Misuratore di livello radar a 80 GHz

Il radar è la tecnologia di livello che funziona quando la superficie non si vede. Misura con le microonde e non con il suono, per cui vapore, sbuffi di condensa, uno strato termico, polvere e schiuma che disturberebbero un impulso acustico lo attraversano quasi senza effetti. È per questo che è la risposta giusta per un vaso di processo caldo, un silo polveroso e un idrometro all’aperto, ed è per questo che tra le due opzioni senza contatto è di norma la più costosa.

La gamma dietro questa pagina porta quel principio su tre disposizioni d’antenna diverse, perché ciò che cambia tra un’applicazione e l’altra non è l’idea ma il modo in cui il segnale viene consegnato.

A cosa servono le tre serie

La serie ad alta frequenza irradia a 80 GHz, una lunghezza d’onda abbastanza corta da risolvere bersagli piccoli e da essere concentrata in un fascio stretto. È questa combinazione a renderla utilizzabile su un silo alto dove la superficie è lontana, e su un vaso con un ostacolo vicino all’antenna che un fascio più largo colpirebbe leggendo quello invece della superficie. Il fascio più stretto della gamma è indicato in 3°, e un modello raggiunge una distanza morta di 8 cm, che è ciò che consente di continuare a misurare subito sotto lo strumento.

La serie a bassa frequenza usa antenne molto più grandi per lo stesso lavoro ed è descritta per liquidi in serbatoio, compresi quelli fortemente corrosivi dove il materiale dell’antenna va scelto in funzione del mezzo. La serie a onda guidata rinuncia del tutto all’irradiazione in spazio libero: il segnale corre lungo un’asta o un cavo che scende dentro il liquido, quindi il percorso è fissato e i problemi che affliggono un fascio in aria aperta spariscono con il fascio. È la serie che raggiunge la temperatura di processo più alta della gamma.

Come scegliere tra le serie

La prima domanda non è il campo ma il percorso. Uno strumento in spazio libero ha bisogno di una linea sgombra dall’antenna alla superficie, quindi se c’è schiuma, condensazione intensa, un vaso stretto, un agitatore nel fascio o un processo tanto caldo da disturbare l’antenna, la risposta è la serie a onda guidata. Dove il percorso è sgombro, la scelta tra alta e bassa frequenza è soprattutto una questione di distanza e di dimensione del bersaglio: la serie ad alta frequenza risolve bersagli più piccoli e può essere puntata con più precisione, il che conta su un vaso alto o ostruito, mentre la serie a bassa frequenza è la strada più semplice quando la superficie è vicina e il fascio ha spazio.

Campo e accuratezza restringono poi il modello e non la serie, e entrambi sono dati per modello nel materiale perché l’antenna e il mezzo cambiano ciò che è ottenibile. La descrizione generale dichiara anche un’accuratezza dello 0,1%, che è un valore diverso dai millimetri riportati per modello e che il materiale non concilia; i valori per modello sono quelli su cui lavorare.

Condizioni di processo e parti a contatto

Pressione e temperatura decidono il modello più spesso di quanto non faccia il campo. Sull’intera gamma la pressione va da un riferimento all’atmosfera sui modelli destinati a vasi aperti fino a 4 MPa su quelli costruiti per il servizio in pressione, e la temperatura dall’ambiente sui modelli a 80 GHz fino a 250 °C sulla serie a onda guidata. Un vaso di processo con sopra sia pressione sia temperatura ha quindi una lista di candidati più corta di quanto non suggerisca il solo campo di livello.

Le parti a contatto seguono il mezzo. Le antenne sono offerte in forma a stelo, a corno, a cavo e sigillata resistente alla corrosione, e la flangia e il corno della serie ad alta frequenza sono in acciaio inox. Dove il mezzo è aggressivo, il materiale dell’antenna e la sua sigillatura sono ciò che decide se lo strumento sopravvive, e il materiale offre una forma di antenna resistente alla corrosione esattamente per questo caso.

Installazione e i due errori da evitare

Due errori spiegano la maggior parte delle installazioni radar che non funzionano, e il materiale li riporta entrambi. Il primo è un livello che sale dentro la distanza morta: vicino all’antenna lo strumento non riesce a separare la propria trasmissione dall’eco di ritorno, quindi il livello massimo che il vaso può raggiungere deve restare sotto quella banda. Il secondo è un ostacolo dentro il fascio. Il segnale è irradiato a cono, e tutto ciò che sta dentro quel cono - una tubazione di riempimento, una scala, una serpentina di riscaldamento, la parete di un vaso stretto - restituisce un’eco che può arrivare prima dell’eco della superficie. L’istruzione del materiale è di conseguenza di tenere il fascio sgombro e di orientare la faccia dell’antenna perpendicolare alla superficie, con il piano di riferimento preso alla faccia inferiore della filettatura o alla superficie di tenuta della flangia.

Limiti di misura e criteri di scelta

I limiti appartengono alla tecnologia e non alla gamma. Il radar misura alla prima riflessione intensa del suo fascio, quindi uno strato di schiuma può essere letto come superficie se è abbastanza denso, e un mezzo con costante dielettrica molto bassa riflette poco e può restituire un segnale troppo debole per essere risolto. Nessuno dei due è un difetto: sono le condizioni in cui un altro principio è la risposta migliore, ed è per questo che il confine tra radar e gli ultrasuoni si traccia in funzione dell’atmosfera sopra il mezzo, e il confine tra radar e una sonda bagnata si traccia in funzione di ciò che c’è dentro il vaso.

Il materiale lascia inoltre alcuni valori indeterminati, e qui sono elencati invece che coperti. Il grado di protezione varia per modello, la tensione di alimentazione è dichiarata per soli due modelli, la temperatura di processo manca per gran parte della serie a bassa frequenza e ad alta frequenza, e a un modello sono attribuiti due campi diversi in punti diversi dello stesso documento. Sono registrati come domande e non risolti qui, perché risolverli per inferenza metterebbe un numero non verificato in una scheda tecnica.

Ordine

Gli elementi che determinano la risposta sono l’altezza e il diametro del vaso, il livello massimo e quello minimo, il mezzo e se è un liquido, una polvere o un solido, il vapore, la polvere, la schiuma e la condensazione sopra la superficie, la pressione e la temperatura di processo, cosa c’è dentro il vaso e quanto spazio ha l’antenna fino alla parete, l’attacco di processo che il vaso offre, l’uscita necessaria e chi la leggerà, e se la lettura deve essere visibile sul vaso o basti come segnale. Un disegno del vaso con sopra pressione e temperatura risponde alla maggior parte di queste domande, ed è il singolo elemento più utile in una richiesta. Quantità, destinazione e data di consegna richiesta la completano.