Medição de nível por radar explicada
Tecnologia, benefícios e IIoT
Resumo
- A medição de nível pode apresentar desafios significativos: Selecionar um equipamento inadequado ou uma configuração incorreta pode levar a ineficiências de operação e interrupções dispendiosas.
- Escolher a tecnologia certa e implementá-la adequadamente garante um processo estável que opera perfeitamente em segundo plano.
- A tecnologia de radar oferece vantagens substanciais e tem substituído progressivamente métodos de medição alternativos na maioria das aplicações.
- Sua ampla adoção tem sido impulsionada pela maior acessibilidade e pela capacidade de fornecer medições de nível altamente precisas.
- Este artigo explora os princípios por trás da tecnologia de radar e examina como os equipamentos de radar habilitados para IIoT se tornaram uma inovação fundamental no monitoramento de nível para ambientes industriais modernos.
Como medir os níveis nos tanques?
O mercado oferece uma ampla variedade de modelos que usam diferentes métodos para medição de nível. Determinar qual opção é melhor para o seu processo depende de suas características e requisitos específicos.
Então, qual tipo de sensor você deve escolher – pressão, hidrostático, capacitivo, ultrassônico ou outro? Cada um tem seu lugar, mas a tecnologia de radar se destaca por sua versatilidade em inúmeras aplicações. Quando combinada com recursos de IIoT, ela simplifica significativamente o monitoramento e o controle.
Como funciona um radar?
Os transmissores de nível por radar geralmente operam usando um dos dois princípios: time-of-flight (ToF) ou onda contínua modulada por frequência (FMCW). A seção a seguir explica cada um deles em detalhes.
Time-of-flight
Com esse método, o equipamento de radar determina a distância até a superfície do produto, emitindo pulsos de radar que refletem a superfície e retornam ao equipamento. A antena recebe o sinal refletido e o transfere para os componentes eletrônicos, onde o microprocessador analisa o eco e calcula o tempo necessário para o retorno do sinal.
A distância (D) até a superfície é proporcional ao time-of-flight (t) do pulso emitido pelo radar. Aqui está a fórmula que o microprocessador usa:
D = c · t/2
Aqui, c representa a velocidade da luz.
Depois que o equipamento encontrar a distância (D), ele pode calcular o nível (L) com base na distância vazia (E):
L = E-D
Onda contínua modulada por frequência (FMCW)
Para este método, o sensor de radar emite um sinal de alta frequência. Esta frequência aumenta com o tempo e cria o que chamamos de varredura de frequência ou varredura de sinal. Esse sinal será refletido da superfície do produto, recebido pela antena e transmitido aos componentes eletrônicos com um atraso de tempo (t).
A frequência recebida difere da frequência emitida, e a diferença (Δf) é proporcional à curva de eco. Ela se aplica a transformada de Fourier para gerar um espectro, como mostrado aqui:
Onda contínua modulada por frequência (FMCW)
O equipamento determina o nível calculando a diferença entre a altura do tanque e a distância medida. Embora esse método seja mais complexo do que a abordagem ToF, todos os cálculos são tratados internamente pelo equipamento, garantindo resultados precisos sem esforços adicionais.
Faixa de frequência
É importante entender as faixas de frequência ou consultar um especialista para determinar qual opção melhor se adéqua à sua aplicação. Sensores de nível sem contato estão disponíveis em quatro faixas diferentes, com a maioria operando em 6 GHz, 10 GHz ou 26 GHz.
Recentemente, sensores de radar com capacidade de 80 GHz chegaram ao mercado. Eles oferecem vantagens significativas para instalações de processo, especialmente em aplicações onde transmissores de radar tradicionais exigem mais espaço devido ao ângulo do feixe.
Qual faixa de frequência é a melhor para o seu processo? A resposta depende de vários fatores específicos da aplicação. Você pode conduzir uma pesquisa detalhada ou fornecer seus dados de processo a um especialista para orientação - a primeira opção oferece rigor, enquanto a segunda garante velocidade.
Monitoramento de nível com IIoT
Os sensores de radar IIoT representam a nova geração de equipamentos compactos de medição de nível. Modelos como o Micropilot FWR30 da Endress+Hauser são projetados para facilitar a instalação em tanques pequenos e podem ser realocados conforme necessário.
Essa portabilidade é possibilitada pela alimentação por bateria e pela comunicação sem fio, permitindo que os tanques sejam movidos para qualquer local com acesso à internet enquanto mantêm a transmissão contínua de dados.
Recursos adicionais incluem rastreamento local, limites mínimos e máximos configuráveis e alertas automáticos quando as medições mudam. Operando a 80 GHz, esses sensores são ideais para pequenos contêineres, fornecendo medições confiáveis e precisas mesmo em aplicações com espaço limitado.
Equipamentos de radar IIoT baseados em nuvem, como o Micropilot FWR30, podem ser configurados em apenas alguns passos simples. Uma vez configurados, todos os dados de medição são acessíveis a partir de um smartphone, laptop ou tablet. Serviços complementares, como os fornecidos pelo , oferecem recursos avançados, incluindo painéis, dados históricos, mapeamento, notificações e muito mais.
