Para medir estos niveles se utilizan hace años radares de alta precisión con tecnología de modulación de frecuencia continua, FMCW (Frecuency Modulated Continuous Wave).

Por otra parte, la tecnología de radar de pulsos también se utiliza hace años en la industria de procesos obteniendo precisiones del orden de 3mm. Esto es insuficiente para los requerimientos de medición de combustible. Esta limitación impulsó la necesidad de invertir en mejorar esta tecnología de modo de obtener mejores precisiones y poder competir con radares del tipo FMCW.

Como resultado de este mejoramiento, se consiguió igualar los niveles de precisión logrados utilizando FMCW y además una serie de ventajas adicionales. Una de las principales características del radar de pulso es, como su nombre lo indica, transmitir pulsos. Esto es una importante ventaja, ya que el hecho de generar pulsos implica una reducción importante en el consumo de energía. Esta reducción es tan importante, que se ha logrado acotar estos niveles de energía de modo que una alimentación del tipo intrínsecamente segura sea suficiente para energizar el radar. Este hecho se ha convertido en un factor decisivo al distinguir ambas tecnologías.

Ventajas del radar de pulso

Tanto el método FMCW como el de pulsos, garantizan precisiones mejores que 1mm en un amplio rango de temperatura. Sin embargo, el radar de pulsos no requiere compensación de temperatura.

El método FMCW requiere la estabilización de la temperatura del oscilador, lo que es relativamente costoso y se logra generalmente por medio de un calefactor ubicado en el interior del radar.

El método de pulso, en cambio, no requiere esta compensación por lo que existe un ahorro durante la operación del radar, debido al menor consumo de energía (320mW). Además, en caso de utilizar UPS para los equipos, la potencia requerida es considerablemente menor.

Funcionamiento del radar de pulso con evaluación de fase

El radar transmite un pulso electromagnético con una banda y frecuencia definidas que es transmitido, reflejado en la superficie del producto y nuevamente recibido en el radar. El tiempo de tránsito del pulso, permite calcular la distancia entre el sistema de medición y la superficie del producto (ver figura 1).

Figura 1.

Para determinar el tiempo de tránsito se utilizan cronómetros de precisión, gracias a los cuales se logra analizar el pulso reflejado en el producto con respecto al pulso originalmente transmitido. Además, se compara el pulso reflejado con respecto al pulso emitido, del cual se guarda una copia en la memoria del radar (ver figura 2).

Figura 2.

Posteriormente, se mide y compara el desfase entre la señal transmitida y la señal recibida. Esta comparación se denomina evaluación de fase (ver figura 3). Gracias a la evaluación de fase, se logra reducir el error de 3mm de los radares de pulso tradicionales a errores del orden de 0,5mm.

Figura 3.

Tipos de radares para medición de combustible

Existen dos modos de propagación: el modo elíptico y el modo circular.

El modo elíptico se utiliza en radares de libre propagación, ya que es el más adecuado para viajar por el espacio sin perder sus características de velocidad o forma. Cada modo utilizado tiene una velocidad característica y si el modo original es perturbado cambiará su velocidad y, por ende, la precisión de la medición.

El modo circular se utiliza en estanques que cuentan con tubos de calma. Este modo es ideal para medir en estos tubos, debido a que su forma se adapta a la del tubo. Sin embargo, si el tubo no está presente o cuenta con variaciones de diámetro, la señal se deformará cambiando su velocidad. La señal con modo circular se obtiene gracias a la geometría de la antena utilizada.

La antena consta de una serie de pequeñas subantenas ubicadas en una configuración circular que al operar en conjunto forman un pulso de energía circular (ver figura 4).

El pulso de energía circular llena completamente el tubo, concentrándose la mayor parte de la energía entre el centro y la pared.