Cómo seleccionar una antena para medición de nivel por radar

Cómo seleccionar una antena de nivel de radar: tipos, características y guía de aplicaciones

La antena es un componente fundamental de un instrumento de nivel de radar, ya que transmite y recibe la señal electromagnética utilizada para la medición de nivel. Los distintos diseños de antenas difieren en ángulo de haz, ganancia, tamaño de instalación, resistencia química y capacidad para evitar el acumulación de interferencias; por ello, la selección de la antena influye directamente en la estabilidad de las mediciones.

No existe una única antena de radar adecuada para todas las aplicaciones. La elección adecuada debe basarse en elMedio de proceso, medición de la distancia, tamaño de la conexión de proceso, geometría del recipiente, temperatura, presión, polvo, vapor y obstáculos internos..

1. Tipos comunes de antenas de nivel por radar.

Antena de varilla.

Diseño compacto, adecuado para conexiones de proceso de menor tamaño y para aplicaciones específicas con medios corrosivos. La resistencia a la temperatura, la presión y los productos químicos depende del material de la antena y del diseño del instrumento.

Antena en cuerno

Antena de radar en espacio libre ampliamente utilizada, que ofrece un buen ganancia de señal. Cuantos más grandes sean los diámetros del cuerno, se obtiene generalmente un haz más estrecho a la misma frecuencia de operación.

Antena parabólica

Ofrece un alto ganancia y un haz estrecho, lo que lo hace adecuado para tanques de gran tamaño, silos altos y aplicaciones en las que se deben evitar estructuras internas.

Antena de lente

, comúnmente utilizada en instrumentos de radar de alta frecuencia. Su tamaño compacto y su superficie lisa la hacen adecuada para recipientes de sección estrecha, conexiones de procesos de pequeño tamaño y numerosas aplicaciones en entornos polvorientos.

Antena planar

utilizada en diseños de instrumentos seleccionados, incluidos algunos aplicaciones en pozos de estabilización, donde el arreglo de la antena y el tubo está diseñado para proporcionar una trayectoria de radar controlada.

2. ¿En qué casos es adecuada una antena en varilla? Las antenas en varilla

suelen ser compactas y pueden instalarse mediante conexiones de proceso relativamente pequeñas. Algunas versiones emplean PTFE, PFA u otros materiales resistentes a la corrosión, lo que las hace idóneas para aplicaciones con líquidos corrosivos.

Principales ventajas

Instalación compacta, limpieza sencilla y posibilidad de utilizar materiales resistentes a los agentes químicos.

Puntos a considerar

Algunas antenas de varilla presentan un haz relativamente ancho; por ello, debe verificarse cuidadosamente el alcance del haz en recipientes o tanques estrechos que contengan múltiples estructuras internas.

El rango máximo de medición, la temperatura de proceso y la clasificación de presión deben obtenerse siempre de la ficha técnica específica del instrumento, en lugar de inferirse únicamente a partir del tipo de antena.

3. ¿Cuáles son las características de una antena de cuña?

Las antenas de cuerno figuran entre los diseños más consolidados utilizados en la medición de niveles mediante radar en espacio libre. A la misma frecuencia de operación, un cuerno de mayor tamaño proporciona generalmente un mayor ganancia y un haz más estrecho. Característica

Las antenas de parche se utilizan ampliamente en tanques de almacenamiento, tanques tampón, recipientes de proceso y en aplicaciones específicas con materiales en estado sólido. Para medios corrosivos, deben verificarse los materiales de la antena y de la conexión de proceso en cuanto a compatibilidad química, en lugar de asumir que las antenas de cuña no son adecuadas por definición.

4. ¿En qué casos debería considerarse el uso de una antena parabólica?

Las principales ventajas de una antena parabólica sonun alto ganancia y un haz estrecho.Esto lo hace útil en recipientes de gran tamaño, silos altos y instalaciones en las que la señal de radar debe evitar paredes, vigas, tuberías u otras estructuras fijas.

Recipientes de gran tamaño

Adecuada para aplicaciones que requieren un rango de medición más amplio y un mayor ganancia de la antena.

Entornos internos complejos

Un haz estrecho puede ayudar a evitar las paredes del recipiente, las tuberías, los soportes estructurales y otras obstrucciones.

Medios de baja reflectividad.

Un mayor ganancia de la antena puede proporcionar un margen de señal adicional en aplicaciones donde los ecos son relativamente débiles.

El ángulo del haz no está fijado en 3° ni en 3,5°; depende de la frecuencia del radar, del diámetro del reflector y del diseño específico de la antena.

5. ¿Por qué las antenas de lente son comunes en 80GHz¿Radar?

80GHz El radar opera a una longitud de onda más corta y puede generar un haz estrecho mediante el uso de una antena relativamente compacta. Por este motivo, las antenas de lente se utilizan ampliamente en instrumentos de radar de alta frecuencia.

Entre sus ventajas típicas se incluyen:

• Dimensiones compactas de la antena;

• Enfoque de haz estrecho;

• Adecuación para conexiones de procesos de pequeño tamaño;

• Superficie de la antena relativamente lisa;

• Buena idoneidad para recipientes estrechos y componentes internos complejos.

• Opciones de purga por aire disponibles en modelos seleccionados.

Para silos polvorientos que contienen cemento, ceniza volante, polvo mineral, granos o materiales similares, el uso de una antena de lente combinada con un haz estrecho suele constituir una solución práctica. No obstante, aún es necesario evaluar la acumulación de polvo, el ángulo de reposo y el rango real de medición.

6. ¿Es un pozo de estabilización lo mismo que una antena?

No. Un pozo de estabilización se entiende mejor como una instalacióny un sistema de guía de señales.en lugar de un tipo estándar de antena de radar Un instrumento de radar de espacio libre puede instalarse en la parte superior de un pozo de estabilización o de una cámara de derivación, de modo que la señal de radar se propague por el interior del tubo.

Algunos instrumentos de radar emplean antenas planas específicamente diseñadas para aplicaciones en pozos de estabilización. En estas instalaciones, los siguientes puntos son importantes:

• Diámetro interno del tubo;

• Verticalidad del tubo;

• Estado de la superficie interna;

• Soldaduras y alineación de las bridas;

• Movimiento libre del líquido hacia el interior y hacia el exterior del tubo.

Los filamentos de soldadura de gran tamaño, las uniones mal alineadas, el acumulado o los depósitos dentro del pozo de estabilización pueden generar reflexiones no deseadas y reducir la fiabilidad de las mediciones.

7. ¿Son las antenas de varillas y cables de radar de onda guiada antenas?

El radar de onda guiada utiliza una estructura de medición diferente a la del radar en espacio libre. Los pulsos electromagnéticos se guían a lo largo de un bastón, cable o sonda coaxialo.

Para mayor precisión técnica, estos dispositivos se describen mejor como sondas de radar de ondas guiadas en lugar de antenas de radar en espacio libre.

Dado que las sondas de radar de ondas guiadas están en contacto directo con el medio del proceso, también deben considerarse la compatibilidad del material, la formación de incrustaciones, la cristalización y el esfuerzo mecánico.

8. ¿Qué aspectos deben tenerse en cuenta al seleccionar una antena de radar?

Propiedades del medio

Constante dieléctrica
Propiedad corrosiva
Viscosidad
Formación de incrustaciones
Cristalización

Geometría del recipiente

Altura
Diámetro
Conexión de proceso
Altura de la boquilla
Obstáculos internos

Condiciones de proceso

Temperatura
Presión
Vapor
Polvo
Váctum

Requisitos de instalación

Ángulo del haz
Posición de montaje
Acceso para limpieza
Purga de aire
Protección contra explosiones

9. Selección rápida de antenas según la aplicación

Preguntas frecuentes: Selección de antenas para medidores de nivel por radar.

P1: ¿Es siempre preferible utilizar una antena de radar de mayor tamaño?

R: No necesariamente. A la misma frecuencia de operación, una apertura efectiva de antena más amplia generalmente proporciona un mayor ganancia y un haz más estrecho; no obstante, también deben tenerse en cuenta la conexión del proceso, la geometría del recipiente y el espacio de instalación disponible.

Q2: ¿Cuál es la opción más adecuada: una antena de cuña o una antena de lente?

A: Ninguna de las dos opciones es universalmente superior. Las antenas de cono son tecnologías consolidadas y ampliamente utilizadas, mientras que las antenas de lente son compactas y especialmente adecuadas para radares de alta frecuencia, conexiones de procesos de pequeño tamaño y aplicaciones con haces estrechos.

P3: ¿Un líquido corrosivo siempre requiere una antena de varilla?

A: No. El requisito fundamental es la compatibilidad química de todos los materiales expuestos al medio de proceso o a su vapor. Las antenas de varilla, los diseños recubiertos y otras estructuras de antena aisladas pueden ser adecuadas según la aplicación.

P4: ¿Qué tipo de antena es adecuado para un silo polvoriento?

A: Las antenas de haz estrecho, que presentan superficies lisas y una baja tendencia a acumular polvo, suelen ser las preferidas. En condiciones severas de polvo, también puede resultar útil una conexión de purga por aire.

P: ¿Es siempre preferible un ángulo de haz más reducido?

R: Un haz estrecho resulta ventajoso en recipientes de sección estrecha y cerca de obstáculos internos; no obstante, también deben considerarse el alcance de medición, la reflectividad del medio y el ganancia de la antena.

P6: ¿El cable de un radar de onda guiada constituye una antena?

A: Se describe con mayor precisión como una sonda de radar de onda guiada. La varilla, el cable o la sonda coaxial guía la señal electromagnética y funciona de manera distinta a una antena de radar en espacio libre.

P7: ¿Es un pozo de estabilización lo mismo que un radar de onda guiada?

A: No. Un pozo de estabilización suele ser una configuración de instalación para un radar en espacio libre, mientras que el radar de onda guiada utiliza una varilla o cable físico para guiar la señal electromagnética.

Q8: ¿Qué información proporciona? METRAVON¿Necesitas recomendar una antena de radar?

A: Por favor, proporcione el medio, el rango de medición, la altura y el diámetro del recipiente, el tamaño de la conexión del proceso, la altura de la boquilla, la temperatura, la presión, la presencia de polvo y vapor, las estructuras internas, los requisitos para zonas de riesgo y fotografías de la instalación. Esta información se utiliza para determinar la frecuencia de radar más adecuada, el diseño de la antena y el método de instalación más apropiado.

Conclusión

La selección de la antena de radar se determina principalmente por las características del haz, el ganancia de la antena, la compatibilidad de los materiales y la geometría de instalación.Las antenas de tipo varilla, de cuerno, parabólica, de lente y planas presentan cada una sus propias ventajas de aplicación, y la selección de una antena no debe basarse únicamente en el rango de medición o en el nombre de la antena.

Los tanques de almacenamiento estándar, los líquidos corrosivos, los recipientes de sección estrecha, los silos polvosos y las aplicaciones con pozos de estabilización requieren cada uno una lógica de selección distinta. Para METRAVON En el caso de proyectos, es recomendable confirmar el medio, el rango de medición, la geometría del recipiente, la conexión del proceso, la temperatura, la presión y las obstrucciones internas antes de seleccionar la frecuencia del radar y el diseño de la antena.