Tecnologia de radar – Princípios, vantagens e aplicações na visão geral

Como os sensores de radar medem –
os princípios básicos explicados de forma simples

O radar, abreviação de “radio detection and ranging” (detecção e localização por rádio), baseia-se na transmissão e reflexão de ondas eletromagnéticas. Um sensor de radar emite uma onda eletromagnética concentrada, que é refletida pelos objetos como um eco e avaliada pelo sensor. Este princípio permite a medição exata de distâncias, níveis de abastecimento ou posições. A categoria de radar inclui tanto sensores de radar de feixe livre quanto sensores baseados na tecnologia de micro-ondas guiadas, conhecidos como sensores de radar guiado, TDR (Time Domain Reflectometry) ou GWR (Guided Wave Radar).

Exemplo ilustrativo - medição de materiais sólidos com cone de descarga: o ângulo de radiação aumenta significativamente com a diminuição da frequência - a tecnologia de 80 GHz oferece a mais alta precisão com apenas 3°.

Sensores de radar de feixe livre 

Eles funcionam sem contato e utilizam ondas eletromagnéticas que são enviadas especificamente para o meio através de antenas especiais. A frequência utilizada é um fator de desempenho central – ela influencia a precisão e a confiabilidade com que o nível de preenchimento em tanques de processo ou de armazenamento pode ser medido.

Tecnologia de alta frequência

Os sensores de radar com altas frequências, como a tecnologia de 80 GHz, podem ser compactos, têm ângulos de radiação pequenos de até 3° e excelentes propriedades de reflexão. Assim, fornecem resultados de medição precisos e confiáveis, mesmo em tanques com geometrias complexas ou em poços e tubos estreitos.

Aplicações típicas

Eles são ideais para líquidos e materiais sólidos em silos, tanques e recipientes abertos, especialmente onde medições sem contato são preferíveis devido a requisitos de higiene ou de processo.

Sensores de radar guiados

Nesta tecnologia, o sinal de alta frequência é transmitido diretamente ao meio através de uma sonda guiada – na forma de uma haste ou cabo. A chamada medição TDR ou GWR baseia-se no princípio da micro-onda guiada, em que a sonda funciona como um guia de ondas. O contato direto com o meio oferece vantagens em aplicações complexas: mesmo com espuma, vapor ou reflexões fracas, a medição fornece valores estáveis e precisos – ideais para condições de processo exigentes.

Tecnologia de baixa frequência

Os sensores de radar guiados geralmente operam com frequências muito baixas (por exemplo, 1 GHz), o que os torna particularmente insensíveis a poeira, aderências, espuma ou vapor. Isso os torna ideais para aplicações com superfícies em movimento ou medições de camada de separação.

Tipos de sondas personalizáveis

Diferentes variantes, como sondas de haste, sondas de cabo ou sondas revestidas (por exemplo, PA), permitem uma adaptação flexível a requisitos de processo específicos.

Aplicações típicas

Eles são especialmente adequados para ambientes de processo exigentes, como silos empoeirados ou tanques com meios agressivos.

Medição da camada de separação de líquidos com diferentes valores DK: o pulso de micro-ondas reflete na camada superior  (por exemplo, óleo), atravessa-a e é refletido na camada inferior  (por exemplo, água) de volta para o sensor.

Adaptação a diferentes meios

Além dos princípios de medição, também se distingue entre as diferentes propriedades dos meios de medição:

Líquidos

A tecnologia de radar de 80 GHz oferece soluções versáteis para a medição precisa do nível de líquidos. Superfícies lisas e alta refletividade garantem sinais claros e medições fáceis. O feixe estreito dos sensores de radar de alta frequência garante uma detecção precisa, mesmo em tanques estreitos ou em superfícies turbulentas.

Produtos sólidos

Devido às superfícies irregulares, à formação de poeira e aos cones de descarga, os produtos sólidos impõem exigências mais elevadas aos sensores. Os modernos sistemas de radar convencem aqui com um processamento de sinal robusto, que fornece resultados de medição exatos mesmo nessas condições. A combinação de alta resistência à temperatura e pressão, distância mínima de bloqueio e precisão de medição de até ±2 mm torna essa tecnologia a escolha ideal para silos empoeirados ou processos exigentes com produtos sólidos.

Vantagens da tecnologia de radar

A medição por radar oferece inúmeras vantagens que a tornam especialmente atraente para aplicações exigentes:

Alta precisão de medição: os sensores de radar fornecem resultados precisos, mesmo em condições difíceis, como temperaturas extremas, alta pressão ou meios agressivos. Isso garante um controle de processo e um controle de qualidade confiáveis.

Medição por radar: a tecnologia de radar se destaca pela alta precisão de medição e permite resultados precisos, independentemente do contato físico com o meio.

Inexistência de manutenção: como a medição é feita sem contato ou por meio de uma linha guiada, o desgaste ou falhas mecânicas são praticamente impossíveis, o que prolonga a vida útil dos sistemas e minimiza os custos de manutenção.

Insensibilidade à sujeira: os sensores de radar medem com confiabilidade, mesmo quando há sujeira ou resíduos no sensor. O processamento otimizado do sinal filtra as interferências, de modo que não é necessária nenhuma limpeza.

Independência de influências do processo e do ambiente: temperatura, pressão, vácuo e condições difíceis, como neblina, vento ou chuva, não afetam a precisão da medição. Os sensores fornecem resultados confiáveis em todas as condições ambientais.

Alta facilidade de uso: a configuração simples e opcional dos sensores, por exemplo, através do UWT LevelApp, economiza tempo e permite uma rápida colocação em funcionamento e diagnóstico.

Medição em caso de inundação: os sensores de radar permitem uma medição segura até a antena do sensor, mesmo em caso de inundação. Eles não têm zona morta, não precisam de capas de proteção e permanecem funcionais mesmo em situações extremas.

Excelente focalização da sinal: a tecnologia de 80 GHz permite um alinhamento preciso do feixe de radar com o meio a ser medido. Isso facilita a separação dos sinais de medição e interferência e torna a medição fácil e precisa, mesmo em poços estreitos ou com instalações como tubos e bombas.

Flexibilidade: a tecnologia de radar é extremamente versátil – desde silos com sólidos e tanques de líquidos até instalações de processo complexas ou aplicações abertas, como pilhas ao ar livre. Isso reduz a necessidade de diferentes tipos de sensores e simplifica o planejamento da instalação.

Ampla gama de aplicações para sensores de radar modernos

Em resumo, a medição por radar é uma tecnologia essencial para as indústrias de processo modernas. Ela combina precisão, confiabilidade e flexibilidade – e tem se mostrado eficaz em diversos setores:

Na indústria de alimentos e bebidas de forma higiênica com leite, sucos, molhos ou pós,

na indústria química com meios agressivos, como ácidos ou solventes,

na indústria farmacêutica em aplicações estéreis, como fermentação ou monitoramento de princípios ativos,

na indústria de energia e abastecimento em carvão, cinzas, biomassa ou lamas,

na indústria ambiental e de reciclagem para medição em silos com resíduos ou materiais recicláveis,

na indústria da construção e do cimento no controle do nível de abastecimento de cimento, cal ou gesso,

na transformação de plásticos em granulados e produtos sólidos em secadores ou tanques misturadores,

na indústria metalúrgica e vidreira sob altas temperaturas ou condições empoeiradas,

bem como em muitos outros setores, em que é necessária uma medição de nível robusta, livre de manutenção e precisa – desde a indústria madeireira e papeleira, passando pela produção de rações animais, até à tecnologia de água e esgoto. 

Graças às suas diversas variantes de execução, os sensores de radar podem ser adaptados de forma flexível às mais diversas condições de processo e aplicações.

Devido ao seu contínuo desenvolvimento, a tecnologia de radar continua a ser um elemento central para a otimização de processos, segurança operacional e aumento da eficiência em diversos setores industriais.