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A cosa serve un sensore di livello a radar? Applicazioni, principio di funzionamento e guida alla selezione.
Un sensore di livello a radar è utilizzato principalmente per la misurazione continua del livello di liquido, di materiale solido in libera caduta o di acqua (), nonché per applicazioni analoghe (). Il sensore viene installato sopra un serbatoio, un bacino, un canale o un silo e misura la distanza tra il sensore e la superficie del materiale; tale distanza viene poi convertita nel livello effettivo o nello spazio residuo disponibile.
Poiché il radar a distanza di contatto normalmente non richiede di rimanere immerso nel mezzo di processo, viene ampiamente impiegato nel trattamento delle acque, nei serbatoi chimici, nello stoccaggio di petrolio, nelle applicazioni con polveri in sospensione, nei silos per polveri e materiali granulari, nonché nel monitoraggio del livello idrico in ambito idrologico.
1. Cosa misura effettivamente un sensore di livello a radar?
Un sensore di livello a radar misura direttamente ladistanza tra il sensore e la superficie del materialeL'apparecchio utilizza quindi il riferimento di installazione o le dimensioni del recipiente per calcolare il livello del liquido, il livello di materiale solido in sospensione o lo spazio di vuoto.
Livello del liquido
Acqua, acque reflue, oli, acidi, basi, solventi e altri liquidi industriali.
Livello di sospensione.
Sospensione selezionata, sospensione minerale e mezzi di processo contenenti solidi sospesi.
Livello di solidi in libera forma.
Polveri, granuli, granuli di cereali, cemento, minerali e materie prime chimiche.
Livello di acqua.
Serbatoi, fiumi, canali, serbatoi e altre applicazioni di monitoraggio idrologico.
Livello = Altezza di riferimento − Distanza dal sensore alla superficie del materiale
2. Come funziona un sensore di livellamento a radar?
Un sensore radar a non contatto trasmette onde elettromagnetiche verso la superficie del processo; queste onde vengono riflesse dalla superficie liquida o solida e successivamente ricevute dall'antenna.
L'apparecchio calcola la distanza analizzando il tempo di percorrenza del segnale oppure, nel radar FMCW, la differenza di frequenza tra il segnale trasmesso e l'eco riflessa.
Il radar non dipende dalla velocità del suono nell'aria; pertanto può funzionare anche in vuoto ed è generalmente più adatto rispetto alle misurazioni a ultrasuoni per applicazioni caratterizzate da forti variazioni di temperatura, presenza di vapore o polvere. I limiti operativi effettivi dipendono comunque dal modello di radar selezionato, dall'antenna e dalle condizioni di processo.
3. Quali mezzi possono essere misurati dai sensori di livello a radar? Il radar
può essere applicato a un'ampia gamma di mezzi, sebbene diverse applicazioni possano richiedere frequenze radar, configurazioni di antenne e collegamenti di processo differenti.
| Tipo di mezzo | Applicazioni tipiche |
|---|---|
| Acqua e acque reflue | Tangenti idrici, bacini, serbatoi di acque reflue, serbatoi e fiumi |
| Oli e carburanti | Serbatoi di stoccaggio, serbatoi di carburante e recipienti di processo selezionati |
| Liquidi chimici | Acidi, alcali, solventi e liquidi di processo con idonea compatibilità di materiale |
| Slurry | Fango, slurry minerale e liquidi a solidi sospesi selezionati |
| Polveri e granuli | Cemento, cereali, polvere minerale, Pellet di plastica e materie prime chimiche |
– 4. In quali settori vengono comunemente utilizzati i sensori di livello a radar?
– Trattamento dell'acqua potabile e delle acque reflue
Monitoraggio continuo del livello in serbatoi d'acqua, bacini di trattamento delle acque reflue, serbatoi di dosaggio chimico e vasche per acqua di processo.
Processi chimici;
Serbatoi per acidi e basi, serbatoi per solventi, reattori e vasche di processo;
Oli e stoccaggio;
Monitoraggio continuo di serbatoi per oli, carburanti e altri liquidi in stoccaggio.
Silos per materiali in massa e solidi:
– Misurazione del livello di cemento, minerali, granuli, pellet e polveri chimiche.
– Monitoraggio idrologico.
– Misurazione del livello dell'acqua senza contatto in fiumi, bacini idrici, canali e corpi idrici aperti.
– 5. Quali condizioni di processo sono particolarmente adatte al radar?
Uno dei principali vantaggi del radar è la sua ampia applicabilità in diversi contesti operativi. A seconda del modello, il radar può essere impiegato in ambienti atmosferici, pressurizzati, sotto vuoto, ad alta temperatura, ricchi di vapore, polverosi o corrosivi.
Il sensore non deve rimanere immerso nel mezzo.
Sono presenti polveri o solidi in forma massiva.
È presente vapore o variazioni di temperatura.
Il recipiente opera sotto vuoto o sotto pressione.
Il mezzo di processo è corrosivo.
È richiesta una misurazione continua del livello a lungo raggio.
Anche i processi più esigenti richiedono una selezione specifica in base all'applicazione. I liquidi corrosivi richiedono materiali adeguati per l'antenna e il sigillo di processo; le applicazioni a temperatura o pressione elevata richiedono specifiche classifiche di prestazione per il processo; gli ambienti polverosi o soggetti a condensazione richiedono una costruzione e un montaggio adeguati dell'antenna.
6. Cosa non misura direttamente un sensore di livello a radar?
Un sensore di livello a radar standard è principalmente progettato per misurare la distanzae il livelloNormalmente non misura direttamente la velocità di flusso, il portata, la temperatura, la pressione, la concentrazione o i parametri di qualità dell'acqua.
Ad esempio, un sensore radar per il livello dell'acqua può misurare il livello di un fiume o di un canale. Se è inoltre necessaria la velocità superficiale, di norma è richiesto un sensore radar dedicato alla velocità. Il calcolo del flusso richiede generalmente il livello dell'acqua, la velocità e i dati relativi alla sezione trasversale del canale o del fiume.
0000 Analogamente, per i serbatoi industriali che richiedono temperatura, pressione, densità o altre variabili di processo, sono necessari sensori dedicati aggiuntivi oppure un sistema di misurazione multiparametrico.
– 7. Qual è la differenza tra il radar a contatto e il radar a onde guidate?
La misurazione del livello mediante radar comprende principalmente il radar a distanza e il radar a onde guidate. Il radar a distanza trasmette onde elettromagnetiche attraverso lo spazio libero all'interno della vasca ed è adatto alla maggior parte delle applicazioni relative a serbatoi, rilevamento del livello d'acqua e misurazione di materiali solidi in stato bulk.
Il radar a onde guidate dirige impulsi radar lungo un'asta metallica, un cavo o una sonda coassiale che penetra nel mezzo di processo. Alcuni strumenti di questo tipo possono inoltre misurare l'interfaccia tra due liquidi immiscibili.
Per la maggior parte delle applicazioni convenzionali con liquidi e solidi in massa, il radar a distanza senza contatto può essere selezionato in base alla portata, all'angolo del fascio e alle condizioni di processo. Il radar a onde guidate può essere impiegato in applicazioni specifiche di misurazione su interfacce, in camere di bypass o mediante sonda guida.
8. Perché le proprietà del mezzo di processo sono importanti?
Il segnale radar deve generare una riflessione sufficiente dalla superficie del materiale per garantire un rilevamento stabile del livello. Le proprietà dielettriche del mezzo di processo influenzano l'intensità dell'eco.
I liquidi a bassa costante dielettrica producono generalmente riflessioni superficiali di minore intensità; pertanto, la qualità del segnale assume maggiore rilevanza a distanze elevate o in condizioni di livello di liquido ridotto. La schiuma, la condensazione, la polvere, l'angolo di contatto tra il materiale e la superficie e l'accumulo di radiazione sull'antenna possono anch'essi influenzare l'eco riflessa.
Per questo motivo, limitarsi a dichiarare «Devo misurare il livello» di solito non è sufficiente per una selezione accurata degli strumenti. Devono inoltre essere fornite informazioni sul mezzo di processo e sulle condizioni di installazione.
9. Quali informazioni sono necessarie per la selezione di un sensore di livello a radar?
Al minimo, fornire le seguenti informazioni:mezzo di processo, distanza di misurazione massima, temperatura di processo, pressione di processo e geometria del recipienteQuesti parametri influenzano direttamente la scelta della frequenza radar, dell'antenna, della portata e della connessione di processo.
| Parametro di selezione | Informazioni da confermare |
|---|---|
| Mezzo di processo | Acqua, acque reflue, olio, acido, alcali, solvente, sospensione, polvere o granuli |
| Distanza di misurazione massima | Distanza massima dal punto di montaggio del sensore al livello più basso previsto |
| Temperatura di processo | Temperatura operativa normale e massima |
| Pressione di processo | Pressione atmosferica, Pressione positiva o vuoto – |
| – Condizioni di processo | Schiuma, vapore, condensazione, polvere, agitazione o movimento superficiale; Geometria del contenitore: |
| Diametro, altezza, ugello, travi, tubazioni e agitatori del serbatoio: | Corrosività: |
| Nome chimico, concentrazione e compatibilità con i materiali a contatto, ove applicabile: | |
| Interfaccia di uscita | 4-20mA, HART, RS485 Modbus RTU o un'altra interfaccia richiesta |
FAQ
D1: A cosa serve un sensore di livello a radar?
R1: Viene utilizzato principalmente per la misurazione continua del livello di liquido, di acqua o di solidi in massa, misurando la distanza tra il sensore e la superficie del materiale.
Q2: Un sensore di livello a radar può misurare l'acqua?
A2: Sì. Il radar è ampiamente utilizzato per misurare il livello di serbatoi d'acqua, bacini di accumulo, bacini di trattamento delle acque reflue, fiumi e altre applicazioni di monitoraggio del livello idrico.
Q3: Un sensore di livello a radar può misurare le polveri?
A3: Sì. Il radar a frequenza elevata e fascio stretto è ampiamente impiegato nei silos per polveri e materiali granulari. Nella scelta del sensore, è necessario considerare la polvere, la distanza, l'angolo di inclinazione della superficie del materiale e la riflettività.
Q4: Un sensore radar per il livello dell'acqua può misurare anche la velocità?
A4: Un sensore radar standard per il livello di liquido misura principalmente il livello stesso. La velocità superficiale richiede normalmente un sensore radar dedicato alla misurazione della velocità.
Q5: Il radar può misurare liquidi corrosivi?
A5: Sì, a condizione di utilizzare un'antenna adeguatamente resistente alla corrosione e una configurazione di sigillatura per processi chimici. Devono essere verificati il tipo di fluido, la concentrazione, la temperatura e la pressione, al fine di garantire la compatibilità con il materiale in questione.
Q6: Un sensore radar per il livello può misurare direttamente il flusso?
A6: Un sensore di livello a radar standard misura direttamente il livello. Per il flusso in canale aperto o fluviale, sono generalmente necessarie informazioni relative al livello, alla velocità e alla sezione trasversale.
Q7: Qual è la differenza tra la misurazione del livello con radar e il radar a onde guidate?
A7: Il radar a contatto zero trasmette onde elettromagnetiche attraverso lo spazio libero. Il radar a onde guidate, invece, indirizza impulsi radar lungo un'asta, un cavo o una sonda coassiale che penetra nel mezzo di processo.
Q8: Un sensore di livello a radar può essere collegato a un PLC?
A8: Sì. A seconda del modello, sono disponibili interfacce come 4-20mA, HART e RS485 Modbus RTU per l'integrazione con PLC, DCS, RTU e sistemi di acquisizione dati.
– Conclusione
Lo scopo principale di un sensore di livello a radar è effettuare misurazioni continue del livello di liquidi, di materiali solidi in libera circolazione o di acqua. Il sensore utilizza onde elettromagnetiche per determinare la distanza tra il dispositivo e la superficie del materiale, ed è ampiamente impiegato nel trattamento delle acque, nei serbatoi chimici, nello stoccaggio di petrolio, nei silos per polveri e materiali granulari, nel monitoraggio idrologico e in altri contesti analoghi.
Il radar misura principalmente la distanza e il livello, e non sostituisce direttamente i sensori dedicati per la velocità, il flusso, la temperatura o la pressione. La selezione accurata deve tenere conto del mezzo di processo, della distanza massima di misurazione, della temperatura, della pressione, della presenza di schiuma, di vapore, di polvere, della corrosività e della geometria del recipiente, al fine di determinare la frequenza, l'antenna e il collegamento di processo più idonei.
METRAVON I sensori a radar possono essere configurati per diversi intervalli di misurazione, connessioni di processo e interfacce industriali, come il segnale 4-20mA e RS485 Modbus RTU per la misurazione continua del livello in serbatoi di stoccaggio, sistemi di monitoraggio dell'acqua e silos per materiali solidi in libera circolazione.
