Medição de nível por radar em grandes silos de sólidos a granel

Medição do Nível por Radar em Silos de Grande Dimensão para Materiais Sólidos em Massa: Poeira, Superfícies inclinadas e 80GHz Seleção

A medição de nível em silos grandes para materiais sólidos em massa costuma ser mais desafiadora do que em tanques convencionais para líquidos. Partículas em suspensão, distâncias de medição elevadas, superfícies de material inclinadas, fluxos de enchimento, acúmulo de material e componentes estruturais internos podem comprometer a estabilidade da medição.

Os transmissores de nível por radar sem contato utilizam ondas eletromagnéticas para medir a posição da superfície do material, sem necessidade de uma sonda estar enterrada no produto. Por isso, são amplamente utilizados para medição contínua do nível de materiais em estado granular, tais como pó de carvão, cimento, calcário, pó mineral, grãos, pellets de plástico e outros sólidos em estado granular.

1. Por que a medição de nível em silos de grandes volumes de sólidos em estado granular é mais difícil? As superfícies líquidas do

são normalmente relativamente planas, enquanto os pós e os materiais granulares formam ângulos de repouso significativos e alteram continuamente a sua forma durante o enchimento, a descarga e o colapso do material.

Partículas Pesadas

As operações de enchimento podem gerar grandes quantidades de poeira suspensa no ar, afetando certas tecnologias de medição de concentração.

Superfície de Material inclinada

Os sólidos em estado livre formam superfícies cônicas ou irregulares, de modo que a direção e a intensidade do eco podem variar conforme a distribuição do material.

Alcance de medição prolongado

Silos de grande porte podem exigir medições contínuas ao longo de várias dezenas de metros.

Estruturas Internas

Vigas, reforços, tubos de enchimento e paredes de silos podem gerar ecos de interferência fixos.

2. Por que o radar é particularmente adequado para silos de sólidos em massa de grande porte?

O radar utiliza ondas eletromagnéticas para medições sem contato, sem necessidade de uma sonda mecânica que permaneza sob pressão contínua do material, fricção ou carga de tração. Isso o torna adequado para silos de grande porte e altura, com enchimento e descarga contínuos.

Em ambientes poluídos por poeira, o radar oferece, em geral, um leque de aplicações mais amplo do que a tecnologia ultrassônica, que depende da propagação do som no ar. No funcionamento de longo prazo em silos de materiais sólidos em grande volume, o acúmulo de antenas, a adesão do material e a posição de montagem são frequentemente questões mais importantes do que a poeira suspensa no ar por si só.

Medição contínua sem contato

Adequada para distâncias de medição longas

Aplicável a silos com alta concentração de poeira

Sem flutuadores ou pesos em movimento contínuo

Suporta saídas industriais analógicas ou digitais

Adequada para monitoramento remoto de nível e de processos

3. Por que é 80GHz O radar é comumente utilizado para sólidos em grande quantidade?

80GHz O radar possui um comprimento de onda relativamente curto. Com um tamanho de antena semelhante, ele pode, em geral, gerar um feixe de medição mais estreito, o que ajuda a reduzir a interferência provocada pelas paredes dos silos, vigas estruturais, tubos de enchimento e outros objetos fixos.

Um feixe estreito é particularmente útil em silos profundos, silos estreitos e vasos com estruturas internas complexas, pois permite concentrar uma maior parte da energia de medição na superfície do material-alvo.

A seleção deve ainda considerar o tamanho das partículas, as propriedades dielétricas, a presença de poeira, a distância máxima de medição e o ângulo entre o material e a superfície.80GHz Não significa que todos os produtos tenham o mesmo ângulo de feixe, alcance ou precisão; essas especificações variam conforme o modelo.

4. Onde deve ser instalado um transmissor de nível por radar em um silo?

A posição de montagem deve ser selecionada com base no método de enchimento, na posição de descarga, no ângulo entre o material e a superfície e na geometria do silo. A área de medição deve abranger a superfície principal do material, evitando fluxos de enchimento diretos e obstáculos fixos de grande porte.

Evite o Fluxo de Enchimento

O material em queda contínua pode obstruir a superfície efetiva e gerar reflexos dinâmicos intensos.

Reduzir os reflexos nas paredes.

Selecionar a posição de montagem conforme o ângulo da viga, de modo que a viga principal permaneça livre da parede do silo.

Evitar vigas e suportes.

Estruturas metálicas internas podem gerar ecos fixos intensos.

Considere a Direção da Superfície

: quando necessário, um sistema de montagem ajustável pode direcionar o feixe para uma superfície de material mais representativa.

5. Por que um silo vazio pode apresentar medições corretas, mas tornar-se instável após ser preenchido?

Quando o silo está vazio, o radar pode captar um reflexo nítido no fundo do silo ou em outras estruturas fixas. Após o carregamento, o alvo principal de medição passa a ser a superfície do material em estado sólido.

Pó e grânulos normalmente formam superfícies inclinadas e irregulares, de modo que a direção, a intensidade e a posição do eco variam conforme o nível de enchimento. Assim, um teste de esvaziamento de silo bem-sucedido não representa integralmente o desempenho de medição em níveis de enchimento médios ou elevados.

Durante a fase de comissionamento, é útil observar o comportamento do eco em níveis de material baixos, médios e altos, e confirmar que o instrumento continua a rastrear a superfície real do material, em vez da parede do silo, do fundo ou de outra estrutura fixa.

6. A poeira afeta a medição de nível por radar?

Silos de pó de grande porte podem gerar uma quantidade significativa de poeira suspensa durante o processo de enchimento. Em tais condições, os radares industriais são capazes de realizar medições contínuas e, em geral, apresentam um campo de aplicação mais amplo do que os sistemas de medição ultrassônica em ambientes com alta concentração de poeira.

Para operação de longo prazo, o acúmulo de poeira na antena e a adesão de material tornam-se fatores particularmente relevantes; um depósito espesso na antena pode, por sua vez, comprometer o sinal de eco útil. Aplicações com acúmulo severo podem, portanto, exigir um projeto adequado de antena, uma posição de montagem otimizada ou um sistema de purga.

7. Uma superfície de material inclinada afeta a medição por radar?

Os sólidos em massa normalmente apresentam superfícies cónicas, deslocadas ou irregulares. O radar mede a superfície do material na área coberta pelo feixe, de modo que o valor obtido representa o nível nessa zona de medição, e não uma superfície média perfeitamente horizontal em toda a extensão do silo.

À medida que o material é carregado, descarregado ou sofre colapso, a altura da superfície em torno do ponto de medição pode variar. A posição de montagem deve, portanto, representar adequadamente o processo, enquanto os parâmetros de amortecimento e de processamento de sinal devem corresponder à taxa real de movimento do material.

8. Uma leitura de nível por radar equivale ao inventário real?

É importante distinguir entreNível de material: volume de inventárioemassa.

Um transmissor de nível por radar único mede principalmente a altura da superfície do material em uma única área. As superfícies de líquidos são, em geral, planas, por isso o nível do líquido pode frequentemente ser convertido em volume de forma relativamente simples, utilizando a geometria do tanque. Já os sólidos em massa podem apresentar ângulo de repouso, pilhas deslocadas, cavidades e superfícies irregulares.

Por esse motivo, os cálculos de inventário baseados em apenas um ponto de medição podem apresentar incertezas em silos de sólidos em estado granular de grande porte. Quando for necessário um inventário de volume ou massa mais preciso, é possível combinar múltiplos pontos de medição em diferentes níveis com a geometria do silo, modelos de pilhas de material, ângulo de repouso e dados de densidade aparente.

9. Quais sólidos em estado granular podem ser medidos por radar?

10. Quais informações são necessárias para a seleção de um radar para um silo de grande porte?

Fornecer apenas a altura do silo geralmente não é suficiente para selecionar o transmissor de nível de radar adequado. Devem também ser consideradas as propriedades do material, a geometria do silo e as condições reais de enchimento e descarga.

11. Aplicação típica: medição de nível por radar em silo de pó de calcário.

O pó de calcário, cimento e materiais semelhantes podem gerar grande quantidade de poeira durante o enchimento e, normalmente, apresentam um ângulo de repouso significativo. Em silos de pó de grande altura, pode ser instalado um radar sem contato na parte superior para monitorar continuamente a superfície do material.

A seleção deve concentrar-se na altura do silo, no seu diâmetro, na posição de enchimento, nas estruturas internas e nas condições de poeira. Um radar de alta frequência de feixe estreito pode reduzir a influência das paredes do silo e das estruturas internas fixas, enquanto a posição de instalação deve manter-se livre do fluxo principal de enchimento.

Após a colocação em funcionamento, a curva de eco pode ser utilizada para confirmar o sinal real entre o material e a superfície. O amortecimento e o filtramento podem então ser ajustados conforme a taxa real de movimento do material. O rastreamento estável em níveis de enchimento baixo, médio e alto geralmente indica que a posição e a configuração de montagem são adequadas.

– Perguntas Frequentes

– Q1: O radar é adequado para silos de grandes volumes de sólidos em pó e granulado?

A1: Sim. O radar sem contato é amplamente utilizado em silos de grandes volumes de pó e materiais granulares, especialmente em aplicações de longo alcance e com alta concentração de poeira, nas quais o dispositivo de medição não deve manter contato físico com o material.

Q2: A presença de muita poeira pode afetar um transmissor de nível por radar?

A2: Os radares industriais, em geral, apresentam bom desempenho em ambientes poluídos por poeira. No funcionamento prolongado, é essencial considerar o acúmulo na antena, a aderência do material e o impacto da posição de montagem na qualidade do eco.

P3: Por que é 80GHz O radar é frequentemente utilizado em silos de grãos em grande volume?

A3: Com um tamanho de antena semelhante,80GHz O radar geralmente fornece um feixe mais estreito, ajudando a evitar paredes de silos, vigas e outras estruturas internas, ao mesmo tempo que concentra a medição na superfície do material-alvo.

Q4: O radar deve ser instalado no centro do silo?

A4: A posição de instalação deve ser selecionada com base no ponto de enchimento, no ângulo entre o material e a superfície, na geometria do silo e nas características do feixe. O objetivo é obter um eco material real e representativo, reduzindo ao mesmo tempo a interferência proveniente do fluxo de preenchimento e das estruturas fixas.

P5: Por que um silo vazio pode realizar um teste com precisão, mas tornar-se instável após ser preenchido?

A5: Em um silo vazio, o eco principal pode originar-se na base. Após o preenchimento, o alvo passa a ser uma superfície de material inclinada e em constante variação. Devem ser verificados as curvas de eco, a direção de montagem, o fluxo de enchimento e as configurações de processamento de sinal.

P6: É possível que um único transmissor de radar determine o inventário exato de todo um silo?

A6: O radar mede principalmente a altura do material em uma única área. Silos de sólidos em volume de grande porte podem apresentar superfícies inclinadas e irregulares; por isso, cálculos de inventário de maior precisão podem também exigir a geometria do silo, a densidade aparente do material, modelos de pilhas ou múltiplos pontos de medição.

Q7: Um transmissor de nível por radar pode ser conectado a um PLC?

A7: Sim. Dependendo do modelo, podem ser utilizadas interfaces como 4-20mA, HART e RS485 Modbus RTU para integração com PLCs, DCS, RTU s e sistemas de monitoramento remoto.

– Conclusão

Os principais desafios na medição de nível em silos de materiais sólidos em grande volume incluem o amplo intervalo de medição, a presença de poeira, superfícies de material inclinadas, fluxos contínuos de enchimento e estruturas internas fixas. O radar sem contato não requer um elemento de medição mecânico permanentemente imerso no material, podendo ser utilizado para medição contínua de carvão em pó, cimento, calcário, pó mineral, grãos e outros materiais sólidos em estado livre.

Radar de alta frequência, como 80GHz Oferece um feixe relativamente estreito e proporciona flexibilidade de instalação útil em silos e recipientes de grande porte com estruturas internas complexas. A seleção deve, ainda, considerar as propriedades do material, a distância máxima de medição, a presença de poeira, a posição de enchimento, o ângulo de repouso, a geometria do silo e os requisitos relativos a áreas de risco.

Para uma gestão de inventário de maior precisão, a medição de nível em um único ponto deve ser diferenciada do cálculo do volume total ou da massa do silo. METRAVON Os produtos de medição em nível de radar podem ser configurados conforme o alcance do silo, o tipo de material, as condições de poeira e os requisitos de interface de automação, com suporte para sinal 4-20mA e RS485 Modbus RTU para medição contínua de níveis, monitoramento de tendências de inventário, gestão de enchimento e descarga, e controle de processo.