Como instalar um transmissor de nível por radar: princípios, precauções e supressão de falsos ecos

Os transmissores de nível por radar utilizam ondas eletromagnéticas para medição contínua do nível de líquidos e de sólidos em estado livre. O radar sem contato não se encontra imerso no meio de processo e é amplamente utilizado em tanques industriais, sistemas de tratamento de água, processos químicos e silos para sólidos em estado livre.

A estabilidade da medição depende da seleção do instrumento, da posição de montagem, da geometria do recipiente, das dimensões da bocal, das condições de preenchimento e das estruturas internas. Uma posição de montagem adequadamente projetada reduz os ecos de interferência fixos na fonte e simplifica o processamento subsequente do sinal. A instalação deve, portanto, basear-se no ângulo do feixe, no projeto da antena e nos requisitos do modelo de radar selecionado.

1. O que deve ser confirmado antes da instalação de um transmissor de nível por radar?

Antes da instalação, verifique o meio de processo, a distância máxima de medição, a temperatura de processo, a pressão de processo, a geometria do vaso ou silo e a conexão de processo necessária. Se o vaso estiver em operação, siga os procedimentos de segurança no local antes de abrir qualquer flange, conexão roscada ou porta de processo. O vaso deve ser despressurizado e comprovadamente isento de meios perigosos — tais como temperaturas críticas, substâncias tóxicas, materiais inflamáveis ou agentes corrosivos.

Confirmar o intervalo de medição.

Determinar a distância máxima entre o ponto de montagem do radar e o nível mais baixo previsto.

Confirmar o meio.

Líquidos, polpas, pós, grânulos e sólidos em massa apresentam características de reflexão distintas.

Confirmar temperatura e pressão.

As condições de processo devem permanecer dentro dos limites nominalmente definidos para o modelo selecionado.

Verificar as estruturas internas.

Identificar agitadores, vigas, bobinas, escadas, tubulações e pontos de enchimento antes de selecionar a posição de montagem.

2.Onde deve ser instalada uma transmissora de nível por radar?

O radar sem contato é normalmente instalado na parte superior de um tanque ou silo. A posição preferida assegura um caminho de medição claro até a superfície do material, minimizando ao mesmo tempo a presença de estruturas fixas dentro do feixe principal do radar.

A distância em relação à parede do vaso deve ser determinada com base no diâmetro do vaso, no ângulo do feixe de radar e na geometria interna. Diferentes frequências e projetos de antena apresentam características distintas de feixe; por isso, a distância de instalação deve atender aos requisitos do modelo específico. Feixe estreito80GHzO radar frequentemente oferece maior flexibilidade de montagem em embarcações complexas ou em aplicações próximas à parede.

Evite o preenchimento de fluxos.

Partículas sólidas em queda, líquido em entrada e jatos podem obstruir a superfície real e gerar ecos instáveis.

Evite obstáculos de grande porte.

Agitadores, feixes, escadas, tubos e bobinas de aquecimento podem gerar ecos falsos fixos.

Reflexões na Parede de Controle

Selecione a posição de montagem conforme o ângulo do feixe e a geometria do recipiente.

Direcione o feixe para uma superfície representativa.

Em aplicações com líquidos, os dispositivos são normalmente instalados verticalmente; em aplicações com sólidos, deve-se considerar o ângulo de repouso.

3. O centro de um tanque é uma posição de montagem adequada?

A adequação da instalação no centro depende da geometria do recipiente, do ângulo de feixe da antena e do projeto do radar. Em alguns tanques cilíndricos, a geometria simétrica pode gerar reflexões múltiplas mais intensas em torno do centro, razão pela qual certos modelos de radar com feixe mais amplo são comumente instalados fora do centro.

O radar moderno de alta frequência, com feixe estreito, oferece maior flexibilidade de instalação, e a instalação no centro também pode ser viável em aplicações específicas.A posição final deve seguir a geometria do vaso e os requisitos de instalação do modelo selecionado.

4. Como deve ser posicionada a marca de orientação da flange?

Alguns transmissores de radar incluem uma marca de orientação na flange, na conexão roscada ou na carcaça, dado que a antena possui uma direção de polarização definida. Dependendo do projeto do produto, essa marca pode precisar se alinhar à parede do navio, à abertura do poço de estabilização ou à conexão de desvio.

A marca de orientação deve ser posicionada de acordo com as instruções de instalação do modelo específico, de modo que a polarização da antena se ajuste à geometria do navio e os reflexos fixos sejam minimizados.

5. O que deve ser considerado para montagem com rosca e com flange?

As conexões roscadas e as de flange são amplamente utilizadas em transmissores de nível por radar. Após a instalação, a antena deve manter a orientação exigida, e a conexão de processo deve garantir um vedamento adequado para o meio de processo, bem como para a temperatura e a pressão.

Para modelos com requisitos de orientação, a direção da antena pode ser otimizada durante a comissionação mediante análise da curva de eco ou da intensidade do eco.Qualquer ajuste em flange ou com rosca deve ser realizado em condições de processo seguras e de acordo com o procedimento de manutenção aplicável.

6. O que deve ser considerado ao instalar um radar em um bocal?

Os transmissores de radar são frequentemente instalados em um bocal de processo curto, localizado na parte superior de um reator. Esse bocal torna-se parte do caminho do sinal de radar. Um bocal que seja excessivamente longo, demasiado estreito ou que posicione a antena em profundidade excessiva no interior do reator pode gerar reflexões adicionais e reduzir a intensidade útil do eco.

As dimensões do bocal devem ser selecionadas com base no tamanho da antena, na frequência de operação e no modelo específico de radar.Uma estrutura de bocal adequada melhora a propagação do feixe e reduz os reflexos fixos na parede do bocal.

– 7. Como deve ser instalada a radar em um silo de material em massa e sólido?

Os sólidos em grande quantidade geralmente formam uma superfície inclinada e podem gerar pilhas em movimento, poeira e geometria irregular durante o enchimento. A instalação do radar deve, portanto, considerar a direção de enchimento, o ângulo do material e as estruturas internas do silo.

O radar é normalmente posicionado em um local onde possa representar o nível médio do material e permanecer fora do fluxo principal de enchimento.Silos de grande porte ou de altura considerável podem utilizar uma flange ajustável ou um sistema de direcionamento, de modo que o feixe de radar seja direcionado à área de medição preferencial.

Porque80GHzO radar emite um feixe estreito e, frequentemente, oferece vantagens de instalação em silos com vigas estruturais, elementos de parede ou superfícies de materiais complexos. A concentração de poeira, o intervalo de medição e a refletividade do material devem ainda ser considerados durante a seleção.

– 8. De que forma os obstáculos internos afetam as medições por radar?

Os sinais de radar podem ser refletidos não apenas pela superfície do processo, mas também pelas paredes do vaso, pelos feixes, pelos agitadores, pelas bobinas de aquecimento, pelas escadas e por outras estruturas metálicas. Ecos fixos intensos podem interferir na identificação do sinal real de nível.

O projeto de instalação deve manter as principais estruturas fixas fora do feixe primário, sempre que viável. Caso algumas estruturas sejam inevitáveis, podem ser utilizadas funções de supressão de ecos falsos ou de aprendizado de ecos para otimizar ainda mais a medição.

9.O que é a supressão de eco falso?

A supressão de eco falso é uma função comum de calibração em transmissores de nível por radar inteligente modernos. Durante a configuração, o instrumento pode registrar os ecos gerados por estruturas internas fixas e reduzir seu impacto durante o funcionamento normal.

O nível real do processo deve ser conhecido durante a fase de aprendizado de eco, e o intervalo de aprendizado deve ser configurado adequadamente para que o eco real do material não seja armazenado como um sinal de interferência fixo.A supressão de eco falso deve ser aplicada com base numa posição de montagem adequada.

10. O uso de espuma, o movimento da superfície e a agitação influenciam o funcionamento do radar?

A presença de espuma, o intenso movimento da superfície e a agitação podem alterar a intensidade e a estabilidade dos ecos de radar. Embora o radar se adapte bem às variações de temperatura do ar e às condições da fase gasosa, o estado da superfície do processo deve ainda ser considerado durante a seleção e a comissionação.

A espuma espessa pode absorver ou refletir parte do sinal de radar. O seu efeito depende da espessura da espuma, do teor de água, das propriedades do meio, da frequência de radar e do projeto da antena.As aplicações de espuma persistente podem ser avaliadas utilizando diferentes frequências de radar, radar de ondas guiadas ou outras tecnologias de nível equivalente.

Para superfícies fortemente agitadas, o radar deve ser instalado afastado dos agitadores e das zonas de entrada e impacto, com amortecimento e filtragem configurados de acordo com a resposta de processo exigida.

11. Por que os meios de baixa permissividade são mais difíceis de medir?

A intensidade do eco do radar está relacionada às propriedades dielétricas do meio.Materiais de baixa constante dielétrica geralmente geram reflexões superficiais mais fracas e, portanto, exigem um intervalo dinâmico de radar adequado e capacidade de processamento de sinais apropriada.

Em níveis muito baixos de líquido, parte da energia do radar pode atravessar um líquido de baixa constante dielétrica e gerar uma reflexão no fundo do tanque. O comportamento observado nas medições reais depende das propriedades dielétricas do líquido, da profundidade do líquido, da geometria do fundo do tanque e do algoritmo de processamento do sinal de radar.

12. Por que os fundos de tanques cônicos ou curvos exigem atenção especial?

Os fundos de tanque de formato cônico, curvo ou de outras formas irregulares alteram a direção de reflexão dos sinais de radar. Quando o nível do líquido se aproxima do fundo do tanque, a intensidade relativa do eco proveniente da superfície do líquido e do eco proveniente do fundo do tanque pode variar, de modo que o comportamento da medição em níveis muito baixos pode diferir do observado em condições normais de operação.

A altura do tanque, o ponto zero e os parâmetros do vaso relacionados devem ser configurados corretamente durante a fase de comissionamento. Quando um processo exigir proteção independente em níveis muito baixos, pode-se utilizar um interruptor de nível separado como camada de proteção adicional, juntamente com a medição contínua por radar.

13. Em que situações deve ser utilizado um poço de estabilização, uma câmara de desvio ou um radar de ondas guiadas?

Em aplicações com estruturas internas complexas, intenso movimento na superfície ou restrições específicas de montagem, pode-se utilizar um poço de estabilização, uma câmara de desvio ou um radar de ondas guiadas, conforme as condições do processo.

Poço de Estabilização

Adequado para aplicações específicas com líquidos, nas quais se exige um percurso de medição mais estável. O diâmetro das tubulações, o projeto da abertura e a compatibilidade com o radar devem ser compatíveis.

Câmara de desvio

Adequada para recipientes de processo selecionados e pode isolar a zona de medição de movimentos severos na superfície do tanque principal.

Radar de Ondas Guiadas

: guia o sinal de radar ao longo de uma haste ou cabo, sendo adequado para aplicações específicas com espuma, em interfaces, em meios de baixa permissividade dielétrica e em circuitos de desvio.

: poços de estabilização, câmaras de desvio e radares de ondas guiadas apresentam condições de aplicação distintas, devendo ser selecionados com base na viscosidade, no acúmulo de material, na temperatura do processo, na pressão e nos requisitos de manutenção.

: 14.O que mais deve ser considerado na instalação de radares ao ar livre?

A instalação em ambiente externo exige atenção à proteção do invólucro, ao trajeto dos cabos, à segurança elétrica e à posição de medição. As juntas de cabos devem corresponder ao diâmetro do cabo e ser devidamente apertadas. Recomenda-se o uso de um circuito de drenagem para a entrada de cabos em ambientes externos, a fim de reduzir o risco de água da chuva seguir pelo cabo em direção ao instrumento.

Quando exigido pelas condições ambientais, a carcaça do radar pode ser protegida com sombreamento adequado ou com proteção mecânica.Em locais com alto risco de descargas elétricas, devem ser incorporados um aterramento adequado e proteção contra sobretensões como parte do projeto elétrico do local.

15.Lista de Verificação para Instalação de Transmissor de Nível por Radar

– FAQ;

– P1: A que distância do muro do recipiente deve ser instalado um transmissor de nível por radar?

A1: A distância exigida depende da frequência do radar, do ângulo de feixe da antena, do diâmetro do navio e das suas estruturas internas. Feixe estreito80GHzO radar geralmente oferece maior flexibilidade na instalação próxima à parede. A distância final deve seguir os requisitos de instalação do modelo selecionado.

Q2: É possível instalar um transmissor de nível por radar no centro de um recipiente?

A2: A adequação da instalação no centro depende da geometria do recipiente e do projeto do radar.Tanques cilíndricos simétricos podem gerar múltiplas reflexões, enquanto radares de feixe estreito modernos podem operar com sucesso em aplicações específicas com montagem centralizada.

Pergunta 3: O radar deve sempre ser montado perpendicularmente à superfície do líquido? Resposta

A3: Em aplicações com líquido comum, a antena deve, em geral, estar orientada diretamente para a superfície média do líquido. Em aplicações com sólidos em grande volume, devem-se considerar o ângulo de repouso, a posição de enchimento e a direção desejada do feixe.

Pergunta 4: Por que a posição de montagem deve evitar o ponto de enchimento?

A4: Partículas em queda ou líquido em fluxo podem penetrar no feixe de radar e bloquear a superfície real de processo, gerando reflexões instáveis. A posição de montagem preferida situa-se normalmente fora do fluxo de enchimento.

Q5: O que deve ser considerado quando um radar é instalado em um bocal longo?

A5: O diâmetro e o comprimento do bocal devem atender aos requisitos do modelo específico de radar. Um projeto adequado do bocal ajuda a reduzir reflexões adicionais e a manter a intensidade útil do eco.

Q6: Como deve ser selecionado um radar para aplicações com espuma?

A6: A seleção deve considerar a espessura da espuma, o teor de água, as propriedades do meio de processo e a frequência do radar.A formação persistente de espuma espessa pode exigir a comparação de diferentes frequências de radar, radar de ondas guiadas ou outras tecnologias de nível equivalente.

Q7: Em que situações o aprendizado baseado em ecos falsos se mostra útil?

A7: É útil quando feixes, tubos ou outras estruturas fixas inevitáveis geram reflexões. O aprendizado de eco falso deve ser realizado após o instrumento ter sido instalado em uma posição adequada.

Q8: O radar em um silo maciço e sólido precisa ser inclinado?

A8: Isso depende da geometria do silo e da superfície do material. Em silos de grande porte ou com superfícies fortemente inclinadas, pode-se utilizar um sistema de montagem ajustável para otimizar a direção do feixe.

– Conclusão

A estabilidade a longo prazo nas medições de nível por radar depende da posição de montagem, do ângulo do feixe, das dimensões da bocal, das estruturas internas, da refletividade do meio e dos parâmetros de comissionamento. Assim, a distância até a parede do casco, a orientação da flange e as dimensões da bocal devem ser definidas com base na frequência de operação, no projeto da antena e nos requisitos de instalação do modelo de radar selecionado.

O projeto de instalação deve assegurar um caminho de medição claro e manter fluxos de preenchimento, agitadores e estruturas fixas principais fora da viga principal sempre que viável. Os reflexos fixos que persistirem podem ser ainda mais controlados por meio da supressão de eco falso. A presença de espuma, meios de baixa constante dielétrica, superfícies de sólidos maciços e a geometria do fundo do tanque devem ser consideradas na fase de seleção.

METRAVONOs produtos de medição de nível por radar podem ser selecionados e configurados conforme o meio de processo, o intervalo de medição, a geometria do recipiente, a temperatura de processo, a pressão de processo, a presença de espuma, poeira, condensação e a interface de saída exigida, proporcionando medição de nível estável, compatível e escalável para tanques industriais, recipientes de processo e silos de sólidos em estado livre.