Los depósitos y la espuma suelen dificultar la detección fiable del nivel. La tecnología de espectroscopia de impedancia mide la intensidad del campo eléctrico y magnético en una banda de frecuencias entre 50 y 200 MHz. El tipo de fluido, así como las adherencias o la espuma, poseen diversas características eléctricas que se utilizan para la evaluación. Se realizan tres mediciones en cada punto:
Si el fluido está presente, estas mediciones coinciden con el perfil. Si no hay fluido o solo hay residuos, las mediciones no coinciden. Si el perfil medido se encuentra en el rango de conmutación verde, la salida del sensor cambia de estado.
Otros fluidos presentan perfiles diferentes. A través de IO-Link, los valores del fluido en el proceso se pueden evaluar y utilizar para distinguir diferentes materiales, por ejemplo, aceite / agua, leche entera / leche con 2 %, etc.
Particularidades:
Todas las versiones son programables. Están disponibles ajustes predeterminados de fábrica para fluidos a base de agua, fluidos a base de aceite/en forma de polvo y fluidos con alto contenido de azúcar.
El principio de ondas radar guiadas (Guided Wave Radar) utiliza impulsos electromagnéticos en un rango de nanosegundos. Los impulsos electromagnéticos son emitidos desde el cabezal del sensor y guiados a lo largo de la sonda. Cuando el impulso de onda choca con el fluido, se refleja, es captado por la sonda y guiado de vuelta hasta el cabezal del sensor. El tiempo entre el envío y la recepción del impulso (tiempo de vuelo) representa una medida directa de la distancia recorrida.
Debe utilizarse una placa de transmisión metálica de al menos 150 mm² o 150 mm de diámetro para permitir una transmisión suficiente del impulso de onda radar. Si el depósito tiene una tapa metálica, esta puede servir como placa de transmisión.
La superficie de los fluidos a base de aceite no refleja la onda radar tan bien como el agua. Para amplificar y capturar la señal, es necesario utilizar un tubo coaxial.
Cuando se utiliza el tubo coaxial, no es necesaria la placa de transmisión descrita anteriormente, lo que facilita el montaje. Sin embargo, los puentes entre la sonda y el tubo coaxial causados por sólidos, emulsiones, etc., pueden dar lugar a una indicación incorrecta del nivel. El tubo coaxial también se puede utilizar en fluidos a base de agua y se puede acortar en función de la longitud de la sonda.
Particularidades:
La presión hidrostática es la fuerza que ejerce una columna de líquido sobre una superficie. Solo depende de la altura del depósito, por lo que no depende de la forma ni del volumen del mismo. La presión hidrostática puede calcularse mediante la siguiente ecuación:
Si se conoce la densidad y la aceleración por gravedad del líquido, se puede determinar la altura (o el nivel) del líquido mediante la medición de la presión hidrostática.
Una aplicación común con presión hidrostática es la medición del nivel en un depósito cerrado. Para evitar la oxidación del líquido, se puede utilizar un relleno de gas inerte, como p. ej. CO2 en un depósito de cerveza. En este caso, la presión diferencial se puede calcular utilizando dos sensores de presión. El sensor superior mide la presión del gas y el sensor inferior mide la presión del gas más la presión causada por el líquido. La presión del líquido (y, por tanto, el nivel del mismo) es la diferencia entre las dos mediciones.
Los detectores capacitivos detectan cualquier tipo de material con o sin contacto. Los usuarios pueden ajustar la sensibilidad de los detectores capacitivos de ifm para poder detectar líquidos o sólidos también a través de paredes de depósitos no metálicos.
Para poder realizar una correcta detección de nivel utilizando detectores capacitivos, es necesario tener en cuenta lo siguiente:
Los sensores de nivel continuo de las gamas LK y LT de ifm constan de 16 elementos de detección capacitivos dispuestos uno encima del otro.
Cada elemento de detección evalúa su entorno para determinar si está cubierto por el fluido. El microprocesador evalúa los 16 elementos de detección para determinar el nivel.
Las gamas LK y LT disponen de una protección integrada contra el exceso de llenado. El algoritmo para la protección contra exceso de llenado funciona independientemente de la medición de nivel general. Si las salidas no conmutan según lo deseado y el nivel sigue subiendo, la protección contra exceso de llenado fuerza una conmutación de las salidas.
La gama LT también tiene una salida independiente para la temperatura del fluido.
Los sensores ultrasónicos detectan las ondas de sonido reflejadas en la superficie para medir el nivel. La superficie del fluido refleja dichas ondas de sonido y la distancia se calcula mediante la medición del tiempo de vuelo.
A diferencia de los sensores fotoeléctricos, el color, la transparencia y la reflectividad del fluido no son relevantes para la detección.
Los sensores ultrasónicos presentan una gran inmunidad a la humedad y al polvo. La superficie activa vibra a una frecuencia muy alta, reduciendo la acumulación de humedad y polvo antes de que pueda afectar negativamente al rendimiento. Sin embargo, las temperaturas extremas pueden afectar a la precisión, ya que la velocidad del sonido depende de la temperatura.
El sensor de distancia láser O1D y el sensor de visión O3D utilizan la tecnología del tiempo de vuelo PMD para medir la distancia a la superficie del fluido. El método "Time of Flight" mide el tiempo de propagación de la luz hasta la superficie y de vuelta al sensor. A continuación, la señal es procesada por un elemento receptor.
Esta tecnología no es adecuada para la medición de nivel de líquidos claros. Solo puede utilizarse para líquidos y sólidos que no son transparentes.
Los sensores por radar detectan sin contacto el nivel de un fluido. Los sensores de 80 GHz, que funcionan según el método de onda continua de frecuencia modulada (FMCW), envían a la superficie del fluido impulsos electromagnéticos con una frecuencia que cambia constantemente en un rango de 77 a 81 GHz. Los cambios de frecuencia dan lugar a una diferencia de frecuencia entre la señal transmitida y la reflejada. A partir de la diferencia entre la señal entrante y saliente en un determinado momento, el sensor puede calcular la distancia a la superficie del fluido. La tecnología de medición permite una medición de nivel de rápida reacción, fiable y extremadamente precisa.
El tamaño de la antena y la frecuencia son los dos factores fundamentales que determinan el ángulo de apertura y, por tanto, el alcance y la precisión de un sensor por radar. Básicamente se aplica lo siguiente:
Como se ilustra en la imagen, esto significa que la tecnología de alta frecuencia de 80 GHz permite un ángulo de apertura relativamente pequeño con una antena igualmente pequeña.
En la práctica, la fuerte focalización de la señal generada por el escaso ángulo de apertura permite detectar fluidos con una baja constante dieléctrica, ya que la alta focalización aumenta la reflexión hacia el sensor. Además, la alta focalización evita que se detecten obstáculos, como agitadores o cabezales de limpieza por chorro, y que se produzcan interferencias en la señal.
En aplicaciones de detección industrial de nivel, la precisión del rango de medición (hasta el rango milimétrico) es de suma importancia. La precisión de la medición y la resolución de la distancia (es decir, la exactitud con la que se detectan los cambios de nivel) dependen del ancho de banda de las frecuencias emitidas. Por ejemplo, un sensor por radar de 80 GHz que funciona en la gama de frecuencias de 77 a 81 GHz alcanza una precisión 20 veces superior a la de un sensor por radar de 24 GHz. Además, la alta resolución contribuye a separar el nivel de fluido de los reflejos no deseados en el fondo del tanque. Esto permite al sensor medir con precisión el nivel de fluido a lo largo de toda la altura del tanque y minimizar la zona muerta en el fondo del mismo. Dado que la alta resolución además reduce considerablemente la distancia mínima medible, el sensor también detecta el nivel exacto de un tanque completamente lleno.