{"id":47,"date":"2023-08-30T21:53:55","date_gmt":"2023-08-30T21:53:55","guid":{"rendered":"https:\/\/kdk-argentina.com\/blog\/2023\/04\/17\/young-people-do-not-need-shaming-to-get-vaccinated\/"},"modified":"2023-08-31T16:16:03","modified_gmt":"2023-08-31T16:16:03","slug":"medicion_de_nivel_tdr_solidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kdk-argentina.com\/blog\/productos\/sens\/medicion_de_nivel_tdr_solidos\/","title":{"rendered":"Medici\u00f3n de nivel con tecnolog\u00eda de radar por onda guiada. Parte 1: s\u00f3lidos."},"content":{"rendered":"\n
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En este art\u00edculo t\u00e9cnico haremos una introducci\u00f3n a la tecnolog\u00eda de radar por onda guiada para la medici\u00f3n de nivel y profundizaremos en su efectividad en las aplicaciones de s\u00f3lidos.<\/h5>\n\n\n\n
\u00bfQu\u00e9 es realmente un radar?<\/h2>\n\n\n\n
Radar es la abreviatura de \u00abradio detection and ranging<\/strong>\u00bb (detecci\u00f3n y medici\u00f3n de distancias por radio), que se traduce vagamente como \u00abposicionamiento y medici\u00f3n de distancias por radio\u00bb. Las ondas electromagn\u00e9ticas constituyen la base de esta tecnolog\u00eda. Un dispositivo de radar emite una onda electromagn\u00e9tica agrupada que es reflejada por los objetos en forma de eco y, a continuaci\u00f3n, evaluada por el dispositivo seg\u00fan diversos criterios.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Dependiendo de la aplicaci\u00f3n, se puede obtener la siguiente informaci\u00f3n a partir de las ondas reflejadas:<\/p>\n\n\n\n
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El \u00e1ngulo o la direcci\u00f3n con respecto al objeto<\/li>\n\n\n\n
La velocidad de un objeto (efecto Doppler)<\/li>\n\n\n\n
Los contornos de un objeto<\/li>\n\n\n\n
La distancia al objeto<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Este \u00faltimo punto lleva a utilizar tambi\u00e9n la tecnolog\u00eda de radar para determinar los niveles. En las \u00faltimas d\u00e9cadas ha ido adquiriendo cada vez m\u00e1s importancia y se ha ido desarrollando continuamente. En la actualidad, el campo de aplicaci\u00f3n abarca desde sencillas aplicaciones de tanques de almacenamiento hasta complejos contenedores de proceso con los retos m\u00e1s diversos.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
\u00bfC\u00f3mo funciona la medici\u00f3n de nivel con TDR?<\/h2>\n\n\n\n
El principio b\u00e1sico de un sensor de nivel basado en TDR es sencillo. La electr\u00f3nica genera un impulso electromagn\u00e9tico que se acopla a una sonda y se gu\u00eda hacia abajo a lo largo de ella. Cuando la onda choca con la superficie del material, parte de la energ\u00eda se refleja. Esta llamada se\u00f1al de eco tambi\u00e9n es guiada a lo largo de la varilla de vuelta a la electr\u00f3nica, reconocida por \u00e9sta y convertida en una indicaci\u00f3n de nivel mediante una medici\u00f3n del tiempo de recorrid<\/strong>o. El tiempo de tr\u00e1nsito \u201ct\u201d es la diferencia de tiempo entre el impulso emitido y la se\u00f1al de eco recibida. Dado que la velocidad de propagaci\u00f3n de una onda electromagn\u00e9tica en el aire puede equipararse a la velocidad de la luz \u201cc\u201d puede calcularse mediante una sencilla relaci\u00f3n se puede calcular la distancia \u201cD\u201d a la superficie del medio. A continuaci\u00f3n, se determina el nivel de llenado introduciendo la altura del recipiente.<\/p>\n\n\n\n
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\u00bfPor qu\u00e9 la tecnolog\u00eda de radar guiado es tan adecuada para la medici\u00f3n de nivel?<\/h2>\n\n\n\n
Sin embargo, el principio b\u00e1sico, que es f\u00e1cil de entender, se enfrenta a retos mucho mayores en la pr\u00e1ctica industrial. Los gases y vapores superpuestos, las fluctuaciones de temperatura y presi\u00f3n, los movimientos superficiales del medio, as\u00ed como la fuerte generaci\u00f3n de polvo son problemas t\u00edpicos que pueden dificultar la determinaci\u00f3n precisa y fiable del nivel. Incluso en estas dif\u00edciles condiciones, los sensores TDR funcionan de forma fiable y con gran precisi\u00f3n.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
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La velocidad de propagaci\u00f3n y su importancia para la detecci\u00f3n de nivel<\/h2>\n\n\n\n
Un factor decisivo para la precisi\u00f3n de un sensor de radar es, adem\u00e1s de la medici\u00f3n exacta de la duraci\u00f3n de la ejecuci\u00f3n, la velocidad de propagaci\u00f3n de las microondas. Esto depende a su vez de la constante diel\u00e9ctrica del medio portador. Los medidores de nivel radar suelen calibrarse en el medio portador aire, que por definici\u00f3n tiene un valor DK de aproximadamente 1. Este valor cambia ligeramente debido a los gases y vapores que pueden formarse por encima del medio real. Sin embargo, el cambio s\u00f3lo tiene una influencia marginal en la velocidad de propagaci\u00f3n de las microondas. Por lo tanto, la precisi\u00f3n del sensor de radar no se ve afectada. La situaci\u00f3n es similar para los cambios de temperatura y presi\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n
Por ejemplo, una Temperatura de 2000\u00b0C (3632\u00b0F) da lugar a una desviaci\u00f3n de precisi\u00f3n de s\u00f3lo el 0,026%. Incluso presiones de hasta 40 bar \/ 580 psig no tienen ning\u00fan efecto perceptible sobre la velocidad de propagaci\u00f3n de las ondas electromagn\u00e9ticas, lo que garantiza una medici\u00f3n precisa y fiable tambi\u00e9n en este caso. Esta insensibilidad a una amplia gama de retos de proceso convierte a los sensores TDR en un todoterreno universal en multitud de aplicaciones. <\/strong><\/p>\n\n\n\n
La gama de configuraciones abarca desde s\u00f3lidos y l\u00edquidos hasta aplicaciones de alta presi\u00f3n y temperatura. Las capas de interfase tambi\u00e9n pueden medirse f\u00e1cilmente con estos sensores. En el campo de la tecnolog\u00eda TDR, UWT ofrece una amplia gama de versiones que proporcionan la soluci\u00f3n ideal para cada aplicaci\u00f3n y combinan funcionalidad y rentabilidad.<\/p>\n\n\n\n
La pregunta sobre la frecuencia adecuada<\/h2>\n\n\n\n
Con los medidores de nivel por radar, siempre se plantea la cuesti\u00f3n de la frecuencia. Mientras que los sensores de radar de radiaci\u00f3n libre operan a altas frecuencias, actualmente de hasta 130GHz, la tecnolog\u00eda de microondas guiadas utiliza una frecuencia comparativamente baja, de 1 GHz<\/strong>. Hay argumentos a favor de los radares de alta y baja frecuencia. En general, las bajas frecuencias son mucho menos susceptibles a las interferencias relacionadas con el proceso, como la acumulaci\u00f3n, el condensado, el polvo, el vapor o la espuma. <\/p>\n\n\n\n
Todas estas interferencias tienen algo en com\u00fan: aten\u00faan las ondas electromagn\u00e9ticas emitidas, debilitando as\u00ed la se\u00f1al, lo que en \u00faltima instancia puede dar lugar a resultados de medici\u00f3n err\u00f3neos. Esta atenuaci\u00f3n de la se\u00f1al es mucho menos pronunciada con los sensores TDR de baja frecuencia. Por ello, estos sensores se utilizan con gran \u00e9xito para mediciones de determinados medios espec\u00edficos de la industria, en calderas de vapor o en procesos de interfase.<\/p>\n\n\n\n
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\u00bfC\u00f3mo superan los sensores TDR los retos de las aplicaciones de s\u00f3lidos?<\/h2>\n\n\n\n
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Los retos del sector de los s\u00f3lidos son muchos y variados. Los silos altos y estrechos y las grandes distancias de medici\u00f3n, los conos de descarga, las acumulaciones, el polvo, los materiales con valores DK bajos, as\u00ed como las elevadas fuerzas mec\u00e1nicas de tracci\u00f3n plantean retos particulares a la tecnolog\u00eda de medici\u00f3n. Los sensores TDR demuestran ser aut\u00e9nticas robustas soluciones.<\/p>\n\n\n\n
POLVO<\/strong> Si es un poco m\u00e1s desafiante…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Un fastidioso problema cotidiano: \u00a1el polvo! Un compa\u00f1ero familiar tambi\u00e9n en aplicaciones de materiales s\u00f3lidos. En este caso, sin embargo, no se trata tanto de polvo dom\u00e9stico, sino de la formaci\u00f3n de polvo relacionada con el proceso, por ejemplo, durante un proceso de llenado. Sin embargo, los sensores TDR no se dejan impresionar por ello. Los impulsos de microondas de baja frecuencia apenas se ven afectados por el fuerte desarrollo de polvo<\/strong>. Esto garantiza un resultado de medici\u00f3n fiable.<\/p>\n\n\n\n
ADHERENCIA<\/strong> <\/strong>Si es un poco m\u00e1s desafiante…<\/em><\/p>\n\n\n\n
El cemento o la harina son ejemplos cl\u00e1sicos de c\u00f3mo a veces pueden producirse acumulaciones en las piezas que entran en contacto con el proceso en aplicaciones s\u00f3lidas. En los sensores TDR, una de esas piezas en contacto con el proceso es la sonda. Se utiliza una varilla o un cable. Las superficies respectivas est\u00e1n dise\u00f1adas para minimizar la acumulaci\u00f3n de producto. Adem\u00e1s, las respectivas variantes de cuerda pueden recubrirse con un Revestimiento PA. Incluso si se produce alguna acumulaci\u00f3n, los sensores TDR proporcionan resultados de medici\u00f3n fiables debido a la baja atenuaci\u00f3n de la se\u00f1al.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
BAJOS VALORES DK<\/strong> Si es un poco m\u00e1s desafiante…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Una cuesti\u00f3n que siempre se plantea cuando se quiere determinar un nivel con tecnolog\u00eda de radar es el valor diel\u00e9ctrico del medio. Cuanto mayor sea el valor DK, m\u00e1s energ\u00eda reflejar\u00e1 el medio. En consecuencia, la amplitud de la se\u00f1al de eco ser\u00e1 mayor, lo que aumenta la fiabilidad de la medici\u00f3n. Si el valor DK es bajo, se refleja poca energ\u00eda y la mayor parte de la energ\u00eda se irradia a trav\u00e9s del medio hasta el extremo de la sonda.
El final de la sonda se reconoce como un descenso negativo en la curva del eco, a menos que la se\u00f1al ya se haya atenuado completamente con anterioridad. Los valores DK bajos (entre 1,3 y 5) suelen ser caracter\u00edsticos de los s\u00f3lidos. El resultado son d\u00e9biles se\u00f1ales de eco, lo que plantea retos especiales para los sensores TDR. El valor 1,5 se especifica como l\u00edmite en muchas fichas t\u00e9cnicas<\/strong>. Los medios con valores DK m\u00e1s bajos no reflejan la cantidad de energ\u00eda necesaria para el an\u00e1lisis de eco directo. <\/p>\n\n\n\n
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Si el valor cae por debajo del l\u00edmite se utiliza otra caracter\u00edstica f\u00edsica de la tecnolog\u00eda de radar: la relaci\u00f3n entre la velocidad de propagaci\u00f3n y el medio portador. La velocidad de propagaci\u00f3n de los impulsos de microondas emitidos depende del medio portador y de su valor DK. En el aire, con un valor DK de aproximadamente 1, las ondas electromagn\u00e9ticas se propagan a la velocidad de la luz. Como ya se ha mencionado, una gran parte de la energ\u00eda de microondas penetra en materiales con un valor DK bajo. La microonda sigue propag\u00e1ndose en el medio, pero aqu\u00ed a una velocidad de propagaci\u00f3n menor. Este efecto se utiliza para determinar el nivel de materiales con un valor DK muy bajo de forma indirecta a trav\u00e9s de la proyecci\u00f3n del extremo de la sonda.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
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PROYECCI\u00d3N DEL EXTREMO DE LA SONDA<\/strong> Si algo se pierde…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Si se comparan las curvas de eco de un contenedor vac\u00edo y uno lleno, se aprecia una segunda diferencia, adem\u00e1s de la amplitud del eco de nivel. La se\u00f1al del extremo de la sonda aparece m\u00e1s lejos en un recipiente lleno de material que en recipientes vac\u00edos. Esto muestra la dependencia de la velocidad de propagaci\u00f3n y del medio portador. Mientras que en un recipiente vac\u00edo las microondas siempre pueden propagarse en el espacio libre hasta el extremo de la sonda, en un recipiente lleno deben penetrar en el medio para alcanzar el extremo de la sonda.<\/strong> En el interior del medio, la velocidad de propagaci\u00f3n de la onda electromagn\u00e9tica se reduce. Esto hace que el extremo de la sonda parezca estar m\u00e1s lejos de lo que realmente est\u00e1. <\/p>\n\n\n\n
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El software de procesamiento de ecos utiliza este efecto para la determinaci\u00f3n indirecta del nivel. Se utiliza cuando la cantidad de energ\u00eda reflejada por el producto no es suficiente para la evaluaci\u00f3n directa de la se\u00f1al de eco. Esto significa que el nivel puede determinarse incluso si el valor DK cae por debajo del l\u00edmite cr\u00edtico de 1,5. La proyecci\u00f3n del extremo de la sonda ofrece una segunda ventaja \u00fatil que entra en juego durante la puesta en servicio. A menudo, las sondas de varilla o de cable se piden en longitudes est\u00e1ndar, de modo que en realidad son demasiado largas para la aplicaci\u00f3n. En tal caso, pueden acortarse f\u00e1cilmente y su nueva longitud se determina autom\u00e1ticamente con ayuda de la se\u00f1al del extremo de la sonda<\/strong>. Esto suele hacerse con un clic en el m\u00f3dulo operativo. <\/p>\n\n\n\n
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CONO DE DESCARGA<\/strong> Si es un poco m\u00e1s empinado…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Los conos de descarga son un fen\u00f3meno bien conocido en las aplicaciones de materiales a granel. Se forman durante los procesos de llenado y vaciado. Debido a la forma c\u00f3nica de la superficie, pueden producirse p\u00e9rdidas de se\u00f1al y errores de medici\u00f3n. Aqu\u00ed es donde los sensores TDR ofrecen una ventaja decisiva. Como las microondas son guiadas a lo largo de la sonda, se excluye la p\u00e9rdida de se\u00f1al debida a las se\u00f1ales que se reflejan.<\/strong> Esto tambi\u00e9n simplifica el an\u00e1lisis del eco. Adem\u00e1s, debido a la baja frecuencia, las ondas emitidas tienen longitudes de onda relativamente largas (30 cm) cuyo comportamiento de reflexi\u00f3n depende menos de la forma de la superficie del material. <\/p>\n\n\n\n
ALTA TRACCI\u00d3N<\/strong> Si es un poco m\u00e1s pesado…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Cuanto mayor sea el silo, mayores ser\u00e1n las fuerzas que act\u00faen sobre el cable. La fuerza de tracci\u00f3n viene determinada por la altura del silo, su di\u00e1metro y el peso a granel. El dise\u00f1o del acoplamiento, especialmente adaptado al sector de los materiales a granel, en combinaci\u00f3n con un cable de acero estable, hace que los sensores TDR sean especialmente resistentes. Esto significa que pueden actuar sobre el cable fuerzas de tracci\u00f3n de hasta 30 kN. Por tanto, la rotura de la cuerda es imposible. Se ofrece una segunda variante de dise\u00f1o econ\u00f3mico (carga de tracci\u00f3n de 12 kN) para aplicaciones con requisitos de estabilidad menos estrictos.<\/p>\n\n\n\n
ALTOS SILOS<\/strong> Si est\u00e1 un poco m\u00e1s alto…<\/em><\/p>\n\n\n\n
Con una longitud m\u00e1xima de cable de hasta 75 metros los sensores TDR tambi\u00e9n son adecuados para su uso en silos altos<\/strong>. Dado que los impulsos de microondas emitidos se amortiguan menos debido a su baja frecuencia (1GHz), proporcionan una se\u00f1al de medici\u00f3n suficientemente grande incluso a grandes distancias de medici\u00f3n<\/p>\n\n\n\n
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