciones de mapeo de eco parásito o funciones similares, según el modelo específico del radar, para suprimir las reflexiones fijas procedentes de las paredes de la cuenca y de los componentes estructurales.
¿Qué información se requiere al seleccionar un transmisor de nivel por radar de 80 GHz para una planta de tratamiento de aguas residuales?
Antes de comprar o seleccionar un transmisor de nivel por radar, debe confirmarse la siguiente información:
¿Se mide un medio como aguas residuales, agua limpia, lodo o solución química?
¿Cuáles son los niveles máximos y mínimos del agua?
¿Cuál es la distancia desde el radar hasta el nivel líquido más bajo?
¿Cuáles son las dimensiones de la cisterna o tanque?
¿Se encuentra espuma?
¿Existe agitación o aireación?
¿Existe una gran cantidad de espuma flotante, grasa o aceite?
¿Se encuentran cribas, tuberías, vigas u otras estructuras cerca del punto de instalación?
¿La instalación se realiza en interiores o en exteriores?
¿Existen gases corrosivos?
¿Es la salida requerida?4-20 mA, HART, o RS485 Modbus RTU?
¿El transmisor se conectará a un PLC, RTU, sistema SCADA o plataforma IoT?
¿Se encuentra el punto de medición en una zona peligrosa?
Para aplicaciones complejas, también se deben proporcionar fotografías del sitio, planos de la cuenca y las posiciones de los niveles líquidos más alto y más bajo.
Preguntas frecuentes: Preguntas comunes sobre transmisores de nivel por radar de 80 GHz en plantas de tratamiento de aguas residuales
P1: ¿Puede un 80 GHz¿Transmisor de nivel por radar para la medición de aguas residuales?
Sí. El radar sin contacto es adecuado para la medición continua del nivel en cuencas de aguas residuales, pozos de entrada, tanques de equilibrado y tanques de retención de aguas pluviales.
P2: ¿Influyen los sólidos suspendidos en el agua residual en las mediciones por radar?
En la mayoría de los casos, este efecto es limitado, ya que el radar de espacio libre mide la superficie del medio y no requiere transmitir la señal a través de toda la columna líquida.
No obstante, si grandes cantidades de desechos flotantes o espuma cubren la superficie, el radar podría medir la superficie del material superior en lugar del nivel real del líquido.
Pregunta 3: ¿Puede un 80 GHz¿Se debe instalar un radar en un tanque de aireación?
Puede evaluarse; no obstante, se debe considerar cuidadosamente la turbulencia intensa y la espuma.
Si existe continuamente espuma espesa, puede ser necesario realizar pruebas in situ o compararla con otras tecnologías de medición de nivel.
Pregunta 4: ¿Es?80 GHz¿El radar está completamente ajeno a la espuma?
No.
El grosor, la densidad y el contenido de humedad de la espuma pueden afectar todos ellos a los eco del radar. En ciertas condiciones, el nivel líquido real puede medirse de manera fiable; en otras condiciones, el radar puede medir la superficie de la espuma.
Q5: ¿Necesita un transmisor de nivel para aguas residuales una limpieza frecuente?
Normalmente requiere menos limpieza que un sensor sumergido, pero se debe inspeccionar periódicamente la antena en busca de condensación, contaminación, grasa, telarañas u otros depósitos.
Pregunta 6: ¿Debería utilizarse una cisterna para aguas residuales?80 GHz o 26 GHz¿Radar?
Si la cuenca presenta estructuras internas complejas, el espacio de instalación es reducido o se requiere un ángulo de viga más pequeño,El radar de 80 GHz suele ser la primera opción que merece la pena considerar.
Si el punto de medición es estructuralmente sencillo,El radar de 26 GHz también puede compararse en función del alcance, de las condiciones del proceso y del costo del proyecto.
Q7: ¿Puede un 80 GHz¿Controlar directamente una bomba mediante un transmisor de nivel por radar?
El transmisor de radar es principalmente responsable de la medición del nivel.
El control de la bomba se realiza normalmente mediante un PLC, un RTU o un controlador según la señal de nivel procedente del transmisor de radar.
Q8: ¿Puede un transmisor de nivel por radar RS485 conectarse directamente a una plataforma en la nube?
Normalmente se requiere una puerta de enlace industrial.
Arquitectura típica:
Radar →RS485 Modbus RTU → 4G/ Puerta de enlace Ethernet →MQTT / HTTP→ Plataforma en la nube
Q9: ¿Puede utilizarse el radar para el monitoreo del flujo en canales abiertos?
Sí, el radar puede emplearse como dispositivo de medición del nivel del agua.
Cuando el nivel medido se combina con la relación Q/H de un canal de Parshall, un weir o cualquier otra estructura hidráulica, se pueden calcular el caudal instantáneo y el caudal total.
Conclusión;
El valor principal de un 80 GHz El transmisor de nivel por radar utilizado en las plantas de tratamiento de aguas residuales se basa en su principio de medición sin contacto, su ángulo de haz estrecho, su capacidad para adaptarse a estructuras complejas y su compatibilidad con sistemas de automatización industrial.
Puede utilizarse en pozos de entrada, estaciones de bomba de elevación, medición diferencial de nivel en cribas, tanques de equilibración, tanques de retención de aguas pluviales, tanques de almacenamiento de lodo y canales abiertos.
Según el modelo seleccionado, el transmisor puede integrarse con PLC, RTU,SCADA y sistemas de IoT industrial a través de 4-20 mA, HART, o RS485 Modbus RTU.
No obstante, ninguna tecnología de medición de nivel es adecuada para todas las aplicaciones de aguas residuales. Para espuma gruesa, espuma densa, condensación intensa, aireación severa o medios químicos especiales, el método de instalación y el objetivo de medición real deben evaluarse en función de las condiciones del sitio.
Para METRAVON Para proyectos de monitoreo del nivel de aguas residuales, se recomienda proporcionar el medio medido, el rango de medición, las dimensiones de la cuenca, fotografías del sitio, las condiciones de la espuma, la posición de instalación y los requisitos de interfaz de comunicación antes de seleccionar la solución final.transmisor de nivel por radar de 80 GHz y la correspondiente adquisición de datos,4G Comunicación y configuración de monitoreo remoto.
