BR102012014252B1 - Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos, processo e sistema de funcionamento - Google Patents

Abstract

DOSADOR AUTOMÁTICO DE ALTA PRECISÃO PARA DILUIÇÃO DE LÍQUIDOS, PROCESSO E SISTEMA DE FUNCIONAMENTO A presente invenção tem por objetivo um equipamento para realizar a diluição de produtos líquidos concentrados, de forma contínua, e em concentrações e quantidades variadas. Tal equipamento possui ainda um processo hidráulico para realizar a diluição, e um sistema de controle em um circuito PCI, que con-trola o equipamento e realiza o cálculo da dosagem, com base em informações de sensores de temperatura, condutividade, fluxo e sensor químico. A diluição ocorre em um misturador e, depois de misturado, obtém-se o produto pronto para uso em um recipiente. O equipamento dispõe de uma impressora que permite a impressão dos dados da diluição realizada.

Description

O presente invento tem por objetivo um equipamento para realizar a diluição de produtos líquidos concentrados, de forma contínua, e em quantidades e concentrações variadas, no qual um misturador e um sensor de condutividade garantem a diluição precisa da solução. Também se refere o presente invento ao processo e ao sistema de controle deste equipamento. Esta tecnologia está relacionada ao campo dos aparelhos para descontaminação/desinfecção de ambientes ligados à saúde, como hospitais e demais ambientes que necessitem ser profundamente higienizados.

ESTADO DA TÉCNICA

O ambiente dos serviços de saúde é apontado como um importante reservatório de micro-organismos, em especial os multirresistentes, além da matéria orgânica presente, que favorece a proliferação de agentes patogênicos.

Dessa forma, o uso correto de materiais e técnicas de desinfecção e limpeza apresenta um papel importante nos serviços de saúde, a fim de romper com a cadeia epidemiológica das infecções.

Sendo assim, são encontrados produtos químicos para esses fins, prontos para uso e em concentrações variadas para cada aplicação a que o produto se destina, dependendo do fabricante ou norma vigente. Esses produtos são comercializados nas concentrações adequadas ao seu uso, dispensando a necessidade de diluições.

Quando existe a necessidade do uso intensivo de produtos para limpeza e desinfecção, como é o caso dos ambientes de serviços de saúde, surge a necessidade de reduzir o custo com transporte e embalagem, e evitar a geração de grandes quantidades de resíduos plásticos, que não podem ser reciclados por se tratarem de embalagens para produtos químicos. Assim, estes produtos são comercializados na forma concentrada, devendo ser diluídos nas proporções especificadas pelo fabricante. Entretanto, caso o produto seja diluído em proporções diferentes das especificações, por exemplo, pode ocorrer o desperdício do produto se a concentração for maior, ou, sendo a diluição inferior à especificação, poderá ocorrer a ineficácia do produto, o que favorece a proliferação de agentes patogênicos. Assim sendo, são encontrados no estado da técnica equipamentos que realizam a diluição desses produtos para limpeza e desinfecção, sendo que as técnicas utilizadas consistem em trabalhar por pressão negativa (Venturi), e em sistemas que fazem a diluição por tempo de liberação do diluente.

O pedido WO201133484 descreve um equipamento que possui uma fonte de recepção do diluente, uma válvula para controlar o fluxo deste, e um aspirador. Este aspirador permite a entrada de diluente por pressão negativa - efeito Venturi - e uma bomba de dosagem é ativada por um dispositivo de controle. Da mesma forma, o pedido US20110032790 descreve um misturador que funciona por efeito Venturi. A técnica descrita nesses documentos consiste em realizar a diluição da solução por pressão negativa (Venturi). O sistema de dosagem tipo Venturi possui um problema sério, quando existe uma pressão de entrada de água abaixo do recomendado, perdendo pressão de aspiração do produto químico, podendo gerar dosagem incorreta. Em alguns casos, a água retorna para o galão do químico, modificando a concentração original do produto. Este sistema também não controla se há químico presente na saída, e a bomba geralmente sofre desgaste, alterando a concentração das misturas.

O pedido MU8701552 descreve um dosador que utiliza a força gravitacional para misturar os líquidos que são liberados por uma eletroválvula. A mistura é realizada por compartimento com um motor e uma hélice para homogeneizar a solução. Trata-se de um sistema de dosagem gravimétrico, onde dois tanques que devem ser preenchidos com as substâncias a serem misturadas são posicionados acima de um tanque de diluição, o qual recebe os dois produtos, um de cada vez, sendo controlado por peso. O volume final da mistura acaba sendo limitado dependendo dos tanques superiores, sendo necessário um operador que preencha novamente os tanques de produto, ocasionando risco de contato com produto químico ou peso excessivo para o preenchimento. E também, como o sistema trabalha por peso, existe possibilidade de falha dependendo do local instalado, em razão da variação de pressão e altitude que influenciarão no peso final do produto diluído. Outro problema é que a pressão pode variar em razão da quantidade de líquido no recipiente, ou seja, quanto maior a quantidade, maior a pressão e a àberação de líquido, o que ocasiona variações na dosagem.

O documento US6237807 descreve um dosador que realiza a diluição por tempo, ou seja, um sensor controla o tempo de liberação previamente programado, de acordo com a necessidade do usuário. Além de apresentar um sistema para baixas dosagens com produção extremamente limitada, por ciclo de dosagem, o aparelho é impreciso, pois permite a falsa dosagem, já que não controla a concentração do material a ser diluído. Pode também haver desgaste da bomba, o que prejudica a precisão do equipamento.

O aparelho objeto desta patente resolve os problemas do estado da técnica, pois possui um dispositivo que mede a concentração do produto, garantindo diluições precisas e confiáveis, além de impedir a produção de falsas dosagens e ser flexível pelo fato de permitir diferentes dosagens e quantidades. Outra vantagem é que o equipamento detecta automaticamente se o químico está presente, evitando a diluição de produto errado, ou fora do padrão estabelecido, e permitindo ainda que as informações de diluição e funcionamento sejam transmitidas via internet para um banco de dados remoto. Além disso, o equipamento produz continuamente e independente do desgaste da bomba, pois é ajustado automaticamente para manter a dosagem programada.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

O sistema utilizado no aparelho objeto desta patente tem por finalidade dosar e confirmar a concentração do produto dosado, que é produzido continuamente, com confiabilidade e precisão, garantindo o produto para pronto uso. O aparelho aspira o produto concentrado, por meio de uma bomba, e injeta em um sistema homogeneizador, com sensor de condutividade, até que a condutividade programada seja atingida dentro do sistema. Assim, o aparelho libera a válvula de entrada de água e dá-se a produção do produto diluído pronto para uso. O aparelho mede a condutividade constantemente e ajusta a velocidade da bomba de químico para manter o valor programado. O sistema também permite a programação da dosagem pelo usuário.

Uma das vantagens do invento está no fornecimento contínuo de dosagem de produto pronto para uso, garantido por meio da condutividade, que é medida constantemente e regulada por uma bomba. O aparelho produz continuamente volumes pequenos ou grandes e mantém a segurança da dosagem, evitando a produção de falsa dosagem, em que o usuário tem água no recipiente, porém não tem produto químico, por falta de dispositivos que mensurem se o produto foi diluído corretamente.

Outra vantagem é a função de evitar desperdícios do produto, por meio de um sistema que desliga automaticamente o equipamento quando o recipiente a ser preenchido chega no seu limite.

Além dessas vantagens, o aparelho pode ser acionado por meio de botão ou pedal, com ou sem fio, para que o usuário mantenha as mãos livres,

Outros componentes opcionais do aparelho são: a possibilidade de apresentar valores de dosagem em partes por milhão em uma tela, e uma impressora, que imprime automaticamente a etiqueta com data de validade e valor medido da dosagem, lote, e todas as outras informações que o usuário achar necessárias.

A presente invenção resolve o problema de ter que diluir o produto manualmente, problemas de diluições imprecisas de outros sistemas de dosagem, e também evita contato com produtos químicos que podem ser prejudiciais ao usuário por estarem concentrados.

O equipamento poderá substituir com segurança um conceito de produtos prontos para o uso, onde o custo para o meio ambiente é grande. Isto porque produtos prontos para o uso utilizam uma grande quantidade de galões, que são necessários para armazenamento e transporte, gerando assim uma grande quantidade de resíduos plásticos que agridem o meio ambiente, e que não podem ser reciclados por se tratarem de galões que transportam produtos químicos.

O equipamento da presente patente utiliza um único galão de produto su perco n centrad o e produz centenas de galões diluídos de produto pronto para uso, conforme a necessidade do cliente, diminuindo assim consideravelmente o custo com o transporte, a emissão de CO2 dos caminhões transportadores, o armazenamento e o estoque nos clientes, e permite o reaproveitamento dos galões preenchidos que poderão ser reenvasados com produto diluído pronto para uso. Para otimizar e fornecer um maior controle sobre o produto diluído, o presente invento prevê meios de transmitir via internet as informações geradas pelo equipamento para um banco de dados remoto, facilitando assim a administração, a logística e o estoque de produto no local onde o equipamento está instalado.

APRESENTAÇÃO DA FIGURAS

A Figura 1 apresenta o diagrama do processo hidráulico do equipamento ligado à parte eletrônica.

A Figura 2 apresenta o fluxograma do sistema programado no equipamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

O equipamento objeto da presente patente é constituído de uma placa PCI (Peripheral Component Interconnector - Interconector de Componentes Periféricos) ligada a um conjunto de sensores em um fluxo hidráulico, controlados por um sistema, de forma a evitar erros na diluição do produto final, sendo que esta PCI tem por finalidade interpretar todos os sinais dos sensores, e com base no programa armazenado em sua memória, determinar quais são os procedimentos a serem tomados em seus periféricos (válvulas, bombas, impressora, etc.). Ela também registra todas as informações para possível compilação de dados futuros e também trabalha com sistema de conferência por sensor de titulação. Para que a diluição seja mais precisa, o equipamento realiza a dosagem pela condutividade, e a placa PCI, de acordo com a variação da condutividade, realiza os cálculos compensatórios para a determinação da dosagem programada. A placa PCI também está ligada aos seguintes periféricos: dispositivo de entrada, impressora (opcional), tela (opcional), e interface de rede (opcional).

Em um exemplo de funcionamento do equipamento, conforme Figura 1, o fluxo hidráulico é iniciado pela entrada de água 2, ligada a uma fonte de água 1, que pode ser uma rede hidráulica ou um reservatório, sendo que a água segue para um filtro 3, para evitar entupimentos, e passa por um sensor de água 4, que mede a sua condutividade.

Em seguida, um sensor de fluxo 5 controla a quantidade de água passante, e uma válvula solenoide 6 controla e limita o fluxo de água para a diluição. Ela também impede automaticamente a liberação de água ao se detectar, por meio dos sensores, a falta de químico.

Uma entrada de químico 8 permite o bombeamento do químico a partir da fonte de químico 7, por meio de uma bomba peristáltica 9. A bomba peristáltica 9 possui finalidades importantes: aspira o químico que é introduzido no sistema de diluição com precisão devido ao peristaltismo, garantindo que o processo de diluição seja seguro e que seja aspirado todo o produto da fonte de químico 7, sem entrada de ar no sistema, independente da posição da referida fonte. Um sensor de químico 10 detecta e identifica o químico presente e um sensor de temperatura 11 mede a temperatura da água.

A PCI 18 realiza o cálculo da dosagem da solução, com base em informações coletadas pelo sensor de água 4, sensor de fluxo de água 5, sensor de temperatura 11, sensor de químico 10, para que as proporções de químico e água estejam corretas;

O químico e a água seguem para o misturador 12, que consiste em uma câmara onde os líquidos são misturados/homogeneizados. No misturador 12, existe um distribuidor que executa a mistura, garantindo, assim, a homogeneidade da solução, e que a água não retorne pela tubulação do químico.

Após a diluição ocorrida no misturador 12, um sensor de titulação 13 mede a concentração diluída, e a PCI 18 realiza os cálculos para atestar a diluição precisa da solução, que segue para a saída de produto 16, passando por um sensor de desligamento 14, que encerra o processo com o recipiente com produto diluído 17. Uma válvula de sentido único 15 tem a função de reter o líquido na tubulação, evitando que respingue e que o profissional entre em contato com o produto químico.

A placa PCI 18 controla os sensores e os demais periféricos descritos a seguir: - uma tela 22 (opcional), que pode ser sensível ao toque, para visualizar as programações disponíveis ou as escolhidas pelo usuário, o que permite a este identificar o produto químico que está sendo utilizado e qual a dosagem que está programada, a data do envase e outras informações pertinentes à dosagem, reduzindo drasticamente a possibilidade de um erro, pois todas as informações do processo estão descritas na tela; - uma interface de rede 21 (opcional), com ou sem fio (por exemplo, wire/ess, wi-fi, GPRS), que envia informações para o banco de dados da empresa, o qual o cliente, ou quem possa interessar, acessa e verifica a quantidade de produto que foi produzida (dia, mês, ano), se o consumo está alto ou baixo em cada setor, fornecendo dados para que os administradores das instituições onde os equipamentos estão instalados, ou o próprio fabricante, possam acompanhar caso ocorra alguma falha no equipamento, ou ainda, se a utilização do produto e a diluição estão corretas, entre outras informações; - uma impressora 20 (opcional), preferencialmente térmica que imprime em um rolo de papel termosensível e adesivo. Os dados para impressão são emitidos pela PCI 18 e coletados por meio dos sensores, sem a interferência do usuário. Aparecerão na impressão o produto que está sendo usado, a dosagem selecionada, o dia e a hora do procedimento e a validade do produto em questão. Essa impressão poderá ser destacada e colada no recipiente que foi envasado no procedimento, garantindo assim, a total segurança e impossibilidade de risco por falha humana. A impressão é executada automaticamente cada vez que se finaliza o procedimento de envase, e o usuário ainda tem a possibilidade de reimprimir os dados do último envase, caso ocorra algum problema; - um dispositivo de entrada 19, para programação e seleção das opções de dosagem. O dispositivo de entrada pode ser um teclado, uma tela sensível 5 ao toque, ou um dispositivo de entrada em um pedal ou em uma ponteira com mangueira, podendo o usuário iniciar a produção por um modo e encerrar por outro, por exemplo.

O conjunto de sensores compreende: - sensor de água 4, que analisa a qualidade da água para maior precisão 10 da dosagem do químico, devido à variação da qualidade da água em diversos locais onde o equipamento será instalado, detectando o quão condutiva está a água e informando à PCI 18, que executa os cálculos compensatórios de dosagem; - sensor de fluxo 5, que mede constantemente o fluxo de água que está 15 passando para a solução, informando à PCI para regular a dosagem do químico, e que, por ser altamente preciso, consegue informar a quantidade de produto produzido diariamente; - sensor de temperatura 11, que informa constantemente a PCI 18 sobre a temperatura da água, a qual executa os cálculos compensatórios de 20 dosagem por algoritmos matemáticos, para que não haja hipótese de erro na dosagem, devido a variações climáticas; - sensor de químico 10, que tem a finalidade de detectar a presença e identificar o produto químico programado, informando à PCI 18, que determina automaticamente a validade do produto produzido. Este sensor atua também 25 como um sistema de segurança, evitando que seja produzido um produto final sem químico presente; - sensor de titulação 13, que executa a medição após o produto diluído, garantindo que a solução foi efetuada na concentração correta, podendo ser de três tipos, conforme o tipo de químico a ser utilizado: sensor de condutividade, 30 sensor de oxigênio diluído e sensor de infravermelho; - sensor de desligamento 14, que confirma o preenchimento do recipiente com produto diluído 17, e envia sinal à PCI para que desligue o equipamento, evitando assim o transbordamento, e permitindo que o usuário realize outras funções enquanto o preenchimento é realizado. 5 Para controlar a PCI 18 e suas inter-relações com o conjunto de sensores, válvulas e demais periféricos, foi desenvolvido um sistema de controle do equipamento, o qual realiza as funções descritas a seguir, conforme Figura 2.

O sistema se inicia 35 com a seleção de dosagem 23 pelo usuário, ou 10 pode-se utilizar a dosagem pré-definida no sistema, acionando-se o dispositivo de entrada 19. Então, o sistema realiza a verificação da água 24, por meio dos sensores de água 4, de fluxo 5 e de temperatura 11, e em seguida verifica se existe produto químico presente 25. Em caso negativo, ocorre o acionamento da bomba peristáltica na velocidade máxima 34, e ocorre o fechamento da 15 válvula solenoide 31, para impedir o fluxo de água. Havendo o químico, o • sistema faz a verificação do químico utilizado 26 com o sensor de químico 10, aciona a válvula solenoide 27, e calcula o químico proporcional à vazão 28. A seguir, o sistema realiza a medição do resultado 29, por meio do sensor de titulação 13, até que obtenha o preenchimento do recipiente 30 e se encerre 20 automaticamente, por meio do sensor de desligamento 14. Enquanto o recipiente não estiver preenchido, o sistema retorna continuamente para as etapas 25 e seguintes, desde que não tenha ocorrido a interrupção 32 do processo, pela ação do usuário a qualquer momento, por meio do dispositivo de entrada 19. Após um destes procedimentos de interrupção 32, é acionado o 25 fechamento da válvula solenoide 31. Opcionalmente, ao final do processo, o usuário pode realizar a impressão dos dados 37.

Claims (15)

1) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos caracterizado por compreender de um lado, uma entrada de água (2), com um filtro (3), um sensor de água (4), um sensor de fluxo (5), todos ligados a uma válvula solenoide (6) e esta, por sua vez, está ligada ao misturador (12) da diluição, e depois da dita válvula solenoide (6) está o sensor de temperatura (11 ) que mede a temperatura da água, sendo que por outro lado, há uma entrada de químico (8), que é aspirado por uma bomba peristáltica (9) a partir da fonte de químico (7), químico este que passará pelo sensor de químico (10), antes de chegar no misturador (12), onde se encontrará com a água, misturador (12) este que também está ligado à saída de produto (16), sendo que antes desta saída ainda estão localizados um sensor de titulação (13), um sensor de desligamento (14) e válvula de sentido único (15), sendo que todos estes sensores periféricos (4, 5, 10, 11, 13, 14), a válvula solenoide (6) e a bomba peristáltica (9) são controlados por uma placa PCI (18), que interpreta os dados dos sensores do equipamento (4, 5, 10, 11, 13, 14), por meio de sistema programado em sua memória para determinar as ações da válvula solenoide (6) e da bomba peristáltica (9), e dito sistema é acionado por um dispositivo de entrada (19).

2) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos conforme a reivindicação 1, caracterizado por dito dispositivo de entrada (19) poder ser ou um teclado, ou uma tela sensível ao toque, ou um dispositivo de acionamento localizado em um pedal, ou em uma ponteira com mangueira.

3) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos conforme a reivindicação 1, caracterizado por dito sensor de titulação (13) poder ser ou um sensor de condutividade, ou um sensor de oxigênio diluído ou um sensor de infravermelho.

4) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos conforme reivindicação 1, caracterizado por, opcionalmente, conter uma impressora (20), preferencialmente do tipo térmica, e ligada à PCI (18).

5) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos conforme reivindicação 1, caracterizado por, opcionalmente, conter uma interface de rede (21), para permitir a transmissão de dados com ou sem fio ligada à PCI (18).

6) Dosador automático de alta precisão para diluição de líquidos conforme reivindicação 1, caracterizada por, opcionalmente, conter uma tela (22) para apresentação de dados ligada à PCI (18).

7) Processo para dosador automático conforme todas as reivindicações anteriores, caracterizado por possuir as seguintes etapas: a) passagem da água pela entrada de água (2), ligada a uma fonte de água (1), cujo fluxo é controlado por uma válvula solenoide (6); b) passagem da água por um filtro (3); c) passagem de químico pela entrada de químico (8), ligada a uma fonte de químico (7), aspirado por uma bomba peristáltica (9); d) cálculo da dosagem da solução por meio da PCI (18), com base em informações coletadas pelo sensor de água (4), sensor de fluxo de água (5), sensor de temperatura (11), sensor de químico (10), para que as proporções de químico e água estejam corretas; e) mistura e homogeneização do químico e da água no misturador (12); f) verificação do resultado da diluição por meio do sensor de titulação (13), conforme dosagem anteriormente calculada; g) passagem da diluição pela saída de produto (16) para preenchimento do recipiente com produto diluído (17); h) interrupção do preenchimento do recipiente com produto diluído (17), por 30 meio de um sensor de desligamento (14) e fechamento da válvula de sentido único (15).

8) Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por possuir as seguintes etapas: a) realização da seleção de dosagem (23); b) verificação da água (24) realizada pelo sensor de água (4), pelo sensor de fluxo (5) e pelo sensor de temperatura (11); c) verificação do químico presente (25) e verificação do químico utilizado (26), realizado pelo sensor de químico (10); d) acionamento da válvula solenoide (27); e) cálculo proporcional à vazão (28) com base nas informações coletadas nas etapas b e c; f) verificação de medição do resultado (29) da diluição pelo sensor de titulação (13); g) verificação de preenchimento do recipiente (30) pelo sensor de 15 desligamento (14); h) fechamento da válvula solenoide (31); i) interrupção (32);

9) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por dita etapa a) de seleção da dosagem, opcionalmente, permitir múltiplas configurações de dosagem e quantidades pelo usuário, ou ainda haver dosagens pré-definidas pelo sistema, acionadas a partir de um dispositivo de entrada (19);

10) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por na etapa c), caso o sensor de químico detecte que não há químico presente (25), ser acionada a bomba peristáltica na velocidade máxima (34) e fechada a válvula solenoide (31).

11) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por dita etapa e) ser realizada com base nas informações coletadas da temperatura da água pelo sensor de água (4), pelo sensor de fluxo (5), pelo sensor de temperatura (11) e pelo sensor de químico (10).

12) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por na etapa g), caso o sensor de desligamento (14) detecte que o recipiente não está preenchido, o processo retornar para a etapa c.

13) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, na etapa g), o preenchimento do recipiente poder, opcionalmente, ser interrompido a qualquer tempo pelo usuário por meio do dispositivo de entrada (19), levando às etapas h e i.

14) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por na etapa i), a interrupção (32), opcionalmente, ocorrer pelo sensor de desligamento (14).

15) Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por permitir, ao final do processo, a impressão de dados (37) da diluição realizada.