BR102020015675A2

BR102020015675A2 - Low volume detection method and system in pressure fluid storage containers

Info

Publication number: BR102020015675A2
Application number: BR102020015675-6A
Authority: BR
Inventors: Robson Baptista Gama; Álvaro Augusto Vasconcelos
Original assignee: Robert Bosch Limitada
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-02-15
Also published as: WO2022020922A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método e sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, como tanques de armazenamento de gás, preferencialmente aplicados em botijões, mas não limitados a essa aplicação.
O referido método e sistema identifica quando o volume do fluido armazenado entra em declínio, através da aferição da pressão interna do recipiente armazenador e seu comportamento, identificando que a utilidade do recipiente armazenador está se aproximando do fim e disponibilizando a informação de quando será necessária a troca do mesmo.

The present invention relates to a method and system for detecting low volume in pressurized fluid storage containers, such as gas storage tanks, preferably applied to cylinders, but not limited to that application.
Said method and system identifies when the volume of the stored fluid declines, by measuring the internal pressure of the storage container and its behavior, identifying that the storage container's usefulness is approaching its end and providing information on when the exchange the same.

Description

LOW VOLUME DETECTION METHOD AND SYSTEM IN PRESSURE FLUID STORAGE CONTAINERS

Field of Invention

[001] A presente invenção refere-se a um método e sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, como tanques de armazenamento de gás, preferencialmente aplicados em botijões, mas não limitados a essa aplicação.[001] The present invention relates to a method and system for detecting low volume in pressure fluid storage containers, such as gas storage tanks, preferably applied to cylinders, but not limited to that application.

[002] O referido método e sistema identifica quando o volume do fluido armazenado entra em declínio a partir da aferição de pressão interna do recipiente armazenador, detectando que a utilidade do recipiente armazenador está se aproximando do fim e disponibilizando a informação de quando será necessária a troca do mesmo.[002] Said method and system identifies when the volume of the stored fluid starts to decline from the measurement of the internal pressure of the storage container, detecting that the usefulness of the storage container is approaching the end and providing information on when it will be necessary to exchange the same.

Fundamentals of the Invention

[003] No Brasil, onde a maioria das residências não possuem gás encanado, a utilização de botijões de gás de cozinha se tornou produto de primeira necessidade na vida das pessoas, que os utiliza como fonte de energia primária no dia a dia.[003] In Brazil, where most homes do not have piped gas, the use of cooking gas cylinders has become a product of first necessity in people's lives, who use them as a primary energy source in their daily lives.

[004] Tal popularização no uso de gás engarrafado em um recipiente armazenador de fluido sob pressão, ou comumente chamado botijão, se deu por consequência direta do desastre do dirigível Hindenburg (também conhecido como Zeppelin), que pegou fogo quando se preparava para descer em New Jersey, nos Estados Unidos, em 1937. Com falta de confiança neste tipo de transporte, o propano estocado em uma base de dirigíveis no Rio de Janeiro acabou se tornando dispensável. Desta maneira, o imigrante austríaco Ernesto Igel criou a Empresa Brasileira de Gás a Domicílio Ltda. para aproveitar este excedente de gás e vende-lo de forma engarrafada.[004] Such popularization in the use of bottled gas in a pressurized fluid storage container, or commonly called canister, was a direct consequence of the disaster of the Hindenburg airship (also known as Zeppelin), which caught fire when it was preparing to descend in New Jersey, United States, in 1937. Lacking confidence in this type of transport, propane stored in an airship base in Rio de Janeiro ended up becoming expendable. In this way, the Austrian immigrant Ernesto Igel created the Empresa Brasileira de Gás a Domicílio Ltda. to take advantage of this surplus gas and sell it in a bottle.

[005] O gás de cozinha utilizado hoje no Brasil é do tipo gás liquefeito de petróleo (ou GLP). Este derivado do petróleo é definido como a mistura formada majoritariamente por moléculas de hidrocarbonetos contendo de três a quatro átomos de carbono que, embora gasoso na condição normal de temperatura e pressão (mais conhecido como CNTP), podem ser liquefeitos por resfriamento ou compressão.[005] The cooking gas used today in Brazil is liquefied petroleum gas (or LPG). This petroleum derivative is defined as the mixture formed mainly by hydrocarbon molecules containing three to four carbon atoms that, although gaseous at normal temperature and pressure (better known as CNTP), can be liquefied by cooling or compression.

[006] Desta maneira, o gás GLP é comumente armazenado e comercializado em botijões por serem facilmente transformados em líquidos sob pressão. Os botijões possuem desta forma pressão interna de 6 a 8 vezes maior que a atmosférica.[006] In this way, LPG gas is commonly stored and sold in cylinders as they are easily transformed into liquids under pressure. The cylinders thus have an internal pressure of 6 to 8 times greater than atmospheric pressure.

[007] A composição média do gás GLP é de 31,76% de butenos, 30,47% de propeno, 23,33% de butanos, 14,34% de propano, 0,3% de etano e 0,07% de pentanos, existindo variações nesta composição dependendo da fonte de suprimento. Esta mistura gasosa tem quase o dobro da densidade do ar, onde o butano sozinho é quase três vezes mais denso, de modo que se houver um vazamento, a tendência é que o gás se acumule próximo ao chão. Isso o torna especialmente perigoso se não for percebido, pois o butano expulsa o ar respirável daquela região e levando à asfixia - além de explosão caso alguma fonte de ignição seja acionada. Assim o marcador olfativo mais utilizado é o etanotiol, com a finalidade de atribuir cheiro e não afetar as propriedades do gás, já que o olfato humano é capaz de perceber uma parte em outras 2,8 bilhões de partes de ar.[007] The average composition of LPG gas is 31.76% butenes, 30.47% propylene, 23.33% butanes, 14.34% propane, 0.3% ethane and 0.07% of pentanes, with variations in this composition depending on the source of supply. This gaseous mixture is nearly twice the density of air, where butane alone is nearly three times as dense, so if there is a leak, the gas tends to accumulate close to the ground. This makes it especially dangerous if not noticed, as butane expels breathing air from that region and leads to asphyxiation - as well as explosion if any ignition source is triggered. Thus, the most used olfactory marker is ethanethiol, with the purpose of attributing smell and not affecting the properties of the gas, since the human sense of smell is capable of perceiving one part in another 2.8 billion parts of air.

[008] Além de ser de fácil transporte por suas características de liquefação em alta pressão, o gás GLP possui um alto poder calorífico, excelente qualidade de queima e principalmente baixo impacto ambiental por sua baixa emissão de poluentes. Comparando o CO2 liberado durante a queima do carvão ou de outro combustível fóssil que gere resíduos com a do GLP, existe um nível bem menor de emissão, além de que seu poder calorífico é superior - com menos gás é possível obter a mesma quantidade de calor, auxiliando na preservação ambiental pois o CO2 é um dos gases causadores do efeito estufa e do aquecimento global.[008] In addition to being easy to transport due to its liquefaction characteristics at high pressure, LPG gas has a high calorific value, excellent burning quality and mainly low environmental impact due to its low emission of pollutants. Comparing the CO2 released during the burning of coal or another fossil fuel that generates waste with that of LPG, there is a much lower level of emission, in addition to its higher calorific value - with less gas it is possible to obtain the same amount of heat , helping to preserve the environment as CO2 is one of the gases that cause the greenhouse effect and global warming.

[009] O uso do gás GLP na queima no fogão depende da evaporação do líquido pressurizado. Desta maneira, é necessário um volume "vazio” dentro do recipiente armazenador, que na verdade existe vapores em equilíbrio com o líquido, que permite a expansão do gás (comumente chamado de volume morto). Os botijões são cheios até 85% de sua capacidade, reservando os 15% para esta expansão. A coexistência do GLP em forma líquida e gasosa dentro do interior do botijão é possível graças a pressão de vapor saturado (pvs), que varia dependendo da composição do gás e da temperatura, de acordo com a equação de Clausius-Clapeyron (que é utilizada para caracterizar uma transição de fase descontínua entre duas fases de matéria de um único constituinte).[009] The use of LPG gas in the burning on the stove depends on the evaporation of the pressurized liquid. In this way, an "empty" volume is needed inside the storage container, which actually has vapors in equilibrium with the liquid, which allows the expansion of the gas (commonly called dead volume). The cylinders are filled up to 85% of their capacity , reserving 15% for this expansion. The coexistence of LPG in liquid and gaseous form inside the cylinder is possible thanks to the saturated vapor pressure (pvs), which varies depending on the gas composition and temperature, according to the Clausius-Clapeyron equation (which is used to characterize a discontinuous phase transition between two phases of matter of a single constituent).

[010] Outro fator levado em consideração é a taxa de evaporação. Ela é maior a medida que a superfície de contato entre o líquido e as paredes do botijão é maior, assim com o botijão cheio a taxa de evaporação é muito maior que em um botijão com um quarto da capacidade inicial.[010] Another factor taken into account is the evaporation rate. It is greater as the contact surface between the liquid and the walls of the cylinder is greater, so with a full cylinder the evaporation rate is much higher than in a cylinder with a quarter of the initial capacity.

[011] Dependendo de sua aplicação, seja em residências, restaurantes ou outros comércios do ramo alimentício, o botijão de gás apresenta diferentes tipos e tamanhos. Esses modelos são classificados baseados em seu peso em quilogramas e acrescentando a letra "P” de prefixo, como por exemplo os botijões P5, P8, P13, P20, P45, P90 e assim sucessivamente - cada um com características de aplicação diferentes conforme exemplos a seguir.[011] Depending on its application, whether in homes, restaurants or other food businesses, gas cylinders come in different types and sizes. These models are classified based on their weight in kilograms and adding the letter "P" as a prefix, such as cylinders P5, P8, P13, P20, P45, P90 and so on - each one with different application characteristics as shown in the examples below. follow.

[012] Os botijões do tipo P5, P8 e P13 são voltados para o uso doméstico, tanto residencial quanto para camping ou atividades que necessitem mobilidade. Como o próprio nome diz, o peso de cada um é 5kg, 8kg e 13kg, possuindo respectivamente diâmetro de 272mm, 300mm e 360mm, e com altura de 341mm, 464mm e 476mm. A taxa de vaporização em 20°C é de 0,4kg por hora para o P5, 0,5kg por hora para o P8 e 0,6kg por hora para o P13. Eles possuem um dispositivo de segurança chamado de plugue fusível onde, quando exposto a temperaturas entre 70°C e 77°C, o dispositivo derrete liberando o gás interno para aliviar a pressão e evitar a explosão.[012] Type P5, P8 and P13 cylinders are intended for domestic use, both residential and for camping or activities that require mobility. As the name says, the weight of each one is 5kg, 8kg and 13kg, having respectively diameter of 272mm, 300mm and 360mm, and height of 341mm, 464mm and 476mm. The vaporization rate at 20°C is 0.4kg per hour for P5, 0.5kg per hour for P8 and 0.6kg per hour for P13. They have a safety device called a fusible plug where, when exposed to temperatures between 70°C and 77°C, the device melts releasing the internal gas to relieve pressure and prevent explosion.

[013] O botijão P20 é mais comumente utilizado em empilhadeiras e para balonismo, possuindo peso de 20kg. Seu diâmetro é de 310mm com 878mm de altura, e seu sistema de segurança é uma válvula de funcionamento manual que através de atuação do usuário, libera o gás para evitar explosões.[013] The P20 cylinder is most commonly used in forklifts and for ballooning, having a weight of 20 kg. Its diameter is 310mm with a height of 878mm, and its safety system is a manually operated valve that, through user actuation, releases the gas to prevent explosions.

[014] Já o botijão P45, que possui peso de 45kg, é mais indicado para uso industrial, bares, restaurantes e lanchonetes, podendo também ser utilizado para atividades de balonismo. Ainda é possível ser adotado em ambientes residenciais quando existe um consumo maior, como por exemplo aquecedores e chuveiros a gás, sendo assim considerado pouco eficiente o uso do tradicional P13. Possui diâmetro de 376,5mm e altura de 1299mm, com vaporização em 20°C de 1 kg por hora.[014] The P45 cylinder, which weighs 45kg, is more suitable for industrial use, bars, restaurants and cafeterias, and can also be used for ballooning activities. It is still possible to be adopted in residential environments when there is a higher consumption, such as gas heaters and showers, thus the use of the traditional P13 is considered inefficient. It has a diameter of 376.5mm and a height of 1299mm, with vaporization at 20°C of 1 kg per hour.

[015] O botijão do tipo P90 é também indicado para uso industrial, além de restaurantes, farmácias, balonismo e hospitais. Seu diâmetro é de 556mm e altura de 1203,5mm, possuindo vaporização em 20°C de 1 kg por hora.[015] The type P90 cylinder is also suitable for industrial use, in addition to restaurants, pharmacies, ballooning and hospitals. Its diameter is 556mm and height of 1203.5mm, having vaporization at 20°C of 1 kg per hour.

[016] Independentemente do tipo do botijão, a quantidade de líquido e vapor presente dentro do recipiente não influenciam na pressão de equilíbrio interna. Tal pressão varia em função da temperatura, conforme a lei de Clausius-Clapeyron, onde cada substância possui específicos valores de pressão de vapor saturado. Sendo assim, a pressão interna depende da composição do gás engarrafado e da temperatura, podendo variar entre 3bar e 10bar dependendo das condições climáticas e da composição do GLP.[016] Regardless of the type of cylinder, the amount of liquid and steam present inside the container do not influence the internal equilibrium pressure. Such pressure varies as a function of temperature, according to the Clausius-Clapeyron law, where each substance has specific values of saturated vapor pressure. Therefore, the internal pressure depends on the composition of the bottled gas and on the temperature, and can vary between 3bar and 10bar depending on weather conditions and the composition of the LPG.

[017] Dentro de todas as variantes de comportamento físico, a utilização e engarrafamento de gás GLP, diferentes características dificultam a mensuração precisa de seu volume interno, principalmente relacionando a composição do gás distribuído por diferentes fontes de suprimento (ou refinarias) correlacionadas com seu comportamento de vaporização.[017] Within all the variants of physical behavior, the use and bottling of LPG gas, different characteristics make it difficult to accurately measure its internal volume, mainly relating the composition of the gas distributed by different sources of supply (or refineries) correlated with its vaporization behavior.

[018] O documento patentário US2017059389 descreve a utilização de um dispositivo que, através de um transdutor ultrassônico, realiza a aferição do volume interno do botijão. Tal aplicação não leva em consideração desvios causados por mal posicionamento do dispositivo no botijão por conta de erro do usuário, o formato do recipiente armazenador de fluido (que no Brasil possui estrutura com base oval), e diferentes características de uso, o que acaba proporcionando em alguns casos uma leitura não precisa de volume interno do botijão. Além disso, devido às características do GLP, existe um residual no fundo do botijão não considerado para tal aplicação, uma vez que o dispositivo mencionado foi desenvolvido para aplicação nos EUA, onde o botijão possui em grande maioria apenas o propano, que é um gás um pouco mais limpo. Considerando também a aplicação do botijão no Brasil, o mesmo é mais espesso que os botijões de Propano puramente, influenciando também diretamente na qualidade de medição.[018] The patent document US2017059389 describes the use of a device that, through an ultrasonic transducer, performs the measurement of the internal volume of the cylinder. Such application does not take into account deviations caused by poor positioning of the device in the cylinder due to user error, the shape of the fluid storage container (which in Brazil has an oval base structure), and different characteristics of use, which ends up providing in some cases a reading does not need the cylinder's internal volume. In addition, due to the characteristics of LPG, there is a residual at the bottom of the cylinder not considered for such an application, since the mentioned device was developed for application in the USA, where the cylinder has mostly only propane, which is a gas a little cleaner. Also considering the application of the cylinder in Brazil, it is thicker than the pure Propane cylinders, also directly influencing the measurement quality.

[019] O documento patentário BR102017028314 também descreve um sistema de aferição indireta de volume através da aferição do peso do botijão, no qual é descrito como medição mássica do fluxo de consumo do gás GLP. Tal aplicação não leva em consideração desvios causados por má utilização do usuário como por exemplo apoio de outros objetos em cima do recipiente durante o uso, é dependente do peso inicial aferido do botijão e não leva em consideração diferentes composições do gás, além de possuir uma limitação máxima de inclinação da superfície em que o sistema será instalado.[019] Patent document BR102017028314 also describes an indirect volume measurement system by measuring the weight of the cylinder, in which it is described as mass measurement of the consumption flow of LPG gas. Such application does not take into account deviations caused by misuse by the user, such as support of other objects on top of the container during use, it is dependent on the measured initial weight of the cylinder and does not take into account different gas compositions, in addition to having a maximum slope limitation of the surface on which the system will be installed.

[020] Outro documento é o BRMU9102429 que apresenta a leitura de pressão interna do botijão de gás com um indicador de volume, analógico ou digital. Tal aplicação torna a leitura de volume qualitativa, uma vez que possui intervalos relacionados a pressão, não levando em consideração diferentes composições e não indicando uma leitura precisa. Tal solução também faz necessidade de que o usuário tenha que verificar periodicamente o indicador, não fazendo prever quando será necessário a troca do recipiente nem gerar histórico de consumo.[020] Another document is BRMU9102429 that presents the internal pressure reading of the gas cylinder with a volume indicator, analog or digital. Such an application makes the volume reading qualitative, since it has pressure-related intervals, not taking into account different compositions and not indicating a precise reading. Such a solution also requires the user to periodically check the indicator, not predicting when it will be necessary to change the container or generating consumption history.

[021] Com base neste cenário, visando mitigar as limitações técnicas observadas nos documentos citados, surge a presente invenção.[021] Based on this scenario, in order to mitigate the technical limitations observed in the cited documents, the present invention arises.

Objectives of the Invention

[022] Assim, a presente invenção tem por objetivo principal revelar um método e sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão.[022] Thus, the present invention has as main objective to reveal a method and system for detecting low volume in containers storing fluids under pressure.

[023] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção prover um método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que, correlacionando com padrões de utilização de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão com características e composições similares, indica quando será necessária a troca do recipiente.[023] Additionally, it is an objective of the present invention to provide a method of detecting low volume in pressure fluid storage containers that, correlating with patterns of use of pressure fluid storage containers with similar characteristics and compositions, indicates when the container exchange.

[024] Ainda, a presente invenção tem por objetivo revelar um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que através da leitura de pressão interna do recipiente armazenador, indique quando será necessário a troca do mesmo.[024] Still, the present invention aims to reveal a low volume detection system in storage containers of fluids under pressure that, by reading the internal pressure of the storage container, indicates when it will be necessary to change it.

[025] Ademais, é objetivo da presente invenção apresentar um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que disponibilize a informação de quando será necessário a troca do recipiente.[025] In addition, it is the objective of the present invention to present a low volume detection system in pressure fluid storage containers that provides information on when it will be necessary to change the container.

Summary of the Invention

[026] Todos os objetivos acima mencionados são alcançados por meio do método e sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, associado a recipientes armazenadores (ou botijões), mas não limitados a esse tipo de aplicação.[026] All the aforementioned objectives are achieved through the method and system of low volume detection in storage containers of fluids under pressure, associated with storage containers (or cylinders), but not limited to this type of application.

[027] De acordo com as premissas fundamentais da invenção em questão, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão consiste nas etapas de: obter pelo menos um primeiro sinal de pressão por meio de um primeiro sensor de pressão (localizado entre a saída de um recipiente armazenador e pelo menos uma válvula), processar os sinais adquiridos por meio de pelo menos uma unidade de processamento, comparar o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento e, por fim, alertar caso o botijão esteja iniciando a sua deflexão de volume e consequentemente indicando o período ideal para sua troca.[027] According to the fundamental premises of the invention in question, the method of detecting low volume in pressurized fluid storage containers consists of the steps of: obtaining at least a first pressure signal by means of a first pressure sensor ( located between the outlet of a storage container and at least one valve), processing the signals acquired by means of at least one processing unit, comparing the processed signal with at least a second signal processed by means of the processing unit, and finally , alert if the cylinder is starting its volume deflection and consequently indicating the ideal period for its replacement.

[028] Adicionalmente, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos compara o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento, onde o segundo sinal processado é pelo menos um sinal padrão relacionado a fluidos em recipientes armazenadores, acessado de uma base de dados pela unidade de processamento.[028] Additionally, the low volume detection method in fluid storage containers compares the processed signal with at least a second processed signal through the processing unit, where the second processed signal is at least a standard signal related to fluids in storage containers, accessed from a database by the processing unit.

[029] Ademais, na presente invenção é proposto um método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que compreende ainda o fato de que a unidade de processamento alerta caso o botijão esteja iniciando a sua deflexão de volume e consequentemente indicando o período ideal para sua troca por meio de pelo menos uma unidade de interface de conexão.[029] In addition, the present invention proposes a method of detecting low volume in containers storing fluids under pressure that also comprises the fact that the processing unit alerts if the cylinder is starting its volume deflection and consequently indicating the optimal period for its exchange through at least one connection interface unit.

[030] Ainda, de acordo com a presente invenção, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão caracteriza através da a unidade de processamento o tipo fluido que está presente na unidade armazenadora por meio de dados adquiridos de pelo menos uma unidade identificadora.[030] Further, according to the present invention, the method of detecting low volume in pressurized fluid storage containers characterizes through the processing unit the type of fluid that is present in the storage unit by means of data acquired from at least an identifier unit.

[031] Adicionalmente, na presente invenção, o método correlaciona os sinais de pressão processados com sinais de temperatura obtidos por meio de pelo menos uma unidade de aferição de temperatura, processados pela unidade de processamento.[031] Additionally, in the present invention, the method correlates the processed pressure signals with temperature signals obtained by means of at least one temperature measurement unit, processed by the processing unit.

[032] Também, de acordo com a presente invenção, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão é executado preferivelmente em um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, que possui: pelo menos um primeiro sensor de pressão localizado entre a saída de um recipiente armazenador e pelo menos uma válvula, pelo menos uma unidade de processamento associada a pelo menos um sensor de pressão e pelo menos uma unidade de interface de conexão.[032] Also, according to the present invention, the method of detecting low volume in pressure fluid storage vessels is preferably performed in a low volume detection system in pressure fluid storage vessels, which has: at least a first pressure sensor located between the outlet of a storage container and at least one valve, at least one processing unit associated with at least one pressure sensor and at least one connecting interface unit.

[033] Ainda, a presente invenção revela um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, compreendido por: pelo menos um primeiro sensor de pressão localizado entre a saída de um recipiente armazenador e pelo menos uma válvula, pelo menos uma unidade de processamento associada a pelo menos um sensor de pressão e pelo menos uma unidade de interface de conexão.[033] Furthermore, the present invention discloses a low volume detection system in pressurized fluid storage containers, comprising: at least one first pressure sensor located between the outlet of a storage container and at least one valve, at least a processing unit associated with at least one pressure sensor and at least one connection interface unit.

[034] Na invenção aqui proposta, o sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende também pelo menos uma unidade de aferição de temperatura associada a unidade de processamento.[034] In the invention proposed here, the low volume detection system in pressure fluid storage containers also comprises at least one temperature measurement unit associated with the processing unit.

[035] Por fim, o sistema da presente invenção também inclui pelo menos uma unidade de identificadora associada a unidade de processamento.[035] Finally, the system of the present invention also includes at least one identifier unit associated with the processing unit.

Brief Description of Figures

[036] A concretização preferencial da invenção em questão é detalhadamente descrita com base nas figuras listadas, as quais:[036] The preferred embodiment of the invention in question is described in detail based on the figures listed, which:

[037] A figura 1 ilustra o sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão.[037] Figure 1 illustrates the low volume detection system in pressure fluid storage containers.

[038] A figura 2 ilustra, em perspectiva, o sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão associado ao recipiente armazenador.[038] Figure 2 illustrates, in perspective, the low volume detection system in pressure fluid storage containers associated with the storage container.

[039] A figura 3 ilustra o comportamento da pressão interna em um recipiente armazenador de fluido sob pressão em função do tempo (período correspondente ao declínio até o fim de sua vida útil).[039] Figure 3 illustrates the behavior of the internal pressure in a container storing fluid under pressure as a function of time (period corresponding to the decline until the end of its useful life).

[040] A figura 4 ilustra o comparativo de duas curvas de leitura de pressão em função do tempo, realizada em dois recipientes armazenadores com composição interna de gás GLP similar e utilização diferentes.[040] Figure 4 illustrates the comparison of two pressure reading curves as a function of time, performed in two storage containers with similar internal composition of LPG gas and different use.

Detailed Description of the Invention

[041] De acordo com os objetivos gerais da invenção em questão, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende as etapas de: obter pelo menos um primeiro sinal de pressão por meio de um primeiro sensor de pressão 1 localizado entre a saída de um recipiente armazenador 8 e pelo menos uma válvula 4, processar os sinais adquiridos por meio de pelo menos uma unidade de processamento 2, comparar o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento 2 e alertar caso o recipiente armazenador de fluido 7 esteja iniciando a deflexão de volume e indicar período ideal para sua troca.[041] According to the general objectives of the invention in question, the method of detecting low volume in pressurized fluid storage containers comprises the steps of: obtaining at least a first pressure signal by means of a first pressure sensor 1 located between the output of a storage container 8 and at least one valve 4, processing the signals acquired by means of at least one processing unit 2, comparing the processed signal with at least a second signal processed by means of the processing unit 2 and alert if the fluid storage container 7 is starting to deflect its volume and indicate the ideal period for its replacement.

[042] Ao obter pelo menos um primeiro sinal de pressão por meio de um primeiro sensor de pressão 1 localizado entre a saída de um recipiente armazenador 8 e pelo menos uma válvula 4 (que pode conter ou não um regulador de pressão), a presente invenção consegue aferir a pressão interna do recipiente armazenador, desta maneira monitorando as variações que ocorrem durante a sua vida útil. Alternativamente ou adicionalmente, poderia ser utilizado um sensor de pressão após a válvula 4, e antes do queimador, o que aprimoraria a precisão de aferição no fluxo do gás GLP que está sendo utilizado. Os sensores de pressão podem ser qualquer tipo de transdutores que fazem a aferição e disponibilizam a informação por meio de sinais elétricos.[042] By obtaining at least a first pressure signal by means of a first pressure sensor 1 located between the outlet of a storage container 8 and at least one valve 4 (which may or may not contain a pressure regulator), the present invention manages to measure the internal pressure of the storage container, thus monitoring the variations that occur during its useful life. Alternatively or additionally, a pressure sensor could be used after valve 4, and before the burner, which would improve the measurement accuracy in the flow of LPG gas being used. Pressure sensors can be any type of transducer that performs the measurement and provides the information through electrical signals.

[043] Para processar os sinais adquiridos pelo sensor de pressão 1, a unidade de processamento 2 é normalmente dotada de processadores, memória interna, interface física de comunicação e interface entre diferentes dispositivos e elementos. A unidade de processamento 2 transforma os sinais elétricos recebidos e em sinais digitais em função do tempo, conforme demonstrado na figura 3.[043] To process the signals acquired by the pressure sensor 1, the processing unit 2 is normally equipped with processors, internal memory, physical communication interface and interface between different devices and elements. Processing unit 2 transforms the received electrical signals into digital signals as a function of time, as shown in figure 3.

[044] Ao comparar o sinal processado obtido pelo primeiro sensor de pressão 1 com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento 2, a unidade de processamento correlaciona a curva de pressão do recipiente armazenador de fluido 8 que está sendo utilizado com o comportamento esperado de pressão com as mesmas características de composição do gás GLP armazenado no recipiente, desta maneira identificando quando a pressão interna estiver iniciando a deflexão de volume e assim alertar caso o recipiente armazenador de fluido 8 esteja próximo de sua vida útil e indicar período ideal para sua troca. A unidade processadora 2 pode, alternativamente, enviar o sinal processado para uma unidade de processamento externa ou disponibilizar as informações na rede mundial de computadores (conhecido como processamento na "nuvem”) por meio de uma interface de conexão 6, realizando esta etapa externamente.[044] By comparing the processed signal obtained by the first pressure sensor 1 with at least a second signal processed by the processing unit 2, the processing unit correlates the pressure curve of the fluid storage container 8 that is being used with the expected behavior of pressure with the same characteristics of composition of the LPG gas stored in the container, thus identifying when the internal pressure is starting the volume deflection and thus alerting if the fluid storage container 8 is close to its useful life and indicating period ideal for your exchange. The processor unit 2 may alternatively send the processed signal to an external processing unit or make the information available on the world wide web (known as "cloud" processing) via a connection interface 6, performing this step externally.

[045] A figura 3 demonstra um sinal de leitura de pressão em um recipiente armazenador de gás GLP, onde a pressão varia de acordo com o equilíbrio entre o líquido e o gasoso. A diminuição do gás liquefeito até um determinado limiar (indicado pelo número 9) ocasiona uma deflexão de pressão interna, e consequentemente a indicação de baixo volume, que através de uma base comparativa, permite identificar quando será o período ótimo de troca do recipiente.[045] Figure 3 demonstrates a pressure reading signal in a LPG gas storage container, where the pressure varies according to the balance between liquid and gas. The reduction of the liquefied gas to a certain threshold (indicated by the number 9) causes an internal pressure deflection, and consequently the indication of low volume, which through a comparative basis, allows to identify when will be the optimal period of exchange of the container.

[046] Ainda na presente invenção, a etapa de comparação com o sinal processado obtido pelo primeiro sensor de pressão 1 com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento 2, é compreendida também pelo fato de que o segundo sinal processado comparado é pelo menos um sinal padrão relacionado a fluidos em recipientes armazenadores com a mesma característica de composição, acessado a partir de uma base de dados pela unidade de processamento 2. Tal base de dados pode estar armazenada internamente da unidade de processamento 2 em sua memória, ou acessada em uma base de dados externa ou uma base disponibilizada na rede mundial de computadores (na "nuvem”), por meio de uma interface de conexão 6.[046] Still in the present invention, the step of comparing the processed signal obtained by the first pressure sensor 1 with at least a second signal processed by means of the processing unit 2, is also comprised by the fact that the second processed signal is compared is at least a standard signal related to fluids in storage containers with the same compositional characteristic, accessed from a database by the processing unit 2. Such a database may be stored internally of the processing unit 2 in its memory, or accessed in an external database or a database made available on the world wide web (in the "cloud"), through a connection interface 6.

[047] A figura 4 demonstra a comparação entre duas curvas de pressão interna de dois recipientes armazenadores com gás GLP com composição similar. A variação pico a pico de pressão se dá toda vez que existe a abertura da válvula 4 para queima: ao liberar o gás, a pressão e a temperatura baixam e voltam a se estabilizar conforme a lei de Clausius-Clapeyron, onde fase líquida e gasosa entram em pressão de vapor saturado novamente. A partir do limiar 10 identificado na figura, o comportamento de ambas as curvas de deflexão se torna similar.[047] Figure 4 demonstrates the comparison between two curves of internal pressure of two storage containers with LPG gas with similar composition. The peak-to-peak pressure variation occurs every time valve 4 is opened for burning: when the gas is released, the pressure and temperature drop and stabilize again according to the Clausius-Clapeyron law, where liquid and gas phase enter saturated vapor pressure again. From the threshold 10 identified in the figure, the behavior of both deflection curves becomes similar.

[048] Adicionalmente, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão apresentado nesta invenção, a unidade de processamento 2 envia o alerta de que o recipiente armazenador esta próximo de sua vida útil e indicar período ideal para sua troca por meio de pelo menos uma unidade de interface de conexão 6. A unidade de interface de conexão 6, associada à unidade de processamento 2, pode ser um dispositivo, módulo ou circuito impresso responsável por realizar uma interface de conexão, seja fisicamente por meio de uma saída física de conexão a cabo, ou por meio de transmissão utilizando padrões e protocolos de comunicação sem fio. Tais padrões e protocolos podem ser “wi-fi” comumente difundido, “bluetooth”, tecnologias GSM (3G, 4G, 5G e futuros desenvolvimentos), rede LoRa ou qualquer meio de transmissão por radiofrequência. Tal interface deve ser escolhida tendo em vista as limitações de alcance de localização de onde o método da presente invenção será aplicado, e podem apresentar uma interface mecânica com o usuário, como um botão, responsável por mandar um alerta manualmente ou reconhecer um alerta.[048] Additionally, the low volume detection method in pressure fluid storage containers presented in this invention, the processing unit 2 sends the alert that the storage container is close to its useful life and indicates an ideal period for its replacement by means of at least one connection interface unit 6. The connection interface unit 6, associated with the processing unit 2, can be a device, module or printed circuit responsible for realizing a connection interface, either physically by means of a physical output from a cable connection, or through transmission using wireless communication standards and protocols. Such standards and protocols may be commonly used “wi-fi”, “bluetooth”, GSM technologies (3G, 4G, 5G and future developments), LoRa network or any radio frequency transmission medium. Such an interface must be chosen in view of the limitations of the location range where the method of the present invention will be applied, and may present a mechanical user interface, such as a button, responsible for sending an alert manually or acknowledging an alert.

[049] Vale citar que no método da presente invenção, a unidade de processamento 2 caracteriza o tipo fluido que está presente na unidade armazenadora de fluído 8 por meio de dados adquiridos de pelo menos uma unidade identificadora 5. Tal unidade identificadora 5 associada a unidade de processamento 2 realiza a investigação da procedência do gás GLP contido no recipiente armazenador, onde sua característica de composição varia de acordo com refinaria, podendo assim ser por geolocalização, sento a unidade identificadora um módulo "GPS” que identificaria a refinaria mais próxima e provável procedência, ou por identificação do recipiente armazenador, seja por um módulo de "RFID” que faria a leitura de um "tag” posicionado na parte superior do recipiente armazenador de fluído 8 ou também por identificação durante a conexão com o recipiente armazenador. Cada refinaria possui uma assinatura determinada pela composição do GLP envazado, onde o rastreio possibilitaria um melhor controle de qualidade e de fluxo de produção.[049] It is worth mentioning that in the method of the present invention, the processing unit 2 characterizes the type of fluid that is present in the fluid storage unit 8 through data acquired from at least one identifier unit 5. Such identifier unit 5 associated with the unit processing unit 2 carries out the investigation of the origin of the LPG gas contained in the storage container, where its composition characteristic varies according to the refinery, thus being possible by geolocation, with the identifying unit being a "GPS" module that would identify the nearest and likely refinery origin, or by identification of the storage container, either by an "RFID" module that would read a "tag" positioned at the top of the fluid storage container 8 or also by identification during the connection with the storage container. Each refinery has a signature determined by the composition of the bottled LPG, where the screening would allow a better control of which age and production flow.

[050] Ainda é valido citar que o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão revelado na presente invenção correlaciona os sinais de pressão processados com sinais de temperatura obtidos por meio de pelo menos uma unidade de aferição de temperatura 3 através da unidade de processamento 2. Assim uma unidade de aferição de temperatura 3, representada por um sensor ou qualquer dispositivo capaz de mensurar a temperatura, e posicionada no circuito de fluxo do gás GLP que saí do recipiente armazenador de fluído, seria capaz de identificar a ocorrência do resfriamento adiabático que ocorre com a mudança de pressão do gás GLP quando está sendo consumido. Uma segunda unidade de aferição de temperatura poderia ser utilizada para mensurar a temperatura ambiente, e desta maneira podendo melhorar a precisão provendo uma referência local de temperatura.[050] It is still worth mentioning that the low volume detection method in pressure fluid storage containers disclosed in the present invention correlates the processed pressure signals with temperature signals obtained by means of at least one temperature measurement unit 3 through of the processing unit 2. Thus, a temperature measurement unit 3, represented by a sensor or any device capable of measuring the temperature, and positioned in the flow circuit of the LPG gas that left the fluid storage container, would be able to identify the occurrence of adiabatic cooling that occurs with the change in pressure of the LPG gas when it is being consumed. A second temperature gauging unit could be used to measure the ambient temperature, and thus could improve accuracy by providing a local temperature reference.

[051] É valido citar também que na presente invenção, o método de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão é preferencialmente executado em um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreendido por: pelo menos um primeiro sensor de pressão 1 localizado entre a saída de um recipiente armazenador 8 e pelo menos uma válvula 4; pelo menos uma unidade de processamento 2 associada a pelo menos um sensor de pressão 1 e pelo menos uma unidade de interface de conexão 6.[051] It is also worth mentioning that in the present invention, the method of detecting low volume in pressure fluid storage containers is preferably performed in a low volume detection system in pressure fluid storage containers comprising: at least one first pressure sensor 1 located between the outlet of a storage container 8 and at least one valve 4; at least one processing unit 2 associated with at least one pressure sensor 1 and at least one connection interface unit 6.

[052] Nesse sistema, os sensores de pressão podem ser qualquer tipo de transdutores que fazem a aferição e disponibilizam a informação por meio de sinais elétricos. A unidade de processamento 2 pode ser qualquer dispositivo que realize processamento de sinais elétricos, e é normalmente dotada de processadores, memória interna, interface física de comunicação e interface entre diferentes dispositivos e elementos. A interface de conexão 6 pode ser um dispositivo, módulo ou circuito impresso responsável que possa realizar uma interface de conexão, seja fisicamente por meio de uma saída física de conexão a cabo, ou por meio de transmissão utilizando padrões e protocolos de comunicação sem fio.[052] In this system, the pressure sensors can be any type of transducers that make the measurement and provide the information through electrical signals. The processing unit 2 can be any device that performs electrical signal processing, and is normally provided with processors, internal memory, physical communication interface and interface between different devices and elements. The connection interface 6 can be a device, module or responsible printed circuit that can perform a connection interface, either physically through a physical cable connection output, or through transmission using wireless communication standards and protocols.

[053] Adicionalmente, a presente invenção apresenta um sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que compreende: pelo menos um primeiro sensor de pressão 1 localizado entre a saída de um recipiente armazenador 8 e pelo menos uma válvula 4, pelo menos uma unidade de processamento 2 associada a pelo menos um sensor de pressão 1 e pelo menos uma unidade de interface de conexão 6.[053] Additionally, the present invention features a low volume detection system in pressure fluid storage containers comprising: at least a first pressure sensor 1 located between the outlet of a storage container 8 and at least one valve 4, at least one processing unit 2 associated with at least one pressure sensor 1 and at least one connection interface unit 6.

[054] Ainda, na presente invenção, o sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende também pelo menos uma unidade de aferição de temperatura 3 associada a uma unidade de processamento 2. A unidade de aferição de temperatura 3 é representada por um sensor ou qualquer dispositivo capaz de mensurar a temperatura.[054] Further, in the present invention, the low volume detection system in pressurized fluid storage containers also comprises at least one temperature measurement unit 3 associated with a processing unit 2. The temperature measurement unit 3 is represented by a sensor or any device capable of measuring temperature.

[055] Por fim, é valido citar que no sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende ainda pelo menos uma unidade de identificação 5 associada a unidade de processamento 2. A unidade identificadora 5 pode ser representada por um módulo "GPS”, por um módulo de "RFID” ou por uma combinação de sistemas que permitam identificar a procedência do gás GLP.[055] Finally, it is worth mentioning that in the low volume detection system in pressure fluid storage containers it also comprises at least one identification unit 5 associated with the processing unit 2. The identifier unit 5 can be represented by a module "GPS", by an "RFID" module or by a combination of systems that make it possible to identify the origin of the LPG gas.

[056] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.[056] It is important to note that the description above has the sole purpose of describing in an exemplary way the particular embodiment of the invention in question. Therefore, it becomes clear that modifications, variations and constructive combinations of elements that perform the same function in substantially the same way to achieve the same results, continue within the scope of protection delimited by the appended claims.

Claims

Low volume detection method in pressurized fluid storage containers CHARACTERIZED by the fact that it comprises the steps of:

i. obtaining at least a first pressure signal by means of a first pressure sensor (1) located between the outlet of a storage container (8) and at least one valve (4);
ii. processing the acquired signals by means of at least one processing unit (2);
iii. comparing the processed signal with at least a second signal processed by means of the processing unit (2);
iv. alert if the fluid storage container (7) is starting to deflect the volume and indicate the ideal period for its replacement.

Method of detecting low volume in pressurized fluid storage vessels according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the second processed signal compared in step iii comprises at least one standard signal related to fluids in storage vessels in a database accessed by the processing unit (2).

Method of detecting low volume in pressurized fluid storage vessels according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the processing unit (2) sends the alert through at least one connection interface unit (6).

Low volume detection method in pressurized fluid storage containers according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the processing unit (2) characterizes the type of fluid that is present in the fluid storage unit (8) by means of data acquired from at least one identifier unit (5).

Method of detecting low volume in pressure fluid storage vessels according to claims 1 and 2, CHARACTERIZED by the fact that the processing unit (2) correlates the processed pressure signals with temperature signals obtained by means of at least a temperature measurement unit (3).

Method of detecting low volume in pressure fluid storage vessels according to claim 1, CHARACTERIZED in that it is performed in a low volume detection system in pressure fluid storage vessels, comprising:
at least one first pressure sensor (1) located between the outlet of a storage container (8) and at least one valve (4);
at least one processing unit (2) associated with at least one pressure sensor (1) and at least one connection interface unit (6).

Low volume detection system in pressure fluid storage containers, CHARACTERIZED by the fact that it comprises:
at least one first pressure sensor (1) located between the outlet of a storage container (8) and at least one valve (4);
at least one processing unit (2) associated with at least one pressure sensor (1) and at least one connection interface unit (6).

Low volume detection system in pressurized fluid storage containers according to claim 7, CHARACTERIZED in that it also comprises at least one temperature measurement unit (3) associated with the processing unit (2).

Low volume detection system in pressurized fluid storage containers according to claim 7, CHARACTERIZED in that it also comprises at least one identifier unit (5) associated with the processing unit (2).