Tecnología de radar: resumen de principios, ventajas y aplicaciones

Cómo miden los sensores de radar:
los principios básicos explicados de forma sencilla

El radar, abreviatura de «radio detection and ranging» (detección y localización por radio), se basa en la transmisión y reflexión de ondas electromagnéticas. Un sensor de radar emite una onda electromagnética concentrada que se refleja en los objetos en forma de eco y es evaluada por el sensor. Este principio permite medir con exactitud distancias, niveles de llenado o posiciones. La categoría de radar incluye tanto sensores de radar de haz libre como sensores basados en la tecnología de microondas guiadas, denominados sensores de radar guiado, TDR (Time Domain Reflectometry) o GWR (Guided Wave Radar).

Ejemplo ilustrativo: medición de materiales sólidos con cono de vertido. El ángulo de emisión aumenta considerablemente a medida que disminuye la frecuencia: la tecnología de 80 GHz ofrece la máxima precisión con solo 3°.

Sensores de radar de haz libre 

Funcionan sin contacto y utilizan ondas electromagnéticas que se envían al medio de forma específica a través de antenas especiales. La frecuencia utilizada es un factor de rendimiento fundamental, ya que influye en la precisión y fiabilidad con la que se puede medir el nivel de llenado en los depósitos de proceso o almacenamiento.

Tecnología de alta frecuencia

Los sensores de radar con altas frecuencias, como la tecnología de 80 GHz, pueden fabricarse en un diseño compacto, tienen ángulos de radiación pequeños de hasta 3° y muy buenas propiedades de reflexión. De este modo, proporcionan resultados de medición precisos y fiables, incluso en geometrías de tanques complejas o en conductos y tuberías estrechas.

Aplicaciones típicas

Son ideales para líquidos y materiales sólidos en silos, tanques y contenedores abiertos, especialmente cuando se prefieren las mediciones sin contacto debido a requisitos de higiene o de proceso.

Sensores de radar guiados

En esta tecnología, la señal de alta frecuencia se transmite directamente al medio a través de una sonda guiada, en forma de varilla o cable. La denominada medición TDR o GWR se basa en el principio de la microonda guiada, en la que la sonda actúa como guía de ondas. El contacto directo con el medio ofrece ventajas en aplicaciones complejas: incluso en presencia de espuma, vapor o reflejos débiles, la medición proporciona valores estables y precisos, lo que resulta ideal para condiciones de proceso exigentes.

Tecnología de baja frecuencia

Los sensores de radar guiados suelen funcionar con frecuencias muy bajas (por ejemplo, 1 GHz), lo que los hace especialmente insensibles al polvo, las adherencias, la espuma o el vapor. Esto los hace ideales para aplicaciones con superficies en movimiento o mediciones de capas de separación.

Tipos de sondas adaptables

Las diferentes variantes, como sondas de varilla, sondas de cable o sondas recubiertas (por ejemplo, PA), permiten una adaptación flexible a los requisitos específicos del proceso.

Aplicaciones típicas

Son especialmente adecuados para entornos de proceso exigentes, como silos polvorientos o tanques con medios agresivos.

Medición de capas separadas de líquidos con diferentes valores DK: el pulso de microondas se refleja en la capa superior  (por ejemplo, aceite), la atraviesa y se devuelve al sensor en la capa inferior  (por ejemplo, agua).

Adaptación a diferentes medios

Además de los principios de medición, también se distingue entre las diferentes propiedades de los medios de medición:

Líquidos

La tecnología de radar de 80 GHz ofrece soluciones versátiles para la medición precisa del nivel de líquidos. Las superficies lisas y la alta reflectividad garantizan señales claras y una medición sencilla. El haz estrecho de los sensores de radar de alta frecuencia garantiza una detección precisa incluso en tanques estrechos o con superficies turbulentas.

Materiales sólidos

Debido a las superficies irregulares, la generación de polvo y los conos de descarga, los materiales sólidos plantean mayores exigencias a los sensores. Los modernos sistemas de radar convencen en este sentido por su robusto procesamiento de señales, que proporciona resultados de medición precisos incluso en tales condiciones. La combinación de alta resistencia a la temperatura y la presión, distancia mínima de bloqueo y precisión de medición de hasta ±2 mm hace que esta tecnología sea la opción ideal para silos polvorientos o procesos exigentes con productos a granel.

Ventajas de la tecnología de radar

La medición por radar ofrece numerosas ventajas que la hacen especialmente atractiva para aplicaciones exigentes:

Alta precisión de medición: los sensores de radar proporcionan resultados precisos, incluso en condiciones difíciles, como temperaturas extremas, alta presión o medios agresivos. Esto garantiza un control fiable del proceso y un control de calidad.

Medición por radar: la tecnología de radar se caracteriza por una precisión de medición especialmente alta y permite obtener resultados precisos independientemente del contacto físico con el medio.

Sin mantenimiento: dado que la medición se realiza sin contacto o a través de una línea guiada, el desgaste o las averías mecánicas quedan prácticamente descartados, lo que prolonga la vida útil de los sistemas y minimiza los costes de mantenimiento.

Insensibilidad a la suciedad: los sensores de radar miden de forma fiable, incluso cuando se forma suciedad o adherencias en el sensor. El procesamiento optimizado de la señal filtra las interferencias, por lo que no es necesaria ninguna limpieza.

Independencia de las influencias del proceso y del entorno: la temperatura, la presión, el vacío y condiciones difíciles como la formación de niebla, el viento o la lluvia no afectan a la precisión de la medición. Los sensores proporcionan resultados fiables en todas las condiciones ambientales.

Gran facilidad de uso: la sencilla instalación y la configuración opcional de los sensores, por ejemplo, mediante la aplicación UWT LevelApp, ahorran tiempo y permiten una rápida puesta en marcha y diagnóstico.

Medición en caso de inundación: los sensores de radar permiten una medición segura hasta la antena del sensor, incluso en caso de inundación. No tienen zona muerta, no necesitan fundas protectoras y siguen funcionando incluso en situaciones extremas.

Excelente enfoque de la señal: la tecnología de 80 GHz permite una alineación precisa del haz de radar con el medio que se va a medir. Esto facilita la separación de las señales de medición y las señales interferentes, y hace que la medición sea fácil y precisa incluso en pozos estrechos o con elementos incorporados como tuberías y bombas.

Flexibilidad: la tecnología de radar es extremadamente versátil, desde silos con sólidos y depósitos de líquidos hasta complejas plantas de procesamiento o aplicaciones abiertas como escombreras al aire libre. Esto reduce la necesidad de diferentes tipos de sensores y simplifica la planificación de la planta.

Amplia gama de aplicaciones para los sensores de radar modernos

En resumen, la medición por radar es una tecnología clave indispensable para las industrias de procesos modernas. Combina precisión, fiabilidad y flexibilidad, y ha demostrado su eficacia en todos los sectores:

En la industria alimentaria y de bebidas en aplicaciones higiénicas con leche, zumos, salsas o polvos,

en la industria química con medios agresivos como ácidos o disolventes,

en la industria farmacéutica en aplicaciones estériles como la fermentación o la supervisión de principios activos,

en la industria energética y de suministro con carbón, cenizas, biomasa o lodos,

en el sector medioambiental y del reciclaje para realizar mediciones en silos con residuos o materiales reciclados,

en la industria de la construcción y del cemento para el control del nivel de llenado de cemento, cal o yeso.

en la industria del plástico en granulados y materiales sólidos en secadores o depósitos mezcladores,

en la industria metalúrgica y del vidrio en condiciones de altas temperaturas o polvo,

así como en muchos otros sectores, en los que se requiere una medición de nivel robusta, sin mantenimiento y precisa, desde la industria maderera y papelera hasta la producción de alimentación animal, pasando por la tecnología de agua y aguas residuales. 

Gracias a sus múltiples variantes de diseño, los sensores de radar se pueden adaptar de forma flexible a las condiciones de proceso y aplicaciones más diversas.

En vista de su continuo desarrollo, la tecnología de radar sigue siendo un elemento central para la optimización de procesos, la seguridad operativa y el aumento de la eficiencia en una amplia gama de industrias.