¿Para qué se utiliza un sensor de nivel por radar? Aplicaciones y principio de funcionamiento

¿Para qué se utiliza un sensor de nivel por radar? Aplicaciones, principio de funcionamiento y guía de selección.

Un sensor de nivel por radar se utiliza principalmente para la medición continua del nivel de líquidos, de materiales en estado sólido o del nivel de agua (), así como para otros usos similares (). Se instala sobre un tanque, reservorio, canal o silo y mide la distancia entre el sensor y la superficie del material. Esta distancia se convierte posteriormente en el nivel real o en el espacio libre restante.

Dado que el radar sin contacto normalmente no necesita permanecer sumergido en el medio de proceso, se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas, tanques químicos, almacenamiento de petróleo, aplicaciones con lodos, silos para polvos y materiales granulares, así como en el monitoreo hidrológico del nivel de agua.

1. ¿Qué mide exactamente un sensor de nivel por radar?

Un sensor de nivel por radar mide directamente la distanciaentre el sensor y la superficie del materialEl instrumento utiliza luego el punto de referencia de instalación o las dimensiones del recipiente para calcular el nivel de líquido, el nivel de material sólido en masa o el espacio libre.

Nivel de líquido

Agua, aguas residuales, aceites, ácidos, álcalis, disolventes y otros líquidos industriales.

Nivel de lodo.

Lodo seleccionado, lodo mineral y medios de proceso que contienen sólidos en suspensión.

Nivel de sólidos en estado libre.

Polvos, gránulos, granos, cemento, minerales y materias primas químicas.

Nivel de agua.

Reserorios, ríos, canales, tanques y otras aplicaciones de monitoreo hidrológico.

Nivel = Altura de referencia − Distancia entre el sensor y la superficie del material

2. ¿Cómo funciona un sensor de nivel de radar?

Un sensor de radar sin contacto transmite ondas electromagnéticas hacia la superficie del proceso. Estas ondas se reflejan en la superficie líquida o sólida y son recibidas nuevamente por la antena.

El instrumento calcula la distancia analizando el tiempo de propagación de la señal o, en el radar FMCW, la diferencia de frecuencia entre la señal transmitida y el eco reflejado.

El radar no depende de la velocidad del sonido en el aire, por lo que puede operar en vacío y, en general, resulta más adecuado que los sensores ultrasónicos para aplicaciones con variaciones térmicas más pronunciadas, presencia de vapor o polvo. Los límites reales de funcionamiento, no obstante, siguen dependiendo del modelo de radar seleccionado, de la antena utilizada y de las condiciones del proceso.

3. ¿Qué medios pueden medir los sensores de nivel por radar?

El radar puede aplicarse a una amplia gama de medios, aunque distintas aplicaciones puedan requerir frecuencias de radar, diseños de antenas y conexiones de proceso diferentes.

| 4. ¿En qué aplicaciones se utilizan comúnmente los sensores de nivel por radar?

| Tratamiento de agua y aguas residuales

Monitoreo continuo del nivel en tanques de agua, bacinas de aguas residuales, tanques de dosificación química y recipientes de agua de proceso.

Procesamiento químico

Tanques de ácidos y álcalis, tanques de disolventes, reactores y recipientes de proceso.

Aceites y almacenamiento:

Monitoreo continuo de tanques de almacenamiento de aceites, combustibles y otros líquidos.

Silos de estado blando y sólido:

– Medición de nivel de cemento, minerales, granos, pellets y polvos químicos.

– Monitoreo hidrológico.

– Medición sin contacto del nivel de agua en ríos, embalses, canales y cuerpos de agua abiertos.

– 5. ¿Qué condiciones de proceso son especialmente adecuadas para el uso de radar?

Una de las principales ventajas del radar es su amplia aplicabilidad en diversos procesos. Según el modelo, este dispositivo puede emplearse en entornos atmosféricos, presurizados, bajo vacío, de alta temperatura, ricos en vapor, polvosos o corrosivos.

El sensor no debe permanecer sumergido en el medio.

Se presentan partículas de polvo o sólidos en estado libre.

Se presenta vapor o variaciones de temperatura.

El recipiente opera bajo vacío o presión.

El medio del proceso es corrosivo.

Se requiere una medición continua de nivel a largo alcance.

Los procesos exigentes aún requieren una selección específica para cada aplicación. Los líquidos corrosivos exigen antenas y materiales de sellado de proceso adecuados; las aplicaciones a alta temperatura o alta presión requieren especificaciones de proceso apropiadas; y los entornos polvosos o propensos a la condensación exigen una construcción y un montaje adecuados de la antena.

6. ¿Qué no mide directamente un sensor de nivel por radar?

Un sensor estándar de nivel mediante radar está diseñado principalmente para medir la distanciay el nivelNo mide normalmente directamente la velocidad de flujo, el caudal, la temperatura, la presión, la concentración ni los parámetros de calidad del agua.

Por ejemplo, un sensor radar de nivel de agua puede medir el nivel de agua en un río o canal. Si también se requiere la velocidad superficial, normalmente se necesita un sensor radar de velocidad específico. El cálculo del caudal generalmente requiere datos sobre el nivel de agua, la velocidad y la sección transversal del canal o del río.

0 Asimismo, los tanques industriales que requieren información sobre temperatura, presión, densidad u otras variables de proceso necesitan sensores adicionales específicos o un sistema de medición multiparamétrico.

– 7. ¿Cuál es la diferencia entre el radar sin contacto y el radar de ondas guiadas?

La medición del nivel mediante radar comprende principalmente el radar sin contacto y el radar de ondas guiadas. El radar sin contacto transmite ondas electromagnéticas a través del espacio libre dentro del recipiente, y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones en tanques, en la detección del nivel de agua y en el seguimiento de materiales en estado sólido.

El radar de ondas guiadas dirige pulsos radar a lo largo de una varilla metálica, un cable o una sonda coaxial que penetra en el medio de proceso. Algunos instrumentos de este tipo también permiten medir la interfaz entre dos líquidos inmiscibles.

En la mayoría de las aplicaciones convencionales con líquidos y sólidos en estado masivo, el radar sin contacto puede seleccionarse en función del alcance, el ángulo del haz y las condiciones del proceso. El radar de ondas guiadas puede considerarse para aplicaciones específicas de medición en interfaces, cámaras de derivación o mediante sonda guía.

8. ¿Por qué son importantes las propiedades del medio del proceso?

La señal de radar debe generar una reflexión suficiente en la superficie del material para garantizar una detección estable del nivel. Las propiedades dieléctricas del medio de proceso influyen en la intensidad del eco.

Los líquidos de baja constante dieléctrica suelen generar reflexiones superficiales más débiles, por lo que la calidad de la señal adquiere mayor importancia a distancias largas o cuando el nivel del líquido es bajo. Asimismo, la espuma, la condensación, el polvo, el ángulo entre el material y la superficie, y el acoplamiento en la antena también pueden afectar al eco reflejado.

Por este motivo, limitarse a indicar que «necesito medir el nivel» generalmente no es suficiente para una selección precisa del instrumento; también deben proporcionarse información sobre el medio de proceso y los aspectos de instalación.

9.¿Qué información se requiere para seleccionar un sensor de nivel por radar?

Como mínimo, proporcione laMedio de proceso, distancia máxima de medición, temperatura de proceso, presión de proceso y geometría del recipienteEstos parámetros influyen directamente en la selección de la frecuencia del radar, la antena, el alcance y la conexión de proceso.

FAQ;

P1: ¿Para qué se utiliza un sensor de nivel por radar?

R1: Se utiliza principalmente para la medición continua del nivel de líquido, de agua o de sólidos en granel, mediante la medición de la distancia entre el sensor y la superficie del material.

Pregunta 2: ¿Puede un sensor de nivel por radar medir el nivel de agua? Respuesta

: Sí. El radar se utiliza ampliamente en tanques de agua, reservorios, cecas de aguas residuales, ríos y otras aplicaciones de monitoreo del nivel de agua.

P3: ¿Puede un sensor de nivel por radar medir polvos?

A3: Sí. El radar de alta frecuencia con haz estrecho se utiliza ampliamente en silos para polvos y materiales granulares. Al seleccionar este tipo de sensor, deben considerarse el polvo, el rango, el ángulo entre el material y la superficie, y la reflectividad.

P4: ¿Puede un sensor de nivel de agua por radar también medir la velocidad?

A4: Un sensor de nivel de agua por radar estándar mide principalmente el nivel del agua. Para la medición de la velocidad superficial, normalmente se requiere un sensor de velocidad por radar específico.

P5: ¿Puede un sensor por radar medir líquidos corrosivos?

A5: Sí, siempre que se utilice una antena resistente a la corrosión adecuada y una configuración de sellado para procesos. Deben verificarse el tipo de medio, la concentración, la temperatura y la presión para garantizar la compatibilidad del material.

P6: ¿Un sensor de nivel por radar puede medir directamente el caudal?

A6: Un sensor estándar de nivel por radar mide directamente el nivel. En el caso de cauces abiertos o flujos fluviales, normalmente se requieren datos sobre el nivel, la velocidad y la sección transversal.

P7: ¿Cuál es la diferencia entre la medición de nivel mediante radar y el radar de ondas guiadas?

R: El radar sin contacto transmite ondas electromagnéticas a través del espacio libre. El radar de ondas guiadas dirige los pulsos de radar a lo largo de una varilla, un cable o una sonda coaxial que penetra en el medio del proceso.

P8: ¿Puede un sensor de nivel por radar conectarse a un PLC?

R: Sí. Dependiendo del modelo, pueden utilizarse interfaces como 4-20mA, HART y RS485 Modbus RTU para la integración con PLC, DCS, RTU y sistemas de adquisición de datos.

Conclusión

El objetivo principal de un sensor de nivel por radar es realizar mediciones continuas del nivel de líquidos, de materiales en estado sólido o del nivel de agua. Este dispositivo utiliza ondas electromagnéticas para determinar la distancia entre el sensor y la superficie del material, y se emplea ampliamente en el tratamiento de aguas, tanques químicos, almacenamiento de petróleo, lodos, monitoreo hidrológico y silos para polvos o materiales granulares.

El radar mide principalmente la distancia y el nivel, y no sustituye directamente a los sensores especializados para velocidad, caudal, temperatura o presión. La selección adecuada debe tener en cuenta el medio del proceso, la distancia máxima de medición, la temperatura, la presión, la presencia de espuma, vapor, polvo, la corrosividad y la geometría del recipiente, con el fin de determinar la frecuencia, la antena y la conexión de proceso adecuadas.

METRAVON Los sensores de radar pueden configurarse para distintos rangos de medición, conexiones de proceso y interfaces industriales, como 4-20mA y RS485 Modbus RTU para la medición continua del nivel en tanques de almacenamiento, sistemas de monitoreo de agua y silos para materiales sólidos en estado libre.