*Por Víctor M. Hernández Bernal, Gerente de Producto para Endress + Hauser

La tecnología de radar en general se ha introducido en la industria de procesos como una tecnología de medición que utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia que no están siendo influenciadas por la fase gaseosa por la que atraviesa y las condiciones de temperatura y presión en los recipientes de proceso. A medida que los procesos se vuelven más extremos en cuanto a temperatura y presión, es hora de observar más de cerca el comportamiento del radar en aquellas aplicaciones críticas y las soluciones disponibles en el mercado que superan los obstáculos.

Señales de radar

Todas las tecnologías de radar disponibles en el mercado que se utilizan para medir el nivel utilizan el principio de «Tiempo de vuelo». Esto significa que el dispositivo de medición de radar mide el tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción de un impulso que consiste en un paquete de ondas electromagnéticas de alta frecuencia. La frecuencia de las ondas varía entre 1 GHz para dispositivos de onda guiada y 6 y 26 GHz para radares de espacio libre.

Velocidad de las señales de radar

Las señales de radar viajan a la velocidad de la luz cuando viajan a través de un vacío. Sin embargo, esta velocidad puede verse afectada cuando no se viaja a través de un vacío. La presión y la temperatura de un líquido o fase gaseosa específica influyen en la velocidad de las señales del radar. La cantidad de influencia depende de cuán polarizados estén esos gases; en otras palabras, cuánto cambia la constante dieléctrica. Los vapores de hidrocarburos muestran poco efecto incluso en condiciones de proceso a alta temperatura y alta presión. Pero un vapor polar alto lo hace. El Dc (constante dieléctrica) de vapor a 212 ° F es 1.005806. Pero a 691 ° F ya es 3.086.

El cambio en la velocidad de las señales de radar viaja a través del vapor.

En una aplicación de vapor típica, el nivel del agua en un condensador o caldera es de suma importancia. Los dispositivos de medición por radar se utilizan cada vez más en estas aplicaciones críticas. Ofrecen una excelente alternativa con diagnósticos avanzados e insensibilidad a la acumulación y las fluctuaciones de temperatura que molestan a los que muestran errores significativos, especialmente debido a un cambio en la densidad del agua y la evaporación en la pata de compensación.

El vapor es un gas altamente polar, lo que significa que la velocidad de las señales de radar en aplicaciones de vapor de alta presión y temperatura están sujetas a una reducción de la velocidad. En una caldera, por ejemplo, esto lleva a una lectura de nivel de agua más baja de lo que realmente existe. Esto puede ser peligroso e influye en el rendimiento de las calderas y provoca una reducción en la calidad del vapor. El error puede ser fácilmente tan grande como 30-40% dependiendo de la presión y la temperatura del vapor y la distancia desde el lanzamiento de la señal hasta el nivel de agua real.

La forma más sencilla (pero no la mejor) de superar este problema es colocar un desplazamiento fijo en el dispositivo de medición, simplemente ingresando la temperatura o la presión y haciendo que la unidad de radar calcule el “desplazamiento”. El problema al hacer eso es que habrá grandes «errores» durante el inicio de una instalación. Las condiciones normales de funcionamiento aún no se han cumplido.

y así la unidad estará sobre compensada. También se podría programar una tabla de compensación en un DCS o PLC y conectarla a un transmisor de presión o temperatura.

El camino correcto – compensación dinámica «incorporada»

El método más preciso es a través del circuito de compensación dinámica en un radar de onda guiada Levelflex. Se usa una señal de referencia a una distancia conocida para compensar el retraso en la velocidad de la señal del radar que mide el nivel del agua. Esto se hace dinámicamente, por ejemplo, cuando la señal de pulso de referencia muestra un pequeño cambio en el tiempo, la señal de nivel será compensada por este pequeño cambio. A la inversa, si la señal de referencia muestra un cambio grande, entonces la señal de nivel será compensada por este cambio grande.

Conclusión

El uso de señales de radar en aplicaciones de alta temperatura y alta presión en gases especialmente polares no es tan simple como parece. En estas condiciones, la velocidad de las señales de radar puede cambiar y causar grandes errores de medición. Un radar de onda guiada Endress + Hauser Levelflex ofrece una solución única para compensar los cambios en la velocidad de la señal del radar, ofreciendo tranquilidad y confianza en la precisión de la medición de su proceso de nivel.

*Mtro. Víctor M. Hernández Bernal, Ingeniero en Control y Automatización del Instituto Politécnico Nacional de la ESIME, cuenta con una Maestría en Administración de Negocios; cursó diversos estudios avanzados en Metrología, medición de nivel en Alemania, México y Estados Unidos. Actualmente se desempeña como Gerente de Producto para Endress + Hauser.