Transmisores de nivel por radar para estanques acuícolas: monitoreo del nivel de agua y selección

Los estanques de peces, los estanques de camarones, los tanques de acuicultura y los sistemas de acuicultura de recirculación requieren un monitoreo fiable del nivel del agua. Este nivel puede variar debido al llenado, el drenaje, la evaporación, las precipitaciones, el funcionamiento del sistema de filtración y el intercambio rutinario de agua. Niveles de agua excesivamente altos o bajos pueden afectar a las bombas, al equipo de filtración, a los sistemas de drenaje y al funcionamiento general del sistema de acuicultura.

Los transmisores de nivel mediante radar permiten medir de forma continua y sin contacto el nivel del agua, simplemente instalando el sensor por encima de la superficie del agua. El dispositivo emite ondas electromagnéticas hacia el agua y calcula la distancia a partir de la señal reflejada. Dado que el sensor no necesita permanecer sumergido en el estanque, este método de medición con radar permite reducir los problemas asociados al incrustamiento biológico, la acumulación de sedimentos, la presencia de sal y el mantenimiento de los elementos sensores sumergidos.

1.¿Qué hace que la medición del nivel en estanques de acuicultura sea diferente?

Los estanques de acuicultura pueden parecer aplicaciones simples relacionadas con el nivel del agua, pero su entorno operativo suele ser más complejo que el de un tanque de almacenamiento cerrado. Los aeradores, las bombas de circulación, las condiciones climáticas al aire libre, la exposición al agua salada, el movimiento de la superficie y la espuma pueden influir tanto en la selección como en la instalación de los instrumentos.

Cambio continuo del nivel del agua.

El llenado, el drenaje, la evaporación y las precipitaciones pueden alterar continuamente el nivel del estanque; por ello, la medición continua suele ser más útil que un único interruptor de nivel alto o bajo.

Superficie del agua en movimiento.

Los aeradores, las bombas, las entradas de agua y el viento pueden generar olas y un movimiento superficial continuo.

Entorno exterior

El instrumento puede estar expuesto a la lluvia, a la radiación solar, a la humedad, a cambios de temperatura y a vientos intensos.

Condiciones corrosivas

Las aplicaciones marinas y de acuicultura en aguas de alta salinidad requieren un alojamiento, un sistema de montaje y materiales de fijación adecuados.

2. ¿Cómo mide el radar el nivel del agua en un estanque de acuicultura?

El transmisor de radar se instala sobre el estanque y emite ondas electromagnéticas de alta frecuencia hacia la superficie del agua. La señal se refleja en dicha superficie y es recibida por el instrumento. A continuación, el transmisor calcula la distancia entre el sensor y la superficie del agua a partir de la señal reflejada.

Cuando se conoce la altura de referencia de la instalación, el nivel real del agua puede calcularse de la siguiente manera:

Nivel del agua = Altura de referencia − Distancia medida hasta la superficie del agua

El proceso completo de medición es sin contacto. No es necesario que ninguna sonda de detección permanezca permanentemente sumergida en el estanque, lo que puede reducir la exposición directa al crecimiento biológico, al sedimento, al sal y a las operaciones de limpieza rutinaria.

3. ¿Por qué utilizar radar sin contacto para el monitoreo del nivel de agua en sistemas de acuicultura?

Los sensores de presión sumergibles, los flotadores y otros dispositivos de nivel de tipo de contacto también pueden utilizarse en estanques de acuicultura.No obstante, los sensores que permanecen sumergidos durante largos periodos pueden verse afectados por bioincrustación, sedimentos, depósitos de sal o daños mecánicos.

Los transmisores de nivel por radar se instalan por encima de la superficie del agua y carecen de un elemento sensor completamente sumergido en el estanque. Esta configuración resulta especialmente útil cuando el acceso para el mantenimiento es limitado, cuando el operador desea evitar el cableado sumergido, o cuando se requiere integrar varios estanques en un sistema centralizado de monitoreo remoto.

4. ¿Influyen la niebla, la humedad y la lluvia en la medición de nivel mediante radar?

El radar utiliza ondas electromagnéticas en lugar de ondas acústicas. A diferencia de la medición ultrasónica, el radar no depende de la velocidad del sonido en el aire; por tanto, los cambios habituales en la temperatura del aire, la humedad y el flujo de aire tienen, en general, un impacto menos directo sobre la velocidad de propagación de la señal de medición.

No obstante, no se debe afirmar que el radar pueda atravesar niebla ilimitada, gotas de agua o condensación sin que se produzca ningún efecto. Una condensación intensa, una película de agua persistente o una contaminación en la antena aún pueden degradar la calidad del eco. Por ello, en las instalaciones exteriores conviene considerar la protección mediante un recinto, la ubicación adecuada del sensor, la estabilidad de su montaje y, cuando sea pertinente, una protección contra las condiciones climáticas.

5. ¿Pueden los aeradores afectar a la medición del nivel de agua mediante radar?

Los aeradores de rueda de paletas, los sistemas de aire difuso y el equipo de circulación pueden generar un intenso movimiento en la superficie del agua, así como burbujas y salpicaduras. Si el transmisor de radar se instala directamente sobre una zona altamente turbulenta, el valor medido puede fluctuar, aun cuando el nivel medio del estanque se mantenga estable.

Por tanto, el transmisor debe instalarse lejos de la zona de aereación más intensa, así como de las zonas de entrada y salida, y posicionarse sobre una superficie que represente el nivel medio del estanque. En casos en que persista un movimiento superficial moderado, pueden emplearse técnicas de amortiguamiento, promediado o filtrado para mejorar la estabilidad de la salida.

6. ¿Afecta la espuma a la medición del nivel mediante radar?

La espuma puede formarse en los estanques de acuicultura debido a la aeración, la materia orgánica disuelta o las variaciones en las condiciones del agua. No debe asumirse que el radar penetre automáticamente toda la espuma; el grosor de la espuma, su densidad, su contenido de agua y la frecuencia del radar influyen todos en la señal reflejada.

Una capa de espuma fina o intermitente difiere de una capa de espuma densa y persistente. Si la espuma pesada está presente de forma regular, debe incluirse en la información de aplicación durante la selección del producto, de modo que se puedan evaluar adecuadamente la frecuencia del radar, la posición de montaje y el rendimiento esperado del eco.

7. ¿Cuáles son las ventajas de 80GHz¿Uso del radar en aplicaciones de acuicultura?

80GHz El radar puede generar un haz de medición relativamente estrecho, lo cual resulta útil cuando el sensor se instala cerca del borde del estanque, sobre una viga estructural, o cuando tuberías, soportes u otros elementos fijos se encuentran próximos al trayecto de medición.

El tamaño compacto de la antena también puede facilitar su instalación. No obstante,80GHz No es obligatorio para todos los estanques de acuicultura. No obstante, la frecuencia de radar adecuada debe seleccionarse en función de la distancia de medición, la altura de instalación, las condiciones de la superficie y las estructuras circundantes.

8. Radar frente a ultrasonidos para la medición del nivel en estanques de acuicultura

– Tanto la tecnología por radar como la ultrasonica pueden utilizarse para la medición convencional del nivel de agua en sistemas de acuicultura. En aplicaciones donde se presentan grandes variaciones de temperatura al aire libre, un flujo de aire intenso, un espacio de instalación reducido o la presencia de obstáculos estructurales cercanos, el sistema por radar puede ofrecer ventajas significativas en cuanto a instalación.La medición ultrasónica aún puede ser adecuada para estanques más simples en los que las condiciones acústicas sean estables.

9. Aplicaciones típicas en acuicultura

Monitoreo del nivel de estanques de peces

Monitorea de forma continua los cambios en el nivel del agua provocados por el llenado, el drenaje, las precipitaciones y la evaporación, y proporciona datos para el reabastecimiento manual o automático de agua.

Monitoreo del nivel de estanque de camarones.

Adeconado para aplicaciones de acuicultura marina y de alta salinidad, siempre que se utilicen componentes de montaje, elementos de fijación y materiales para instrumentos resistentes a la salinidad y a la corrosión.

Sistemas de acuicultura de recirculación.

Permite monitorear tanques de cultivo, tanques de filtración, reservorios y tanques de tratamiento como parte de un sistema centralizado de monitoreo basado en PLC o RTU.

Relleno y drenaje automáticos.

Los señales continuas de nivel de agua pueden utilizarse por un PLC para controlar válvulas de reabastecimiento, bombas de drenaje y funciones de alarma.

10. ¿Cómo se pueden monitorear remotamente los datos de nivel mediante radar?

El transmisor de nivel por radar se encarga de medir el nivel de agua, mientras que la transmisión remota de datos suele ser gestionada por un PLC, un dispositivo RTU, un registrador de datos o un gateway industrial. Dependiendo del instrumento seleccionado, se pueden utilizar 4-20mA o el protocolo RS485 Modbus RTU para transmitir los datos de nivel de agua al sistema de control.Transmisor de nivel por radar

→ PLC / RTU / registrador de datos → 4G / Ethernet / LoRa WAN → plataforma de monitoreo remoto

El sistema de nivel de nivel superior puede proporcionar tendencias históricas, registros de alarmas, control de recarga y monitoreo centralizado de múltiples estanques. La lógica de control automático debe incluir una histeresis y un retardo de tiempo adecuados, de modo que los movimientos superficiales de corto plazo no provoquen que las bombas o las válvulas se accionen con demasiada frecuencia.

11. ¿Qué información se requiere para la selección de un transmisor de nivel por radar para acuicultura?

12. Consideraciones de instalación

El transmisor de radar debe instalarse por encima de un punto que represente el nivel medio del agua del estanque. Evite instalarlo directamente sobre aeradores de rueda de paletas, chorros de entrada de alta intensidad, salidas de drenaje u otras zonas con perturbaciones severas en la superficie.

Los soportes fijos, tuberías y otras estructuras también deben mantenerse fuera del haz principal del radar, siempre que sea posible.Las estructuras de montaje exterior deben ser mecánicamente estables, y el sellado de los cables, los bucles de drenaje, la protección contra sobretensiones y el puesta a tierra deben considerarse de acuerdo con el diseño eléctrico del sitio.

Para sistemas de acuicultura con agua de mar o de alta salinidad, también debe considerarse la resistencia a la corrosión de los soportes de montaje, los elementos de fijación, los contenedores y los materiales expuestos durante el proceso de selección.

– Preguntas frecuentes

– P1: ¿Es el radar adecuado para el monitoreo del nivel de agua en estanques de peces?

– R1: Sí.El radar permite realizar mediciones continuas sin contacto, y no requiere que el elemento sensor permanezca sumergido en el estanque.

P2: ¿Se pueden utilizar transmisores de nivel por radar en estanques de camarón y en la acuicultura en agua de mar?

A2: Sí, pero el agua salada y el chorro salino pueden ser corrosivos. El hardware de montaje, los elementos de fijación y los materiales de los instrumentos deben seleccionarse adecuadamente.

Q3: ¿Un aerador puede interferir con la medición por radar?

A3: Sí. Los fuertes movimientos en la superficie y el chispado pueden provocar fluctuaciones temporales en las mediciones. El sensor debe instalarse lejos de la zona de mayor turbulencia, y puede aplicarse un filtrado adecuado.

Q4: ¿La niebla o una alta humedad pueden impedir la medición por radar?

A4: La humedad normal suele tener un impacto directo limitado en la propagación del radar; no obstante, una condensación intensa, la presencia de películas de agua persistentes o la contaminación de la antena aún pueden afectar la calidad del eco.

Q5: ¿Se puede utilizar el radar cuando hay espuma?

A5: Depende del espesor, la densidad y la duración de la espuma. La espuma fina e intermitente y la espuma densa y persistente representan condiciones de medición muy distintas; por ello, durante la selección se debe identificar la presencia de espuma abundante.

Q6: ¿El radar puede controlar automáticamente el llenado del estanque?

A6: El transmisor de radar proporciona una señal continua del nivel del agua. Un PLC o controlador puede utilizar dicha señal para activar válvulas de relleno, bombas de drenaje o alarmas según los umbrales de nivel configurados.

Q7: ¿Es posible visualizar el nivel del agua del estanque desde un teléfono móvil o una plataforma en la nube?

A7: Sí. La señal de radar puede ser recopilada por un RTU o un gateway IoT y cargada a través de 4G, Ethernet, LoRa WAN u otra red hacia una plataforma de monitoreo remoto.

Q8: ¿Debería un estanque de acuicultura utilizar radar o medición de nivel por ultrasonidos?

A8: Ambas opciones pueden ser adecuadas. El radar puede resultar ventajoso cuando son relevantes los cambios de temperatura al aire libre, el flujo de aire, la presencia de estructuras cercanas o la instalación con haz estrecho. La medición ultrasónica puede seguir siendo una opción viable para estanques más simples que presentan condiciones acústicas estables.

Conclusión

Los transmisores de nivel mediante radar son adecuados para el monitoreo continuo sin contacto del nivel de agua en estanques de peces, estanques de camarones, sistemas de acuicultura de recirculación y otros cuerpos de agua de acuicultura abierta. Dado que el elemento sensor no permanece sumergido, el radar reduce la exposición directa a incrustaciones biológicas, sedimentos y sal, al tiempo que proporciona una interfaz para la integración con PLC, RTU y sistemas de monitoreo remoto.

El rendimiento fiable sigue dependiendo de una instalación correcta. Durante la colocación de los sensores y la selección del producto, deben tenerse en cuenta la aeración, las ondas superficiales, la espuma, las condiciones meteorológicas al aire libre, el chorro salino y las estructuras cercanas. El radar no puede considerarse completamente insensible a la niebla, la espuma o la condensación, pero en general ofrece una opción robusta sin contacto para numerosas aplicaciones de acuicultura al aire libre.

METRAVON Los productos de medición de nivel mediante radar pueden configurarse según la distancia de medición del estanque, las condiciones ambientales, la interfaz de salida requerida y la arquitectura de monitoreo remoto. Entre las interfaces disponibles se encuentran, por ejemplo, 4-20mA.mA y RS485 Modbus RTU puede integrarse con PLC s, RTUs y sistemas de IoT industrial para apoyar el monitoreo del nivel de agua, el control de reabastecimiento y drenaje, y la gestión centralizada de múltiples estanques de acuicultura.