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METRAVON Guía de instalación de medidores de nivel por radar para parques de tanques
Los medidores de nivel por radar utilizan pulsos de microondas o señales de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) para medir la distancia entre la antena y la superficie del líquido. La señal reflejada se procesa para proporcionar una medición continua y sin contacto del nivel.
En aplicaciones de estanques de almacenamiento, la estabilidad de la medición a largo plazo no depende únicamente del instrumento en sí, sino también de la geometría del estanque, la posición de la antena, el trayecto del haz, las perturbaciones durante el llenado y el vaciado, las obstrucciones internas, la espuma, el vapor y las condiciones del proceso.Por tanto, una instalación y puesta en servicio correctas son fundamentales para un funcionamiento fiable.
1. Asegúrese de que el haz del radar no tenga obstáculos.
La medición de nivel mediante radar se basa en la transmisión, reflexión y recepción de ondas electromagnéticas. Si los agitadores, bobinas de calefacción, vigas estructurales, escaleras, tuberías u otros elementos internos se encuentran dentro de la viga principal, pueden generar ecos falsos fijos que interfieran con la detección de la superficie real del líquido.
Confirmar el ángulo del haz.
Utilizar la frecuencia real del radar, el tamaño de la antena y las especificaciones del modelo para determinar el ancho del haz.
Evitar la presencia de elementos internos fijos.
Mantenga los tubos, vigas, soportes y agitadores fuera del haz principal de detección siempre que sea posible.
Revisar la curva de eco.
Tras la puesta en servicio, verificar la posición y la intensidad tanto del eco real del líquido como de los ecos de interferencia fijos.
Aplicar la supresión de ecos falsos cuando sea necesario.
Si no es posible evitar las estructuras fijas, configurar la supresión de ecos falsos en función del perfil real de los ecos. El radar de 80 GHz de
80GHz El radar generalmente proporciona un haz más estrecho que un radar de menor frecuencia con un tamaño de antena similar, lo que puede resultar útil en tanques que presentan estructuras internas complejas.
2. Evitar perturbaciones durante el llenado y el vaciado.
No se debe instalar un medidor de nivel por radar directamente sobre un flujo de llenado intenso ni en una zona donde exista una perturbación superficial severa. Durante el llenado, el salpicamiento, la formación de espuma, el vapor y el movimiento rápido de la superficie pueden afectar temporalmente la señal de retorno.
Evite el punto de llenado.
Evite que el flujo de líquido entrante pase directamente a través del haz de radar.
No instale el equipo demasiado cerca de la pared del tanque.
El espacio mínimo requerido entre el equipo y la pared del tanque debe determinarse en función del ángulo del haz, la distancia de medición y la geometría del tanque, y no mediante una distancia fija universal.
Considere la geometría del techo del tanque
En techos abovedados u otras estructuras simétricas, debe evaluarse cuidadosamente el montaje en el centro, ya que pueden producirse múltiples reflexiones.
Para tanques horizontales, tanques esféricos y otros recipientes no estándar, el punto de montaje debe seleccionarse en función del rango esperado de la superficie del líquido y la proyección en el eje transversal, en lugar de utilizar simplemente el centro geométrico del recipiente.
3.¿Cómo se debe manejar una agitación intensa o un movimiento superficial?
Cuando un tanque presenta una agitación intensa, un llenado o vaciado rápido, la formación de vórtices o una espuma persistente, primero debe evaluarse si el radar de espacio libre aún puede proporcionar un eco de superficie estable.
Las soluciones posibles incluyen:
Optimizar la posición de montaje del radar;
Utilizar un radar de haz más estrecho;
Ajustar los parámetros de amortiguamiento y de seguimiento de ecos;
Emplear un pozo de estabilización o una cámara de derivación;
Considerar el uso de un radar de ondas guiadas u otra tecnología de medición, según corresponda.
Un pozo de estabilización o una cámara de derivación pueden ayudar a aislar la medición de la turbulencia severa; no obstante, el diámetro de la tubería, su rectitud, la lisura interna y su conexión con el tanque principal deben ser compatibles con el instrumento radar seleccionado.
4. Requisitos de instalación de pozo de detención y cámara de derivación:
| Artículo: | Requisito de ingeniería: |
|---|---|
| Verticalidad del tubo: | Mantener un buen alineamiento vertical para evitar una propagación anómala de la señal dentro del tubo. |
| Superficie interna: | Mantener el interior lo más liso posible y evitar escalones pronunciados, protuberancias o obstrucciones internas. |
| Conexiones. | Las conexiones de entrada y salida no deben sobresalir excesivamente en el tubo de medición. |
| Diámetro del tubo | Utilice un diámetro que cumpla los requisitos del fabricante de la antena y del instrumento. |
| Comunicación hidráulica | Asegúrese de que el nivel del líquido dentro del tubo se ajuste al nivel del tanque principal, sin obstrucciones ni zonas muertas. |
Los pozos de estabilización y las cámaras de derivación no son necesarios para todas las instalaciones de radar. Si la medición directa en espacio libre es estable, normalmente se prefiere una instalación más sencilla.
5. Indicación local e integración de datos de tanques y plantas de almacenamiento
Los instrumentos de radar de tipo tank-top suelen instalarse en zonas elevadas. Para facilitar el acceso del operador, puede instalarse un display remoto o local a nivel del suelo o en una plataforma de operación, que muestre el nivel, el porcentaje u otras variables de proceso.
Las salidas de radar comunes y las opciones de comunicación incluyen:
4-20mA;
4-20mA + HART;
RS485 / Modbus RTU;
Otras opciones de campobus o comunicación digital disponibles en modelos seleccionados.
En aplicaciones de gestión de inventario, los datos de nivel pueden combinarse con tablas de referencia de tanques, mediciones de temperatura y cálculos mediante software para determinar el volumen o el inventario. Los sistemas de medición de tanques de alta precisión también pueden integrar mediciones de temperatura en múltiples puntos para cálculos de volumen corregidos.
Uso del radar para alarmas de nivel elevado y interbloques de seguridad.
Se deben definir protecciones de nivel alto, nivel muy alto, nivel bajo y nivel muy bajo, de acuerdo con el estudio HAZOP del proyecto, el diseño del SIS, las especificaciones del propietario y las normas aplicables. Las señales de nivel de radar
pueden conectarse a un sistema DCS, un PLC o un sistema de seguridad para los siguientes fines:
Alarma de nivel alto;
Alerta para los operadores cuando el nivel de líquido se acerca al límite superior de operación.
Protección de alto nivel.
Puede iniciar el cese del suministro o otra acción protectora según lo exigido por el diseño de seguridad.
Protección de bajo nivel.
Se utiliza para la protección de la bomba, la prevención de funcionamiento en seco o otras medidas de protección del proceso de bajo nivel.
Nota de seguridad:Si se utiliza un medidor de nivel por radar en un SIS o como parte de una función independiente de protección contra niveles elevados, el modelo específico del instrumento debe poseer la capacidad IEC 61508/SIL requerida y aplicarse dentro de un bucle de seguridad debidamente diseñado, verificado y sometido a pruebas periódicas. La capacidad SIL no puede asumirse simplemente por el hecho de que el dispositivo sea un medidor de nivel por radar.
7. Consideraciones adicionales para instalaciones de tanques al aire libre
Protección contra la entrada de agua y sellado
Verificar las juntas de cableado, los sellados del armario y los accesos de cable no utilizados para mantener la clasificación IP requerida.
Aterrizamiento y protección contra sobretensiones
Cumpla la especificación eléctrica para granjas de tanques en cuanto a puesta a tierra, protección contra sobretensiones y protección contra rayos.
Radiación solar y temperatura ambiente.
Utilice un protector solar cuando sea necesario para evitar que los equipos electrónicos se expongan a temperaturas ambientales excesivas.
Estado de la antena.
Inspeccione periódicamente la presencia de condensación, cristalización, acumulación de recubrimientos, polvo u otros depósitos.
8.¿Cómo deben interpretarse las especificaciones técnicas típicas?
La siguiente tabla se utiliza únicamente como referencia general de selecciónpara instrumentos de medición de nivel por radar destinados a instalaciones industriales de tanques No debe considerarse una especificación universal para todos los casos. METRAVON modelo.
| Parámetro | Configuración industrial típica | Nota de selección |
|---|---|---|
| Principio de medición | Radar de pulsos o FMCW | Medición sin contacto en espacio libre |
| Rango de medición | De varios metros a decenas de metros; rangos más extensos disponibles en modelos seleccionados | Depende del medio, la antena y el diseño del instrumento |
| Precisión | Procesos a nivel de milímetromedición disponible; los modelos de medición de tanques pueden ofrecer una mayor precisión | Depende de la clase de producto y la aplicación |
| Ángulo del haz | Depende de la frecuencia y del tamaño de la antena | 80GHz El radar generalmente permite haces más estrechos. |
| Temperatura de proceso: varía significativamente según el modelo. | El funcionamiento a altas temperaturas requiere un diseño de proceso adecuado: | |
| Presión del proceso; | Vácuo para diversos rangos de presión positiva; | Depende de la conexión del proceso y del diseño de sellado. |
| Salida: | 4-20mA/HART, RS485/Modbus y otras opciones; | seleccionar según los requisitos de integración del sistema; |
| protección contra la entrada de agua | Comúnmente IP66/IP67; clasificaciones más elevadas disponibles en modelos seleccionados | Depende del armario y del tipo de conexión eléctrica |
| Conexión de proceso | Conexiones roscadas, con brida y otros tipos de conexiones de proceso | Alinee el boquillo del tanque con la clasificación de presión correspondiente: Medidor de nivel por radar de alta temperatura de 80 GHz modelo |
Preguntas frecuentes: Instalación de medidores de nivel por radar en complejos de tanques.
P1: ¿Por qué deben mantenerse los obstáculos fuera del haz de radar?
R: Las tuberías, los haces, los agitadores y otras estructuras pueden generar ecos falsos fijos que interfieran con la detección de la superficie real del líquido. Primero debe optimizarse la posición de instalación, utilizando la supresión de eco falso únicamente cuando sea necesario.
Q2: ¿Debería instalarse jamás un medidor de nivel por radar en el centro de un tanque?
A: No necesariamente. La instalación en el centro debe evaluarse cuidadosamente en techos abovedados o en otras estructuras simétricas que puedan generar múltiples reflexiones. Para otras geometrías de tanque, la idoneidad depende del recipiente específico y del diseño del radar.
P3: ¿A qué distancia del muro del tanque debe instalarse el radar?
A: No existe una distancia ni una proporción fija universal. El espacio de separación requerido depende del ángulo del haz, la distancia de medición, la geometría del muro del tanque y las obstrucciones internas.
Q4: ¿Se requiere siempre una cámara de derivación para una agitación intensa?
A: No. En primer lugar, debe evaluarse la posición de montaje, el radar de haz estrecho y la optimización de los parámetros. Un pozo de estabilización, una cámara de derivación o una tecnología de medición alternativa solo deben considerarse si la medición directa en espacio libre no permite obtener un rendimiento estable.
P5: ¿Es un pozo de estabilización lo mismo que un radar de ondas guiadas?
A: No. Un pozo de estabilización es un arreglo de instalación para el radar en espacio libre, mientras que el radar de ondas guiadas utiliza una varilla o cable físico para guiar la señal electromagnética.
Q6: ¿Cuál es la finalidad de una pantalla local situada junto al tanque?
A: Permite a los operadores leer el nivel de forma conveniente tanto desde el nivel del suelo como desde una plataforma de operación. Dependiendo del sistema, los datos de nivel también pueden combinarse con datos de temperatura y tablas de referencia de tanques para cálculos de volumen o de inventario.
Q7: ¿Se puede utilizar directamente algún medidor de nivel por radar en un SIS?
A: No. El modelo específico del instrumento debe contar con la capacidad requerida según la norma IEC 61508/SIL, y la función de seguridad completa debe estar debidamente diseñada, verificada y sometida a pruebas de resistencia.
Q8: ¿Cómo se debe verificar la calidad de la medición tras la instalación?
A: Compare el nivel indicado con un valor de referencia fiable, revise la curva de eco, confirme la presencia de un eco de superficie real y estable, verifique si existen ecos falsos fijos, condensación de la antena o otras señales anormales.
Q9: ¿Qué información proporciona? METRAVON¿Necesitas seleccionar un radar para granja de tanques?
A: Por favor, proporcione el tipo y las dimensiones del tanque, el medio de proceso, el rango de temperatura y presión, las condiciones de vapor y de espuma, las estructuras internas, los puntos de llenado y descarga, el tamaño de las conexiones de proceso, los requisitos de comunicación, los requisitos para zonas peligrosas y cualquier requisito de interbloqueo de seguridad.
Conclusión:
La medición fiable del nivel mediante radar en instalaciones de tanques depende deun trayecto de haz bien definido, una posición de montaje adecuada, la evitación adecuada de perturbaciones por llenado y obstáculos internos, una conexión de proceso debidamente dimensionada y una integración del sistema adecuada.
Cuando la medición directa en espacio libre es estable, normalmente se prefiere una instalación directa sencilla. En caso de agitación grave, componentes internos complejos o requisitos especiales de seguridad, se requiere un 80GHz Se puede evaluar, según sea apropiado, el radar de haz estrecho, el pozo de estabilización, la cámara de desvío, el radar de ondas guiadas o una configuración de seguridad de mayor integridad.
Para METRAVON En las aplicaciones de tanques de procesamiento, deben confirmarse en la fase de selección la geometría del tanque, el medio de proceso, la temperatura, la presión, los puntos de llenado y descarga, los requisitos de comunicación y los requisitos de seguridad, antes de determinar la frecuencia del radar, el diseño de la antena, la conexión de proceso y la configuración del sistema.
