Cómo funciona la medición de nivel por radar
Tecnología, beneficios y el IIoT
Síntesis
- La medición de nivel puede presentar desafíos significativos: escoger un equipo inadecuado o una configuración incorrecta puede generar ineficiencias operativas y costosas interrupciones.
- Elegir la tecnología adecuada e implantarla correctamente garantiza un proceso estable que opera de manera fiable en segundo plano.
- La tecnología de radar ofrece ventajas significativas y ha ido sustituyendo progresivamente a los métodos de medición alternativos en la mayoría de las aplicaciones.
- Su adopción generalizada se ha visto favorecida por su mayor asequibilidad y su capacidad para ofrecer mediciones de nivel altamente precisas.
- En este artículo se explica cómo funciona la tecnología radar y se señala por qué los equipos de radar conectados al IIoT se han vuelto esenciales para controlar los niveles de líquidos y materiales en la industria moderna.
¿Cómo medir los niveles en los depósitos?
Hoy en día es posible encontrar una amplia gama de modelos que utilizan diferentes métodos para medir el nivel. Determinar cuál es la mejor opción para su proceso depende de sus características y requisitos específicos.
¿Qué tipo de sensor elegir: de presión, hidrostático, capacitivo, por ultrasonidos u de otro tipo? Si bien todos ellos presentan determinadas ventajas, la tecnología de radar destaca por su versatilidad en numerosas aplicaciones. Al integrarse con las capacidades del IIoT, facilita de manera significativa la monitorización y el control.
¿Cómo funciona un radar?
Los transmisores de nivel por radar generalmente operan bajo uno de estos dos principios: tiempo de vuelo (ToF) u onda continua modulada en frecuencia (FMCW). En la siguiente sección se explica cada uno de ellos de forma detallada.
Tiempo de vuelo
En este método, el transmisor de radar calcula la distancia a la superficie del producto mediante la emisión de impulsos que se reflejan y retornan al sensor. La antena recibe la señal reflejada y la transfiere a la electrónica, donde el microprocesador analiza el eco y calcula el tiempo que tarda en volver la señal.
La distancia (D) a la superficie es proporcional al tiempo de vuelo (t) del pulso del radar. El microprocesador utiliza la siguiente fórmula:
D = c · t/2
Donde, c representa la velocidad de la luz.
Una vez que el equipo se encuentra la distancia (D), puede calcular el nivel (L) en función de la distancia en vacío (E):
L = E-D
Onda continua de frecuencia modulada (FMCW)
En este método, el sensor de radar emite una señal de alta frecuencia. Esta frecuencia aumenta con el tiempo y crea lo que llamamos un barrido de frecuencia o barrido de señal. Esta señal se refleja en la superficie del producto y es captada por la antena, que la envía a la electrónica con un retardo de tiempo (t).
La señal recibida presenta una frecuencia distinta a la emitida, y la diferencia (Δf) está relacionada con el perfil del eco reflejado. Se aplica la transformada de Fourier al espectro, como se muestra a continuación:
Onda continua de frecuencia modulada (FMCW)
El equipo determina el nivel calculando la diferencia entre la altura del depósito y la distancia medida. Aunque este método es más complejo que el enfoque ToF, el equipo realiza todos los cálculos internamente, asegurando resultados precisos sin la necesidad de una intervención adicional.
Banda de frecuencias
Es importante conocer las bandas de frecuencia o consultar a un experto para determinar qué opción se adapta mejor a su aplicación. Los sensores de nivel sin contacto se encuentran disponibles en cuatro bandas diferentes, siendo las más comunes las de 6 GHz, 10 GHz y 26 GHz.
Recientemente se han comercializado sensores de radar que operan en la banda de 80 GHz. Ofrecen ventajas significativas en las instalaciones de procesos, especialmente en aquellas aplicaciones donde los transmisores de radar tradicionales necesitan más espacio debido al ángulo de abertura del haz.
¿Qué banda de frecuencia es la mejor para su proceso? La respuesta depende de varios factores específicos de cada aplicación. Para conocerlos, puede realizar una investigación detallada por su cuenta o proporcionar los datos de su proceso a un experto para que le asesore: la primera opción ofrece mayor exhaustividad, mientras que la segunda garantiza rapidez.
Monitorización del nivel IIoT
Los sensores de radar IIoT representan la última generación de equipos compactos de medición de nivel. Modelos como el Micropilot FWR30 de Endress+Hauser están diseñados para instalarse fácilmente en depósitos pequeños y pueden reubicarse según sea necesario.
Esta portabilidad es posible gracias a la alimentación por batería y a la comunicación inalámbrica, lo que permite mover los tanques a cualquier lugar con acceso a Internet sin interrumpir la transmisión de datos.
También incluye otras funciones, como el seguimiento local, la configuración de umbrales mínimo y máximo, y alertas automáticas ante cambios en las mediciones. Estos sensores, que funcionan a 80 GHz, son ideales para contenedores pequeños y proporcionan mediciones fiables y precisas incluso en aplicaciones con limitaciones de espacio.
Los equipos de radar IIoT basados en la nube, como el Micropilot FWR30, pueden configurarse en unos sencillos pasos. Una vez configurados, es posible acceder a los datos de medición desde un smartphone, un portátil o una tableta. Los servicios complementarios, como los que ofrece el ecosistema IIoT de Netilion, proporcionan funciones avanzadas, como tableros de instrumentos, datos históricos, cartografiado, notificaciones y muchas otras opciones.
