Parámetros de especificación para medidores/transmisores de nivel por radar: constante eléctrica del núcleo, frecuencia de funcionamiento, zona muerta, eco, ángulo del haz y distancia máxima de medición.

Los medidores de nivel por radar permiten la medición de nivel sin contacto en cualquier condición de proceso. El medidor transmite señales de microondas desde arriba hacia el medio, las cuales se reflejan en la superficie. A partir de las señales recibidas, el medidor determina la distancia al medio y calcula una medición de nivel precisa.

Ya sea que sus requisitos de medición involucren líquidos, sólidos, temperaturas altas o bajas, o sustancias corrosivas, los medidores de nivel por radar pueden satisfacer todas sus necesidades de aplicación.

Durante el uso práctico de los medidores de nivel por radar, los usuarios suelen encontrar terminología confusa en el manual de instrucciones. Este artículo le guiará a través de los términos técnicos más frecuentes para facilitar su comprensión.

I. Constante dieléctrica

La constante dieléctrica, o permitividad relativa, es una magnitud adimensional que se representa con la letra griega ε. Representa la relación entre la capacitancia de un condensador que utiliza un material dieléctrico determinado y la del vacío, y sirve como medida de la capacidad de una sustancia para retener carga eléctrica.

En los medidores de nivel por radar, la constante dieléctrica es crucial para determinar el tipo y las propiedades del material medido. Los distintos materiales presentan constantes dieléctricas variables debido a las diferencias en su estructura molecular y composición. En general, los materiales con constantes dieléctricas más altas responden con mayor intensidad a los campos eléctricos, mientras que aquellos con constantes más bajas responden con menor intensidad.

II. Frecuencia de funcionamiento

La frecuencia de funcionamiento de un medidor de nivel por radar se refiere al rango de frecuencias en el que transmite ondas de radar. Los medidores de nivel por radar se pueden clasificar como de alta o baja frecuencia según su frecuencia de transmisión. Los radares de baja frecuencia operan en el rango de 100 MHz a 8 GHz, mientras que las unidades que transmiten por encima de 8 GHz hasta 120 GHz se clasifican como medidores de nivel por radar de alta frecuencia.

En aplicaciones de ingeniería práctica, los medidores de nivel por radar de baja frecuencia se emplean principalmente para medir líquidos y en entornos que requieren rangos de medición reducidos. El radar de alta frecuencia, gracias a ventajas como una mayor potencia de salida, alcanza rangos de medición más amplios y es aplicable a una mayor variedad de condiciones de funcionamiento. Las ondas de radar emitidas por los medidores de nivel de alta frecuencia demuestran un rendimiento de medición superior al del radar de baja frecuencia al medir superficies irregulares como materiales sólidos, polvos y sustancias granulares.

La frecuencia de funcionamiento influye significativamente en el rendimiento y la aplicación de los medidores de nivel por radar, como se demuestra a continuación:

Capacidad de penetración: Cuanto mayor sea la frecuencia de operación, menor será la capacidad de penetración de la onda de radar. Sin embargo, las ondas de radar de alta frecuencia sufren mayor atenuación al atravesar líquidos o materiales sólidos. Por consiguiente, en ciertas circunstancias, los transmisores de nivel de radar de baja frecuencia pueden resultar más adecuados para medir materiales más densos.

Precisión de la medición: Las ondas de radar de alta frecuencia tienen longitudes de onda más cortas, lo que ofrece una mayor precisión en la medición. Por el contrario, las ondas de radar de baja frecuencia pueden ser más susceptibles a las interferencias, lo que podría comprometer la precisión de la medición.

III. Zona ciega

La zona ciega de un medidor de nivel por radar se refiere al área donde las ondas de radar no pueden medirse con precisión, generalmente ubicada cerca de la antena. Este fenómeno se debe a la estructura física del radar y a las características de la propagación de la señal. Específicamente, se manifiesta como la incapacidad de detectar con precisión el objetivo o medir la posición de un objeto dentro de un cierto rango de distancia; la precisión de la medición solo se garantiza una vez que el objeto se encuentra fuera de este rango.

La zona ciega puede deberse a múltiples factores, como las condiciones geográficas, las características de propagación de las ondas electromagnéticas, la velocidad del objetivo y la propia unidad de radar. Esta zona afecta significativamente la precisión de medición de los medidores de nivel por radar, por lo que resulta crucial seleccionar productos con una zona ciega reducida durante la especificación.

A. Ajuste de rango; B. Ajuste de extremo inferior (punto de referencia de 4 mA); C. Ajuste de extremo superior (punto de referencia de 20 mA); D. Banda muerta

Las principales razones de la existencia de puntos ciegos incluyen:

Efecto de campo cercano: En la región de campo cercano adyacente a una antena de radar, las características de propagación de la señal difieren de las de la región de campo lejano. Esto puede provocar atenuación de la señal o reflexiones ambiguas, creando así zonas ciegas.

Diseño de la antena: El diseño y la configuración de una antena de radar influyen en la formación de zonas ciegas. Por ejemplo, ciertas estructuras de antena pueden presentar un haz de radiación más amplio en direcciones específicas, lo que genera zonas ciegas más grandes en esas direcciones.

Ángulo del haz: El ángulo del haz de las ondas de radar también influye en el tamaño de la zona ciega. Un ángulo de haz más estrecho suele generar zonas ciegas más grandes, ya que las ondas de radar son más susceptibles a la obstrucción o interferencia, lo que les impide alcanzar las áreas objetivo.

Interferencias ambientales: El entorno de instalación y operación también afecta las zonas ciegas de los transmisores de radar. Por ejemplo, las estructuras metálicas u otros obstáculos pueden causar reflexiones o atenuación a lo largo de la trayectoria de propagación de la onda de radar, lo que genera zonas ciegas en dichas áreas.

IV. Eco

El principio de funcionamiento de los medidores de nivel por radar se basa en la medición por eco. La señal emitida por el medidor se refleja en la superficie del material, generando una señal recibida. La diferencia de tiempo entre la onda transmitida y la recibida es directamente proporcional a la distancia entre la superficie del material y la antena. Midiendo el tiempo de propagación, se puede determinar la posición y la altura del material.

V. Ángulo del haz

El ángulo del haz es un parámetro clave para evaluar la direccionalidad y el alcance de exploración de un haz de radar. El ángulo del haz de un medidor de nivel de radar, también conocido como ancho del haz de la antena, indica el rango angular de radiación primaria del haz electromagnético emitido por la antena del radar. Este ángulo determina la cobertura espacial y la direccionalidad del sistema de radar.

Cuando el ángulo del haz es pequeño, la direccionalidad del radar es más precisa, con un rango de recepción o transmisión relativamente estrecho; por el contrario, cuando el ángulo del haz es grande, la direccionalidad del radar se vuelve más dispersa, con un rango de recepción o transmisión más amplio.

Un ángulo de haz mayor tiene más probabilidades de encontrar obstáculos, lo que da lugar a ecos falsos.

Un ángulo de haz más estrecho implica menos interferencia.

VI. Rango

El alcance de un medidor de nivel por radar se refiere a la distancia máxima y mínima dentro de la cual puede realizar mediciones efectivas.

Largo alcance: Se refiere a la distancia máxima que puede medir un medidor de nivel por radar. Generalmente, el largo alcance depende de factores como la potencia y la frecuencia de la onda de radar, el diseño de la antena y las condiciones ambientales. Los medidores de nivel por radar con mayor potencia y frecuencia suelen cubrir distancias mayores.

Alcance corto: Se refiere a la distancia mínima que puede medir un medidor de nivel por radar. Dentro del rango operativo del medidor, suele existir una zona ciega de corto alcance donde el sistema de radar no puede determinar con precisión la distancia o la altura de los objetos. El alcance corto se ve afectado por factores como el diseño de la antena, el ángulo del haz y las capacidades de procesamiento de señal del medidor de nivel por radar.

La determinación de los alcances, tanto cortos como largos, es crucial para la aplicación de los medidores de nivel por radar. Al seleccionar e instalar estos medidores, es necesario establecer parámetros adecuados de alcance, tanto cortos como largos, en función de los requisitos reales de la aplicación y las características del escenario, para garantizar que el sistema de radar pueda satisfacer eficazmente las necesidades de medición y monitorización.