Radar de alta frecuencia: principio, ventajas y aplicaciones

I. ¿Qué es un medidor de nivel por radar de alta frecuencia?

: Un medidor de nivel por radar de alta frecuencia es un instrumento industrial que utiliza microondas de alta frecuencia para la medición continua del nivel. Según el medio que se mida, puede clasificarse como medidor de nivel de líquido por radar de alta frecuencia o como medidor de nivel de material por radar de alta frecuencia.

Algunos productos de radar de alta frecuencia utilizan una frecuencia de transmisión de aproximadamente 25 GHz; por su parte, también son comúnmente disponibles productos industriales que operan a 24 GHz, 26 GHz u otras bandas de frecuencia. La frecuencia de operación específica debe confirmarse según la hoja de datos del modelo correspondiente.

Los medidores de nivel por radar de alta frecuencia pueden instalarse de las siguientes formas:

• mediante instalación con rosca;

• mediante instalación con flange;

pueden utilizarse para la medición de nivel en reactores, tanques de almacenamiento, silos de materiales sólidos y otros recipientes.

Algunos modelos ofrecen un rango de medición de aproximadamente 30 m; el rango real de medición depende del modelo de radar, de la antena, del medio y de las condiciones de instalación.

II.Principio de funcionamiento del medidor de nivel por radar de alta frecuencia

: Este medidor genera señales de pulsos de microondas de alta frecuencia mediante un circuito electrónico y luego las transmite hacia la superficie del medio medido a través de una antena.

El proceso básico de medición puede resumirse así:

Generación de pulso de microondas → Transmisión por antena → Reflexión en la superficie del medio → Antena recibe el eco → Cálculo del tiempo de propagación → Determinación del nivel

Algunos instrumentos de radar de alta frecuencia utilizan líneas de microstrip de alta frecuencia y estructuras de guía de onda, mediante las cuales se transmiten pulsos de microondas a través de material PTFE u otras estructuras de antena.

Cuando el pulso de radar llega a la superficie del material líquido o sólido medido, parte de su energía se refleja y es recibida por la misma antena.

El instrumento analiza el intervalo de tiempo entre la señal transmitida y la señal recibida para calcular la distancia desde la antena hasta la superficie del medio medido, y luego convierte dicha distancia en nivel de líquido o nivel de material.

Por lo tanto, lo que el medidor de nivel por radar de alta frecuencia mide fundamentalmente es, en primer lugar:

la distancia desde el radar hasta la superficie del medio.

III. ¿Qué medios son adecuados para los medidores de nivel por radar de alta frecuencia?

Los medidores de nivel por radar de alta frecuencia pueden utilizarse para la medición continua de líquidos y materiales sólidos.

Especialmente en aplicaciones con materiales sólidos, pueden utilizarse para:

• Partículas sólidas;

• sólidos a granel;

• Materiales en polvo;

• Silos para materiales sólidos;

• Recipientes para procesos industriales.

El radar de alta frecuencia también presenta una amplia gama de aplicaciones en lugares donde se presenten polvo, condensación, vapor de agua o condiciones complejas en la superficie del medio.

Durante la selección real del producto, se deben confirmar los siguientes factores:

• Tipo de medio;

• Distancia máxima de medición;

• Dimensiones del silo;

• Condiciones de polvo;

• Condiciones de vapor de agua y condensación;

• Posición de instalación;

• Tipo de antena;

IV. ¿Cuáles son las principales ventajas de los medidores de nivel por radar de alta frecuencia?

En comparación con los radares de pulso de baja frecuencia, los medidores de nivel por radar de alta frecuencia presentan características propias en cuanto al tamaño de la antena, su directividad y sus aplicaciones en embarcaciones pequeñas.

1. Brazo de haz relativamente concentrado;

Los sistemas de radar de alta frecuencia de 24 GHz, 25 GHz y 26 GHz presentan longitudes de onda relativamente cortas.

Con una antena diseñada adecuadamente, se puede generar un haz de radar relativamente concentrado, lo que permite que la señal ilumine la zona objetivo con mayor precisión.

Esto presenta ventajas prácticas en embarcaciones donde existen ciertas interferencias estructurales internas.

2.Tamaño más pequeño de antena

: A medida que aumenta la frecuencia de operación, se puede utilizar una estructura de antena más compacta en condiciones de diseño comparables.

Por lo tanto, el radar de alta frecuencia es especialmente adecuado para:

• Buques con pequeñas aberturas de instalación;

• Tanques de almacenamiento pequeños;

• Equipos con espacio de instalación limitado;

• Vasos de proceso pequeños.

Un tamaño de antena más pequeño también puede simplificar la instalación mecánica en algunas aplicaciones de campo.

3.Adecuado para ciertas mediciones de materiales sólidos en masa:

. La longitud de onda del radar de 26 GHz es de aproximadamente 11 mm.

. En la medición del nivel de materiales sólidos en masa, se puede utilizar un radar de alta frecuencia para el monitoreo continuo del nivel de materiales granulares y otros materiales sólidos.

Dado que la superficie de los materiales sólidos suele no ser tan plana como la de los líquidos, la selección del radar debe tener en cuenta también los siguientes factores:

• Superficies de materiales inclinadas;

• Polvo;

• Tamaño de las partículas;

• Estructuras internas de silos;

• Posición de llenado.

La alta frecuencia es solo uno de los factores que afectan el rendimiento de la medición y no puede determinar de forma independiente el resultado final de la medición.

V. ¿Por qué el radar de alta frecuencia es adecuado para tanques de almacenamiento de pequeño tamaño?

En recipientes con pequeño diámetro y altura global relativamente baja, si el haz de radar es demasiado ancho, es más probable que ilumine la pared del tanque o las estructuras internas.

Dado que el radar de alta frecuencia puede emplear antenas más pequeñas y, en general, ofrece una mejor directividad, puede reducir parte de las interferencias provocadas por las paredes del tanque y las estructuras circundantes.

Por lo tanto, el radar de alta frecuencia ofrece condiciones favorables para su instalación en tanques de almacenamiento pequeños y recipientes de proceso de pequeño tamaño.

No obstante, durante la instalación deben cumplirse los siguientes requisitos:

• Alinear correctamente la antena con la superficie del medio;

• Evitar la entrada de llenado;

• Evitar obstáculos evidentes;

• Evitar instalar la antena demasiado cerca de la pared del tanque.

VI.¿ afectan la polvo, el vapor de agua y la contaminación de la antena al radar de alta frecuencia?

Tras un funcionamiento prolongado en entornos industriales, la superficie de la antena de radar puede acumular gradualmente:

• polvo;

• vapor de agua;

• contaminantes;

• condensación.

Estos depósitos pueden afectar la transmisión y recepción de las señales de radar.

Las antenas de radar de alta frecuencia suelen ser relativamente compactas y pueden equiparse con estructuras de protección adecuadas para la antena o con cubiertas para antena, según la aplicación específica, con el fin de mitigar algunos de los efectos provocados por el vapor de agua o por la contaminación.

No obstante, una cubierta para antena no puede sustituir el mantenimiento habitual.

Para aplicaciones con alta concentración de polvo, condensación frecuente o contaminación prolongada, aún se deben verificar regularmente los siguientes aspectos:

• Superficie de la antena;

• Estructura protectora;

• Estado de sellado;

• Estado del eco.

VII. ¿Cuál es la diferencia entre el radar de alta frecuencia y el radar de baja frecuencia?

Ambos tipos de radar utilizan ondas electromagnéticas para la medición de nivel, pero sus frecuencias de operación y sus estructuras de antena son diferentes.

Cabe señalar que no existe una superioridad ni inferioridad absoluta entre los radares de alta frecuencia y los de baja frecuencia.

El rendimiento real de medición depende aún de:

Antena de mediana longitud de onda + Rango de medición + Estructura de instalación + Entorno del sitio.

: VIII. ¿Cuáles son las aplicaciones típicas de los medidores de nivel por radar de alta frecuencia?

: Los medidores de nivel por radar de alta frecuencia pueden utilizarse en una amplia variedad de procesos industriales.

: Las aplicaciones típicas incluyen:

: Silos para materiales sólidos;

: Utilizados para el monitoreo continuo del nivel de materiales granulares, materiales en polvo y sólidos en masa;

: Reactores.

Se utiliza para la medición del nivel de líquido o del nivel de material en recipientes de proceso.

Tanques de almacenamiento pequeños;

Cuando el espacio de instalación es limitado y el diámetro del recipiente es relativamente pequeño, la medición puede realizarse mediante una antena más pequeña y un haz de señal relativamente concentrado.

Entornos con polvo;

Durante el transporte y almacenamiento de materiales sólidos, puede acumularse una cantidad significativa de polvo dentro del silo.Según el modelo específico, el radar de alta frecuencia puede utilizarse bajo estas condiciones de operación.

Buques con vapor de agua o condensación;

Las estructuras de antena adecuadas y los diseños protectores pueden reducir parte de los efectos provocados por el vapor de agua y la contaminación.

IX. ¿Qué parámetros deben confirmarse al seleccionar un medidor de nivel de radar de alta frecuencia?

Preguntas frecuentes;

P1: ¿Cuál es la frecuencia operativa típica de un medidor de nivel por radar de alta frecuencia?

Algunos productos de radar de alta frecuencia operan a 24 GHz, 25 GHz o 26 GHz. La frecuencia operativa específica varía según el modelo y debe confirmarse según la hoja de datos del producto.

Q2: ¿Por qué el radar de 26 GHz es adecuado para tanques de almacenamiento de pequeño tamaño?

Una frecuencia de operación más alta permite utilizar un diseño de antena más compacto y puede generar un haz relativamente concentrado. Por tanto, en recipientes de pequeño diámetro es más fácil evitar las paredes del tanque y las estructuras internas.

Q3: ¿Puede el radar de alta frecuencia medir materiales sólidos?

Sí.Los medidores de nivel por radar de alta frecuencia pueden utilizarse para la medición continua del nivel de materiales granulares, materiales en polvo y otros sólidos en masa.

Q4: ¿Cuál es la longitud de onda del radar de 26 GHz?

La longitud de onda del radar de 26 GHz es de aproximadamente 11 mm.

Q5: ¿ afectará la polvareda en la superficie de la antena a la medición?

Es posible.La acumulación de polvo denso, vapor de agua o contaminación en la superficie de la antena puede afectar la transmisión y recepción normales de las señales de radar. Por lo tanto, la inspección y el mantenimiento deben realizarse según las condiciones del lugar.

Q6: ¿Es siempre más preciso el radar de alta frecuencia que el de baja frecuencia?

No. La precisión de medición no puede determinarse únicamente a partir de la frecuencia de operación; la frecuencia influye en las características del haz y en el diseño de la antena, pero la precisión real de medición también depende del modelo específico, del medio, del rango de medición, de las condiciones de instalación y de la capacidad de procesamiento de señales.

: Resumen

: Los medidores de nivel por radar de alta frecuencia utilizan pulsos de microondas de alta frecuencia para la medición de nivel sin contacto.Algunos productos operan en bandas de frecuencia como 24 GHz, 25 GHz o 26 GHz.

Sus características principales incluyen:

tamaño reducido de la antena, buena direccionalidad, haz relativamente concentrado y idoneidad para silos de material sólido, pequeños tanques de almacenamiento y determinadas condiciones operativas con polvo o propensas a la condensación.

No obstante, una frecuencia operativa más alta no implica que el instrumento funcione mejor en todas las condiciones del sitio.

Para proyectos reales, se debe seleccionar el modelo adecuado de medidor de nivel por radar basándose en una evaluación integral de:

tipo de medio, rango de medición, dimensiones del buque, polvo, vapor de agua, condensación, estructuras internas y método de instalación.