La mayoría de los nuevos equipos de radar que miden el nivel se basan en el principio de "tiempo de retorno de la señal". Esto significa que el equipo mide el tiempo transcurrido desde la emisión de un impulso hasta la recepción del mismo, consistiendo este último en un paquete de ondas electromagnéticas de alta frecuencia. La frecuencia de dichas ondas está comprendida entre 1GHz, la frecuencia correspondiente a equipos de ondas guiadas, y 6 a 26 GHz, que son las frecuencias de onda de radar en el espacio libre.

Velocidad de las señales de radar

Radar de onda guiada con compensación de fase gaseosa en el depósito de una caldera.

Las señales de radar se propagan a la velocidad de la luz cuando lo hacen por el vacío. No obstante, las características del medioambiente -como por ejemplo la presión y la temperatura de una fase líquida o gaseosa determinada- afectan a la velocidad de propagación. El nivel de influencia depende de la polarización de dichos gases, en otras palabras, de la magnitud del cambio en la constante dieléctrica. Los vapores de hidrocarburos influyen poco, incluso en condiciones de proceso de altas temperaturas y/o altas presiones. Sin embargo, crean un vapor altamente polarizado. La constante dieléctrica del vapor a 100ºC (212ºF) es de 1,005806, pero a 366ºC (691ºF) ya es igual a 3,086.

Propagación de vapor

En una aplicación típica con vapor, el nivel de agua con un condensador o caldera es una magnitud muy importante. Es una aplicación crítica en la que se utilizan últimamente los equipos de medición con ondas de radar. Al ofrecer diagnósticos avanzados y ser inestables a adherencias, constituyen una alternativa de peso frente a la instrumentación utilizada convencionalmente. Los equipos de radar permiten superar también errores importantes debido a variaciones en la densidad del agua.

El vapor es un gas muy polarizado, por lo que se produce una disminución en la velocidad de propagación de las señales de radar en las aplicaciones que comprenden vapores a altas presiones y temperaturas. En el caso de una caldera, por ejemplo, esto implica que se leerá un nivel de agua inferior al real. Esto puede resultar peligroso, ya que a su vez puede afectar al funcionamiento de las calderas y provocar una disminución en la calidad del vapor. El error puede llegar a ser fácilmente de un 30 o 40%, en función de la presión y temperatura del vapor y de la distancia entre el punto de emisión de la señal y el nivel efectivo del agua.

Sonda de varilla del instrumento con reflexión de referencia (compensación en fase gaseosa).

Resolución del problema de la velocidad radar

La forma más sencilla (aunque no la mejor) de superar el problema de las variaciones debidas al proceso, es establecer un offset para el equipo de medida introduciendo para ello simplemente la temperatura o la presión en la unidad de radar para que calcule ella misma el offset apropiado. El inconveniente es que se producirán "errores" bastante grandes durante el arranque de una instalación. Las condiciones de trabajo normales no se han establecido aún y, por consiguiente, la unidad se sobrecompensará. Se podría programar también una tabla de compensaciones en un PLC o DCS conectados a un transmisor de presión o temperatura.

Conclusiones

El uso de señales de radar en aplicaciones de altas temperaturas y altas presiones no es tan simple como parece, sobre todo cuando se utilizan en gases polares. Bajo estas circunstancias, la velocidad de las señales de radar varía, lo que puede dar lugar a errores importantes en la medición.

Existe tecnología que permite compensar las variaciones en la velocidad de las señales de radar y, por consiguiente, plena confiabilidad en la precisión de las medidas de nivel del proceso.