giovedì, 4 Giugno 2020

Endress Hauser: misurare il livello radar dall’esterno di un serbatoio

Molto spesso il costo dell’installazione meccanica ed elettrica di un sensore è paragonabile al costo dello strumento stesso, in alcune applicazioni è possibile ridurre in maniera significativa i costi di installazione semplicemente posizionando il misuratore di livello al di sopra del serbatoio senza effettuare nessuna modifica meccanica.

Per capire meglio come questo è possibile, dobbiamo entrare nel dettaglio sul principio di funzionamento di una misura di livello radar. Un radar a spazio aperto emette un’onda elettromagnetica ad una determinata frequenza in funzione del modello, quando l’onda incontra una superficie in grado di rifletterla, torna al sensore che la elabora calcolando il “tempo di volo” o lo “shift in frequenza” ricavando così la distanza percorsa e conseguentemente il livello del prodotto nel serbatoio.

Endress Hauser livello radar
Il sensore standard per la misura di livello nei liquidi in condizioni estreme con tecnologia da 80 GHz

La riflessione dell’onda elettromagnetica è funzione della costante dielettrica (o permettività elettrica) del prodotto, maggiore è questa grandezza maggiore sarà la quantità di energia che verrà riflessa. Questo parametro è fondamentale per capire se lo strumento può essere montato esternamente al serbatoio oppure no. Solitamente viene preso come riferimento il valore di costante dielettrica del vuoto (ε0 = 1), dove non c’è nessun impedimento alla propagazione dell’onda elettromagnetica, mentre materiali come acciaio, acqua (ε = 80) non vengono attraversati quasi per nulla. Esistono invece dei materiali, tipo plastiche, vetroresina, PE, HDPE, vetro che presentano valori di costanti dielettrica compresi tra 1.8 e 2.5 lasciando passare gran parte dell’energia che viene emessa dal sensore. Per questa ragione fisica i serbatoi costruiti con materiale plastico vengono attraversati dall’onda elettromagnetica e quindi sono possibili delle applicazioni come le seguenti senza perdere accuratezza ed affidabilità, risparmiando sull’installazione meccanica.

Endress Hauser misurazioni
Montaggio del sensore dall’alto

Un’altra ragione per cui si preferisce avere una separazione fisica tra sensore e processo è quella per cui il processo può influenzare negativamente la misura (per esempio depositi, sporcizia eccessiva del sensore) o per ragioni di manutenzione non si desidera avere il sensore direttamente affacciato. Per ottemperare a queste richieste è necessario isolare il processo tramite una lastra/specula con bassa constante dielettrica (PTFE, vetro) e installare il sensore direttamente sopra di essa. Possibilmente è consigliato inclinare la specula di circa 45° in modo da ridurre a zero i disturbi e le riflessioni causate da essa.

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