BR102020015679A2 - Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão - Google Patents

Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão Download PDF

Info

Publication number
BR102020015679A2
BR102020015679A2 BR102020015679-9A BR102020015679A BR102020015679A2 BR 102020015679 A2 BR102020015679 A2 BR 102020015679A2 BR 102020015679 A BR102020015679 A BR 102020015679A BR 102020015679 A2 BR102020015679 A2 BR 102020015679A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
processing unit
pressure
volume
fluid storage
unit
Prior art date
Application number
BR102020015679-9A
Other languages
English (en)
Inventor
Davi Francisco Caetano Dos Santos
Robson Baptista Gama
Álvaro Augusto Vasconcelos
Original Assignee
Robert Bosch Limitada
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Limitada filed Critical Robert Bosch Limitada
Priority to BR102020015679-9A priority Critical patent/BR102020015679A2/pt
Priority to PCT/BR2021/050300 priority patent/WO2022020921A1/en
Publication of BR102020015679A2 publication Critical patent/BR102020015679A2/pt

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0092Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/05Vessel or content identifications, e.g. labels
    • F17C2205/058Vessel or content identifications, e.g. labels by Radio Frequency Identification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/035Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03Control means
    • F17C2250/032Control means using computers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03Control means
    • F17C2250/034Control means using wireless transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0478Position or presence
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0486Indicating or measuring characterised by the location
    • F17C2250/0491Parameters measured at or inside the vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0486Indicating or measuring characterised by the location
    • F17C2250/0495Indicating or measuring characterised by the location the indicated parameter is a converted measured parameter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/015Facilitating maintenance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/07Applications for household use
    • F17C2270/0745Gas bottles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

A presente invenção refere-se a um método e sistema de detecção de 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 o volume do fluido armazenado dentro do recipiente através da leitura de pressão interna, aferindo os períodos de variação quando há vazão do fluido e correlacionando com comportamentos de pressão esperados em recipientes com aplicação e características similares.

Description

MÉTODO E SISTEMA DE DETECÇÃO DE VOLUME EM RECIPIENTES ARMAZENADORES DE FLUIDOS SOB PRESSÃO Campo da Invenção
[001] A presente invenção refere-se a um método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, como tanques de armazenamento de gás, preferencialmente aplicados em botijões, mas não limitados a essa aplicação.
[002] O referido método e sistema identifica o volume do fluido armazenado dentro do recipiente através da leitura de pressão interna, aferindo os períodos em que há vazão do mesmo e correlacionando com comportamentos de pressão esperados em recipientes com aplicação e características similares.
Fundamentos da Invenção
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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).
[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.
[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.
[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.
[013] O botijão P20 é mais comumente utilizado em empilhadeiras e para ba- lonismo, 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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[021] Com base neste cenário, visando mitigar as limitações técnicas observadas nos documentos citados, surge a presente invenção.
Objetivos da Invenção
[022] Assim, a presente invenção tem por objetivo principal revelar um método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão.
[023] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção prover um método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que, ao realizar a leitura de pressão interna de um recipiente armazenador e identificar os períodos de vazão do fluído correlacionando com padrões de utilização de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão com características e composições similares, indica qual é o volume interno de fluido disponível.
[024] Ainda, a presente invenção tem por objetivo revelar um sistema de detecção de 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.
[025] Ademais, é objetivo da presente invenção apresentar um sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que realize a leitura de pressão interna do recipiente armazenador e disponibilize a informação de volume interno de fluido disponível e quando será necessário a troca do recipiente.
Sumário da Invenção
[026] Todos os objetivos acima mencionados são alcançados por meio do método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, associado a recipientes armazenadores (ou botijões), mas não limitados a esse tipo de aplicação.
[027] De acordo com as premissas fundamentais da invenção em questão, o método de detecção de 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, correlacionar o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento e, por fim, identificar a quantidade de volume no recipiente armazenador de fluido.
[028] Adicionalmente, o método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos correlaciona o primeiro sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento, onde o segundo sinal processado comparado é pelo menos um sinal padrão relacionado a fluidos em recipientes armazenadores em uma base de dados acessada pela unidade de processamento.
[029] Ainda, o método em questão compreende ainda outra etapa intermediária entre processar os sinais de pressão adquiridos e correlacionar esses sinais com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento, que consiste em correlacionar o sinal processado pela unidade de processamento com pelo menos um sinal de temperatura obtido e processado pela unidade de processamento por meio de pelo menos uma primeira unidade de aferição de temperatura associada ao fluxo de vazão do recipiente armazenador e associado a unidade de processamento.
[030] Ademais, na presente invenção é proposto um método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão que compreende ainda o fato de que a unidade de processamento indica a informação de quantidade de volume por meio de pelo menos uma unidade de interface de conexão.
[031] 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 identifica- dora.
[032] Também, de acordo com a presente invenção, o método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão é executado preferivelmente em um sistema de detecção de 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.
[033] Ainda, a presente invenção revela um sistema de detecção de 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.
[034] Na invenção aqui proposta, o sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende também pelo menos uma unidade de aferição de temperatura associada a unidade de processamento.
[035] Por fim, o sistema da presente invenção também inclui pelo menos uma unidade de identificadora associada a unidade de processamento.
Breve Descrição das Figuras
[036] A concretização preferencial da invenção em questão é detalhadamente descrita com base nas figuras listadas, as quais:
[037] A figura 1 ilustra o sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão.
[038] A figura 2 ilustra, em perspectiva, o sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão associado ao recipiente armazenador.
[039] A figura 3 ilustra o comportamento da pressão interna de três recipientes armazenadores de fluido sob pressão em função do tempo.
[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, indicando os períodos em que houve variação de pressão compatível com a realização de vazão do gás para utilização.
Descrição Detalhada da Invenção
[041] De acordo com os objetivos gerais da invenção em questão, o método de detecção de 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 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, correlacionar o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento 2 e identificar a quantidade de volume no recipiente armazenador de fluido 8.
[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, consequentemente eventos de abertura e fechamento da válvula para utilização do gás GLP. 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.
[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.
[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, consequentemente correlacionando eventos de abertura e fechamento da válvula para utilização do gás e desta maneira identificando o volume utilizado, assim identificando a quantidade de volume armazenado no recipiente armazenador. 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, desta maneira realizando esta etapa externamente.
[045] A figura 3 demonstra três sinais de leitura de pressão em três recipientes armazenadores de gás GLP, onde a pressão varia de acordo com o equilíbrio entre o líquido e o gasoso durante a utilização. Ao abrir uma válvula 4, o sistema brevemente apresenta uma queda de pressão que tende a estabilidade pressão de vapor saturado novamente (conforme a lei de Clausius-Clapeyron), onde a média de pressão interna varia com clima e temperatura e tende a diminuir pouco expressivamente durante a diminuição do gás GLP interno, apresentando somente uma queda brusca quando está próximo ao final de vida útil do recipiente. As três curvas apre- sentam variações diferentes do gás, onde a curva com variação mais acentuada se deve à utilização sem regulador de pressão na válvula 4, o que proporciona uma queima mais acentuada do gás na abertura da mesma, e consequentemente uma variação maior na pressão. Quando a válvula 4 é fechada, a curva de pressão que se mantinha em estabilidade (conforme a lei de Clausius-Clapeyron) apresenta pequena variação de aumento de pressão antes de retornar à estabilidade de antes de se fechar a válvula 4, desta maneira proporcionando que o método detecte o período que houve vazão e assim, ao correlacionar com curvas padrão neste tipo de sistema com gás GLP de mesma composição, consegue identificar a quantidade de volume utilizado e consequentemente a quantidade de volume interna.
[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 correlacionado 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.
[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. Ao fechar a válvula 4, a curva de pressão que se mantinha em estabilidade, apresenta pequena variação de aumento de pres- são antes de retornar à estabilidade de antes do fechamento, desta maneira identificando os períodos de vazão 9 na figura. Ao correlacionar com curvas padrão neste tipo de sistema com gás GLP de mesma composição, o método identifica a quantidade de volume utilizado e consequentemente a quantidade de volume interna do recipiente armazenador.
[048] Adicionalmente, o método da presente invenção possui uma etapa intermediária entre processar os sinais adquiridos e correlacionar o sinal com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento 2 que consiste em correlacionar o sinal processado pela unidade de processamento 2 com pelo menos um sinal de temperatura obtido e processado pela unidade de processamento 2 adquirido por meio de pelo menos uma primeira unidade de aferição de temperatura 3 associada ao fluxo de vazão do recipiente armazenador 8 e associado a 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 havendo vazão do mesmo, e consequentemente indicando que está sendo utilizado. Uma segunda unidade de aferição de temperatura poderia ser utilizada para mensurar a temperatura ambiente, e desta maneira podendo melhorar a precisão por prover uma referência local de temperatura.
[049] Ainda, o método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão apresentado nesta invenção, a unidade de processamento 2 indica a informação de volume disponível 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 também podem apresentar uma interface mecânica com o usuário, como um botão, responsável por mandar um alerta manualmente ou reconhecer um alerta.
[050] 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.
[051] É valido citar também que na presente invenção, o método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão é preferencialmente executado em um sistema de detecção de 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 me- nos um sensor de pressão 1 e pelo menos uma unidade de interface de conexão 6.
[052] Adicionalmente, a presente invenção apresenta um sistema de detecção de 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] 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.
[054] Ainda, na presente invenção, o sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão compreende também pelo menos uma unidade de aferição de temperatura 3 associada a unidade de processamento 2. A unidade de aferição de temperatura 3 é representada por um sensor ou qualquer dispositivo capaz de mensurar a temperatura.
[055] Por fim, é valido citar que no sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de compreende ainda pelo menos uma unidade de identificação 5 associado 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.
[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.

Claims (9)

  1. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:
    • i. 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);
    • ii. processar os sinais adquiridos por meio de pelo menos uma unidade de processamento (2);
    • iii. correlacionar o sinal processado com pelo menos um segundo sinal processado por meio da unidade de processamento (2);
    • iv. identificar a quantidade de volume no recipiente armazenador de fluido (8).
  2. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo sinal processado correlacionado na etapa iii compreende pelo menos um sinal padrão relacionado a fluidos em recipientes armazenadores em uma base de dados acessada pela unidade de processamento (2).
  3. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa intermediária entre as etapas ii e iii que consiste em correlacionar o sinal processado pela unidade de processamento (2) com pelo menos um sinal de temperatura obtido e processado pela unidade de processamento (2) por meio de pelo menos uma primeira unidade de aferição de temperatura (3) associada ao fluxo de vazão do recipiente armazenador (8) e associado a unidade de processamento (2).
  4. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de processamento (2) indica a informação de volume disponível por meio de pelo menos uma unidade de interface de conexão (6).
  5. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que 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).
  6. Método de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de ser executado em um sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, compreendendo:
    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).
  7. Sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:
    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).
  8. Sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender também pelo menos uma unidade de aferição de temperatura (3) associada a unidade de processamento (2)
  9. Sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão de acordo com a reinvindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender também pelo menos uma unidade de identificação (5) associado a unidade de processamento (2).
BR102020015679-9A 2020-07-31 2020-07-31 Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão BR102020015679A2 (pt)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102020015679-9A BR102020015679A2 (pt) 2020-07-31 2020-07-31 Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
PCT/BR2021/050300 WO2022020921A1 (en) 2020-07-31 2021-07-15 Method and system of detecting volume in pressurized fluid storage containers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102020015679-9A BR102020015679A2 (pt) 2020-07-31 2020-07-31 Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102020015679A2 true BR102020015679A2 (pt) 2022-02-15

Family

ID=80037906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102020015679-9A BR102020015679A2 (pt) 2020-07-31 2020-07-31 Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BR102020015679A2 (pt)
WO (1) WO2022020921A1 (pt)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6536456B2 (en) * 1997-03-03 2003-03-25 William H. Dickerson, Jr. Automatically switching valve with remote signaling
US7619523B2 (en) * 2006-09-25 2009-11-17 American Air Liquide, Inc. Gas cylinders monitoring by wireless tags
TWM318100U (en) * 2006-11-23 2007-09-01 Grand Hall Entpr Co Ltd Gas storage detection and leakage alerting apparatus
US20080251074A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-16 Sand Robert H System and method for remote oxygen supply monitoring and calculation of replacement requirements
DE202013012531U1 (de) * 2013-01-25 2017-04-27 Siemens Schweiz Ag Druckgasbehälter
JP6263299B1 (ja) * 2017-05-09 2018-01-17 東京瓦斯株式会社 ガス容器の交換システム、その交換プログラム、その交換装置およびその交換方法
GB2572536A (en) * 2018-03-08 2019-10-09 Linde Ag Gas cylinder flow monitoring
CN110260152B (zh) * 2019-06-12 2021-08-24 无锡泓瑞航天科技有限公司 一种液化天然气车辆车用气瓶智慧监测系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022020921A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103998904B (zh) 估算以低温贮存的多相流体的体积和质量的装置和方法
CA2605119C (en) Liquid gas vaporization and measurement system and method
ES2357530T3 (es) Sistema de vigilancia para un depósito de almacenamiento móvil.
US7104124B2 (en) Method for indicating duration of gas supply remaining and providing result to user thereof
CN105403390B (zh) 安全阀低温试验系统及安全阀低温试验方法
CN101907507A (zh) 光纤光栅大型液化气储罐泄露监测报警系统
US6505470B1 (en) System for detecting overflow of a tank
CN201539686U (zh) 一种可检测夹层真空度的杜瓦瓶
BR102020015679A2 (pt) Método e sistema de detecção de volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
BR102020015675A2 (pt) Método e sistema de detecção de baixo volume em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
BR102020015684A2 (pt) Método e sistema de detecção de deflexão de pressâo em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
CN102252730B (zh) 软体罐液位测量仪及其测量方法
US6568263B1 (en) Liquid level detector and system
JPH04507002A (ja) 漏洩検出装置
CN207716094U (zh) 焊接绝热气瓶压力液位绝热性能测量装置
RU2003110605A (ru) Заправочная станция сжиженных углеводородных газов
ES2959273T3 (es) Procedimiento para calcular en tiempo real el índice de metano MN de la fase líquida de un gas natural licuado
BR102021025983A2 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
WO2023115177A1 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
Thompson Jr et al. Densities and dielectric constants of LPG components and mixtures at cryogenic storage conditions
BR102021025994A2 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
BR102021025988A2 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
BR102021025978A2 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
WO2023115180A1 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão
WO2023115178A1 (pt) Método e sistema de detecção de troca de recipientes armazenadores de fluidos sob pressão

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]