Che cos'è un misuratore di livello radar
Un misuratore di livello radar invia microonde verso la superficie di un liquido o di un solido e misura il tempo del ritorno. Poiché il tempo di volo è convertito in una distanza e la geometria del serbatoio in un livello, lo strumento misura senza toccare il contenuto. È questo a renderlo la risposta pratica nei serbatoi che contengono materiale corrosivo, igienico, viscoso o caldo, e nei silos dove la polvere metterebbe fuori gioco un dispositivo ottico o meccanico.
Il radar non è disturbato da ciò che disturba le onde sonore. Vapore, gas, stratificazione di temperatura e in larga misura la pressione atmosferica non cambiano la velocità della misura come cambiano quella del suono, ed è per questo che il radar ha sostituito gli strumenti a ultrasuoni in molti compiti su vapore e condensa. Ciò che lo influenza è quanta energia a microonde ritorna indietro, e questo dipende soprattutto dalla costante dielettrica del materiale e dalla condizione della sua superficie.
Due famiglie sono di uso comune. Il radar a spazio libero irradia da un'antenna montata sul tetto del serbatoio e non tocca nulla. Il radar a onda guidata invia invece il segnale lungo una sonda che scende nel prodotto, cosa che si addice ai mezzi a bassa costante dielettrica, ai serbatoi stretti e alle superfici agitate, al costo di una sonda a contatto che il processo può ricoprire o sporcare.
Come misura un misuratore di livello radar
Lo strumento misura un tempo di volo. Un impulso breve o una spazzolata di frequenza è trasmesso, riflesso dalla superficie e ricevuto, e il tempo trascorso dà la distanza. Il livello consegue da quella distanza e dalla posizione nota del piano di riferimento, ed è per questo che l'altezza del serbatoio e le dimensioni dell'attacco fanno parte della specifica e non sono dettaglio di cantiere.
L'intensità dell'eco dipende dal contrasto di costante dielettrica tra il materiale e lo spazio sopra di esso. Un materiale ad alta costante dielettrica riflette con forza ed è facile da vedere. Un materiale a bassa costante restituisce poca energia, quindi la scelta si sposta verso una sonda a onda guidata o verso un'antenna più focalizzata, e verso l'impegnarsi che più energia trasmessa possibile raggiunga la superficie.
L'altra metà del problema è tutto il resto che sta nel serbatoio. Una pala dell'agitatore, una serpentina di riscaldamento, un deflettore, un getto di riempimento e la condensa sull'antenna producono riflessioni proprie, e un ricevitore non distingue un'eco falsa da una reale soltanto dall'intensità. L'analisi della curva di eco e la sua mappatura sono ciò che le sopprime, e funzionano al meglio quando chi installa sa cosa c'è nel vaso. È per questo che le dotazioni interne appartengono alla richiesta.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Principio di misura | Radar a spazio libero oppure radar a onda guidata | Se lo strumento tocca il mezzo e quanto bene sopporta le riflessioni deboli, la schiuma e il movimento della superficie. |
| Forma dell'antenna o della sonda | Antenna a tromba, a lente, a barra e a cavo, in dimensioni diverse | L'angolo del fascio, e quindi quanta parte della struttura interna del serbatoio cade dentro il fascio e può creare un'eco falsa. |
| Banda di frequenza | Le bande radar offerte dalla famiglia di strumenti | Quanto stretto può essere il fascio con una data dimensione dell'antenna, cosa che conta sui vasi alti o ostruiti. |
| Uscita e protocollo | 4-20 mA, HART, Modbus e altri bus | Cosa legge il livello, e se lo strumento può essere configurato e diagnosticato da remoto. |
| Alimentazione e cablaggio | A due fili alimentato dal circuito, oppure a quattro fili con alimentazione separata | Se il circuito esistente può alimentare lo strumento e quanto cablaggio richiede l'installazione. |
| Attacco di processo e materiali | Raccordo filettato, flangiato o igienico, e i materiali a contatto | Adattamento meccanico, modo di tenuta e compatibilità con il mezzo e con la pulizia. |
| Involucro e classificazione d'area | Materiale del corpo, grado di protezione, omologazione per aree a rischio di esplosione, esecuzione igienica | Dove lo strumento può essere installato e se può essere lavato o sottoposto a pulizia in circuito. |
| Configurazione e visualizzazione | Display integrato, configurazione remota, oppure accesso via software o wireless | L'impegno della messa in servizio, e se qualcuno deve leggere un valore presso il vaso. |
Come scegliere un misuratore di livello radar
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Costante dielettrica del materiale | Fissa quanta energia ritorna e quindi se un'antenna a spazio libero riesce a vedere la superficie | Indichi il nome del prodotto e, dove è nota, la sua costante dielettrica. Non dia per scontato che un materiale rifletta bene perché appare solido. |
| Escursione di misura, distanza morta e livello più basso | L'estremo superiore e quello inferiore del campo utilizzabile sono fissati dall'antenna e dall'attacco, non dall'altezza del serbatoio da sola | Indichi l'altezza del serbatoio e i livelli minimo e massimo che devono davvero essere misurati, non soltanto le dimensioni del vaso. |
| Geometria del serbatoio e dotazioni interne | Agitatori, serpentine, deflettori e punti di riempimento riflettono tutti, e al ricevitore va detto cosa ignorare | Invii un disegno del vaso e dei suoi interni e indichi da dove entra la linea di riempimento. |
| Condizione della superficie | Schiuma, onde, condensa e depositi cambiano insieme l'eco e la capacità dell'antenna di trasmettere | Descriva cosa fa la superficie in servizio, compreso durante il riempimento e in un eventuale compito che genera schiuma. |
| Atmosfera sopra il prodotto | Vapore, polveri, e la pressione e la temperatura nello spazio sopra il liquido o il solido agiscono sull'antenna e sulla tenuta | Indichi il vapore o la polvere presente, e la pressione e la temperatura nello spazio dei vapori. |
| Attacco di processo e materiali | Fissa l'adattamento meccanico e la compatibilità, e spesso la dimensione dell'antenna che passa fisicamente dall'attacco | Indichi dimensione e norma dell'attacco e il materiale di costruzione del serbatoio. |
| Uscita, alimentazione del circuito e integrazione | Il circuito esistente e il sistema che riceve decidono l'uscita e la disposizione del cablaggio | Dica cosa legge il livello e se il circuito può alimentare lo strumento. |
| Pulibilità e classificazione dell'area | Cambiano il corpo e l'attacco, e in un compito igienico anche la superficie dell'antenna | Indichi i requisiti di pulizia in circuito e la classificazione dell'area. |
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un misuratore di livello radar si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue dal radar |
| Misuratori di livello a ultrasuoni | Usa il suono invece delle microonde e di solito costa meno. La velocità del suono cambia con la temperatura, la composizione dei vapori e la pressione, quindi vapore, stratificazione e vuoto peggiorano la lettura in modi che non toccano il radar. Dove nulla di tutto questo è presente, l'ultrasuoni è spesso la scelta che costa meno. |
| Trasmettitori di livello radar | Lo stesso principio radar applicato lungo una sonda invece che attraverso l'aria, cosa che stabilizza la lettura sui prodotti a bassa costante dielettrica, nei vasi stretti e sulle superfici in agitazione. Richiede una sonda a contatto con il prodotto, quindi rivestimento e imbrattamento diventano nuove considerazioni. |
| Sensori di livello capacitivi | Misurano la variazione di capacità man mano che il prodotto sale tra la sonda e la parete. Semplici e di costo contenuto, e praticabili anche a basse costanti dielettriche, ma la lettura dipende dalle proprietà del prodotto, quindi un cambiamento di mezzo o di contenuto d'umidità di solito significa una nuova taratura. |
| Trasmettitori di livello idrostatici | Ricavano il livello dalla pressione della colonna di liquido. Semplici, di comportamento noto e di costo contenuto, ma la risposta è in realtà una pressione, quindi un cambiamento di densità cambia il livello indicato, e la disposizione si addice ai serbatoi aperti piuttosto che ai vasi in pressione. |
| Sensori di livello a galleggiante | Un galleggiante meccanico che segue la superficie, senza bisogno di alimentazione e con un'indicazione diretta. Affidabile nei liquidi puliti, ma le parti in movimento si consumano e si inceppano, e i prodotti viscosi, che rivestono o con particelle in sospensione lo vanificano. |
| Interruttori di livello | Riferiscono che un punto è stato raggiunto invece di misurare dove sta il livello. Le interblocche e gli allarmi di livello alto vogliono di solito un interruttore, spesso insieme a uno strumento continuo e non al posto di esso. |
Il radar e l'ultrasuoni sono le due famiglie senza contatto, e la differenza tra loro riguarda quasi soltanto cosa c'è nello spazio sopra il prodotto.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Mezzo, e sua costante dielettrica dove nota
- Altezza del vaso e livelli minimo e massimo da misurare
- Forma del vaso e dotazioni interne: agitatore, serpentine, deflettori, punto di riempimento
- Condizione della superficie: schiuma, turbolenza, condensa, depositi
- Vapore, polveri, pressione e temperatura nello spazio sopra il prodotto
- Tipo, dimensione e materiale dell'attacco di processo
- Uscita e protocollo, e l'alimentazione disponibile sul circuito
- Se sono richiesti la pulizia igienica in circuito o un'omologazione per aree a rischio di esplosione
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
