Nuevo sensor de radar para controlar los niveles de tanques de líquidos y silos de grano

Atendiendo a la demanda de monitorizar con precisión el nivel de llenado en los contenedores, Libelium ha integrado un nuevo sensor en su plataforma IoT. Este dispositivo es compatible con Agricultura de precisión y Smart Water soluciones. La nueva sensor de nivel radar "Vegapuls C21" utiliza una tecnología de radar de 80 GHz que le confiere una gran eficacia en comparación con otros sensores que utilizan tecnologías como los ultrasonidos. De hecho, la medición del sensor de radar no se ve afectada por las fluctuaciones de temperatura, el vacío o las altas presiones, y también es invulnerable a la contaminación.

Sensor de nivel radar VEGAPULS C21

Principales características del sensor VegaPuls C21

• Frecuencia de funcionamiento: 80 GHz
• Distancia máxima de detección: 15 m
• Precisión: ±2 mm
• Temperatura de funcionamiento: de -40 a 80 °C

Ejemplos de aplicación

• Medición del depósito de agua
• Medición de tanques de sólidos a granel
• Estaciones de bombeo
• Depósitos rebosaderos de lluvia
• Medición del caudal en canales abiertos
• Control del nivel del río
• Detección precoz de inundaciones
• Control de las mareas
• Contenedores abiertos

En determinados sectores, conocer con precisión el nivel de llenado de un contenedor puede ser crucial. Libelium ha verificado el rendimiento del nuevo sensor Vegapuls C21 en dos instalacionesun silo de grano en una granja de cerdos y un depósito de agua de acuario.

Control del nivel de líquido en un depósito de agua

En el Acuario de Zaragoza (España) la medición del llenado de los depósitos de agua se ha realizado manualmente con una varilla y anotando en un papel. Desde el agua está en constante movimientoEl personal buscaba la manera de modernizar, digitalizar y, sobre todo, hacer más precisa esta medición.

Sensor de nivel radar instalado en el tanque del acuario

El Acuario de Zaragoza es el mayor acuario fluvial de Europa. Sus peceras reflejan la enorme biodiversidad que habita en los ríos y exhibe especies del Nilo (África), Mekong (Asia), Amazonas (América), Murray-Darling (Oceanía) y Ebro (Europa). La pérdida de un animal significa perder un trocito de nuestro planeta. Libelium siempre ha colaborado estrechamente con el personal del Acuario de Zaragoza desarrollo de soluciones IoT para el control de las condiciones de conservación de los peces. Por ejemplo, en el terrario de la Anaconda se instaló en el pasado un nodo de Condiciones Ambientales, y varios sensores de Libelium miden la calidad del agua en el tanque de las pirañas.

En la parte trasera del acuario, la gestión del agua utiliza un sistema de drenaje. El agua entra por una tubería a un depósito general y sale por otro conducto directo a las peceras. Si el agua bajara hasta el nivel del conducto de salida podría provocar bolsas de aire. Éstas se adherían a las escamas de los peces en forma de pequeñas burbujas que les impedían respirar con normalidad y podían causarles la muerte por asfixia.

Diagrama de instalación del sensor Vegapuls C21 en el tanque del acuario

Libelium Los ingenieros integraron un sensor Vegapuls C21 en un Plug & Sense! Smart Water Xtreme y lo instalamos en uno de los tanques que suministra agua a las peceras del Amazonas. Una pantalla integrada en el nodo permite comprobar el nivel del agua sin necesidad de conectar ningún otro dispositivo. También envía los datos cada 15 minutos. Como los tanques están situados bajo tierra, fue necesario utilizar una combinación de protocolos LoRaWAN y celular 4G para enviar los datos a Internet. El personal de mantenimiento del acuario puede ver el nivel de llenado directamente en la pantalla del dispositivo y también supervisar los datos a través de una app de visualización en Internet.

Control de nivel de sólidos en un silo de grano

La versatilidad de este nuevo sensor de nivel por radar permite su aplicación en otro tipo de contenedores, como silos de grano. Una explotación porcina de Huesca (España) requirió la instalación del Vegapuls sensor en los silos de pienso para conocer el nivel de llenado de grano del animal. Serprovit, cliente de Libelium, desarrolla e implanta sistemas tecnológicos para explotaciones ganaderas a través del proyecto "PigData", una plataforma integral de gestión de datos en la granja de engorde que permite la comunicación bidireccional en todo el sistema de integración.

Diagrama de instalación del sensor Vegapuls C21 en un silo de grano

Para conocer el estado del silo, instalaron la tecnología Libelium. En la granja, el despliegue fue complicado debido a la altura del silo. El sensor Vegapuls requiere un máximo de 15 metros de altura para funcionar correctamente. Utilizando una grúa, un técnico colocó el sensor en el silo, colgado de la parte superior. El sensor está conectado a un nodo Plug & Sense! Smart Agriculture Xtreme que envía los datos vía 4G a un servidor con visualización gráfica. Cada 30 minutos el sensor envía los datos a un servidor. Además, un panel solar alimenta la batería del dispositivo. La activación de una alerta permitiría a los agricultores saber si es necesario llenar el silo antes de que se vacíe.

Gráfico del nivel de grano en un silo

El Internet de las Cosas puede implantarse en las granjas de animales de muchas maneras. Un estudio de caso reciente mostró cómo aumentar la producción lechera de una explotación midiendo determinados parámetros. La idea detrás de todos estos desarrollos es mejorar las condiciones de vida de los animales de granja para aumentar tanto la cantidad como la calidad del producto final (carne, leche, huevos...). En este sentido, la inversión en tecnología IoT puede proporcionar a las empresas ganaderas una ventaja competitiva. Vega dispone de una amplia gama de sensores de medición de nivel que pueden integrarse con la tecnología Libelium. Consulte nuestra equipo de ventas para instalarlos en su proyecto.

Preguntas frecuentes

El sensor Vegapuls C21 tiene homologación Ex para atmósferas explosivas, pero ¿en cuáles sí y en cuáles no?

Tecnológicamente no existe ninguna limitación de funcionamiento para la tecnología de radar en áreas inflamables (ya sea zona 0 de gas o zona 20 de polvo). Por otro lado, tenga en cuenta que a día de hoy sólo los instrumentos con electrónica 4.20mA/HART disponen de las certificaciones para áreas explosivas. Los instrumentos con electrónica Modbus tienen pendiente el proceso de certificación (para zona 1 Gas o zona 21 Polvo) en la versión "encapsulado". Además, los instrumentos con electrónica SDI12 no tienen prevista la certificación para zonas Ex.

¿Existe algún problema con las mediciones en polvos, cosas pulverulentas (harina, perlita, etc.)?

No, el polvo en suspensión no es un problema para la medición, la tecnología de radar es prácticamente inherente a esta situación. La solidez de la medición en aplicaciones con sólidos granulares, como los líquidos, depende en gran medida de factores como los elementos internos cercanos al haz del radar, la proximidad al haz de entrada del producto, la baja constante dieléctrica de algunos productos a medir y los grandes alcances de medición, por ejemplo, la perlita.

¿Cambia la precisión cuando la lámina de agua a medir está en movimiento? ¿Existen recomendaciones de instalación en estos casos?

Dado que el radar realiza varios procedimientos de medición durante un segundo, el valor de medición transmitido es una media de las diferentes alturas del producto que se producen durante la agitación. El valor de medición es una representación bastante fiable de lo que sería la columna de líquido sin la agitación. Por otro lado, en algunas aplicaciones es interesante medir incluso cómo cambia el nivel durante, por ejemplo, una fuerte oleada. Lo que hace que un sensor pueda mostrar un valor "medio" o más fluctuante son los ajustes de la aplicación. El sensor debe configurarse en función de si desea medir sólidos o líquidos, pero ¿qué ocurre si el sensor no está configurado correctamente, por ejemplo, el sensor está configurado para líquidos pero finalmente se utiliza para sólidos a granel? ¿Daría mediciones precisas y cómo se notaría la diferencia? En la mayoría de las aplicaciones, no hay ningún efecto sobre la medición si un sensor está configurado para medir sólidos granulares y, en cambio, se monta en una aplicación líquida. Los productos medidos con una constante dieléctrica elevada, como un silo de pienso sin obstáculos internos, son aplicaciones "fáciles". Donde hay que tener cuidado es en las aplicaciones en las que no se respetan las recomendaciones de montaje (por ejemplo, entrada de producto pegada al sensor), constante dieléctrica muy baja y rango de medida muy grande, etc., es donde hay que adaptar los ajustes de los parámetros de la aplicación a la realidad del lugar donde se instala el sensor.

Por defecto, ¿cómo está programado el sensor Vegapuls C21? ¿Viene siempre para un depósito de agua?

Los ajustes por defecto son para un tanque de almacenamiento de agua. No obstante, los ajustes de los parámetros de aplicación pueden modificarse desde fábrica y a petición para uno o varios sensores:

• Las diferentes "referencias" o configuraciones se pueden guardar en su portal de cliente para futuras réplicas o configuraciones de la aplicación (otra cosa que podemos discutir en la formación).
• Las configuraciones se pueden cambiar una vez suministradas, como ya sabe, a través de Bluetooth y también con la aplicación TeamViewer QuickSupport, nuestros técnicos pueden conectarse a los sensores ya sea en sus instalaciones o en casa del cliente para modificar configuraciones o para monitorizar el funcionamiento de los mismos y así aplicar cambios en la configuración, este soporte es gratuito se realiza a petición suya o del cliente final.
• Con la nueva versión de firmware de los instrumentos, se espera que los dispositivos Modbus permitan cambios en algunos de los parámetros de la aplicación a través de su dispositivo.

¿Es necesario calibrar el sensor a lo largo del tiempo debido a las derivas de las mediciones?

No, todos los instrumentos de tecnología de radar están exentos de recalibración o puesta a punto.

¿Cuánto pesa el sensor?

El sensor pesa entre 300 y 400 gramos.

¿Qué ocurre si el sensor se moja?

El sensor viene en una carcasa de PVDF con certificación IP68, por lo que si se moja o incluso se sumerge no se verá afectado y podrá volver a realizar mediciones una vez fuera del agua.

¿Cuáles son las ventajas con respecto a los ultrasonidos?

Mientras que los sensores ultrasónicos necesitan una temperatura ambiente y unas condiciones atmosféricas controladas para funcionar correctamente, el radar no se ve afectado por ellas. Los ultrasonidos no son adecuados para superficies de agua en movimiento. Es una variación pequeña, de unos 5 centímetros, pero en algunas aplicaciones puede ser crucial.

¿Cuál es la altura máxima que puede medir?

Alcance de 15 m con una precisión de ±2 mm.

Si el sensor está colocado en un lugar inaccesible pero es necesario ajustarlo, ¿cómo puede hacerse? 

El sensor Vega puede ser ajustado a distancia por el usuario.

¿A qué frecuencia funciona el radar?

Trabaja con 80GHz lo que nos permite tener más precisión y minimizar el ángulo de emisión de la onda, haciendo la medición mucho más precisa. Este radar tiene un ángulo de 8°, comparado con otros radares que trabajan a 26GHz y dan 30° de ángulo.