Constante dieléctrica: clave para una medición precisa de nivel continuo
La constante dieléctrica (valor DK, εr) es un parámetro material fundamental en la medición de nivel. Describe la intensidad con la que un medio influye en un campo eléctrico y es determinante para los principios de medición capacitivos, así como para la reflexión de la señal en los procedimientos de radar (FMCW o TDR).
Ya se trate de polvos, granulados o líquidos, el valor DK determina la claridad y estabilidad de la señal de medición y, por lo tanto, la fiabilidad de los niveles registrados.
¿Qué se entiende por constante dieléctrica?
La constante dieléctrica describe la capacidad de un medio para almacenar campos eléctricos o polarizarse. No tiene dimensiones y se expresa en relación con el vacío.
Fórmula para calcular la constante dieléctrica relativa
(permitividad relativa)
- ε = permitividad del material
- ε₀ = constante eléctrica (8,854 · 10⁻¹² F/m)
Cuanto mayor sea εr, mayor será la influencia del material sobre los campos eléctricos, un efecto que desempeña un papel decisivo en la medición del nivel de llenado.
Cómo influye el valor DK en la calidad de la señal en la medición del nivel de llenado
Cuanto mayor sea el valor DK, más notable será el cambio en el campo eléctrico o electromagnético que se utiliza para medir el nivel de llenado.
Esto tiene un efecto positivo en:
- La intensidad de la señal.
- La estabilidad de la medición.
- La detección en presencia de polvo, vapor, elementos incorporados, tuberías o grandes distancias.
Calidad de la señal en función del valor DK
A medida que aumenta el valor DK, la intensidad de la señal aumenta considerablemente, pasando de un eco débil a amplitudes claras
Ejemplos
DK 1,1 → efecto de señal reducido, medición posible, pero exigente en función del proceso
DK 3 → cambio de señal o reflexión claramente más estable
DK 10+ → señales muy claras y alta fiabilidad de medición, incluso en condiciones difíciles
Sensores capacitivos: señal de medición mediante cambio de capacidad dependiente de DK
Los interruptores de nivel puntual capacitivos, como nuestras series y funcionan según el principio del condensador:
Si el nivel de llenado aumenta, el medio desplaza el aire del sensor.
El valor DK aumenta, la capacidad cambia y el sensor detecta el nivel de llenado o el nivel puntual.
Radar: señal de medición mediante reflexión dependiente del DK
La intensidad del eco del radar también se ve influida por el valor DK:
• Valores DK bajos → ecos más débiles.
• Valores DK altos → reflexiones claras.
No obstante, los sensores de radar FMCW modernos, como la funcionan de forma estable a partir de valores ≥ 1,1.
El radar guiado (TDR), como el de la serie es menos sensible al polvo o a las superficies irregulares, pero también en este caso se aplica lo siguiente: un valor DK más alto proporciona señales más claras y estables.
Radar de haz libre: comparación de medios reales
Radar guiado (TDR): para la medición de la capa de separación
En un rango de medición idéntico, el agua genera un eco de radar mucho más fuerte que el EPS debido a su alto valor DK
La curva de la señal muestra dos ecos claros: el nivel de llenado y la capa de separación, debido a los diferentes valores de DK del aceite y el agua, por ejemplo
El resultado: puntos de medición claros, procesos estables y detección fiable, independientemente del principio de medición utilizado.
Valores DK de materiales típicos de la práctica de UWT
Muchos medios industriales difieren significativamente en su permitividad, lo que tiene un efecto directo en el comportamiento de la medición.
| Medio | Valor DK (aprox.) |
| Aire | 1,0 |
| EPS / EPP | 1,1 – 1,3 |
| Granulado plástico | 1,5 – 3 |
| Pellets de madera | ~ 2 |
| Cereales, maíz, soja | 2 – 5 |
| Cemento, cal, yeso | 3 – 6 |
| Café / Cacao en polvo | 2 – 4 |
| Aceites | 2 – 4 |
| Alcohol (etanol) | ~ 25 |
| Leche | 50 – 70 |
| Agua | ~ 80 |
Los valores DK varían en función de la humedad, la temperatura y la densidad; nuestros sensores están diseñados precisamente para estas condiciones reales.
Más valores DK de un vistazo
Para obtener una descripción detallada, consulte nuestro PDF compacto:
El valor DK determina el comportamiento de medición: los diferentes materiales generan señales de medición de diferente intensidad en función de su permitividad
Sensores perfectamente adaptados: para cada medio
Interruptores de nivel puntual capacitivos (Capanivo® y RFnivo®)
• Miden a través del cambio en la distribución del campo eléctrico en el medio.
• Fiables incluso con valores DK bajos a medios (≥ 1,5).
• Diseños flexibles para polvos, granulados, productos pastosos y líquidos, desde contenedores compactos hasta instalaciones industriales.
Sensores de radar (Serie NivoRadar® y NivoGuide®)
• Funcionan incluso con valores DK muy bajos (≥ 1,1) y, al mismo tiempo, se benefician de valores DK más altos gracias a una reflexión más fuerte y señales de medición más claras.
• En los sensores FMCW de haz libre, la calidad del eco aumenta significativamente a medida que aumenta el valor DK, lo que es ideal para grandes alcances, polvo o superficies irregulares.
• Los métodos de radar guiado (TDR) son menos sensibles a las turbulencias superficiales; también en este caso, un valor DK más alto mejora la estabilidad de la reflexión de la señal.
• Por lo tanto, ambas tecnologías son adecuadas, según el modelo, para aplicaciones exigentes en productos sólidos y líquidos.
Curva de eco & diagnóstico con la aplicación UWT LevelApp
La aplicación UWT LevelApp permite el manejo inalámbrico de sensores de nivel como NivoRadar® y NivoGuide®. A través de un dispositivo móvil, se dispone de todos los parámetros del sensor para una puesta en marcha sencilla e intuitiva.
En el marco del diagnóstico del sensor, se muestra claramente la curva de eco. Esta muestra la intensidad de la señal a lo largo de la distancia de medición y hace visibles de forma clara los picos de eco y las posibles interferencias.
De este modo, los datos de nivel y de diagnóstico se pueden evaluar de forma transparente y toda la información relevante se puede consultar cómodamente en cualquier momento a través del smartphone o la tableta, lo que supone una valiosa ayuda para la puesta en marcha, el servicio y el funcionamiento.
Ejemplo de una curva de eco del NivoRadar® NR 7:
El pico de eco claro (verde) marca el nivel de llenado actual y muestra la calidad de la señal a lo largo de la distancia de medición
Los datos de nivel y diagnóstico se pueden evaluar de forma transparente, y toda la información relevante se puede consultar cómodamente en cualquier momento a través del smartphone, lo que supone una valiosa ayuda para la puesta en marcha, el servicio y el funcionamiento.
Nuestro lema: Tecnología. Rendimiento. Colaboración.
Nuestros sensores se han desarrollado para dar soporte a los procesos industriales de forma segura, estable y económica, en todos los sectores y ámbitos de aplicación.
