BR112012016022B1 - Instalação de detecção de incrustação e método para a determinação da quantidade de incrustação de superfícies - Google Patents

Abstract

instalação de detecção de resíduos e método para detecção da mesma. a invenção diz respeito a uma instalação de detecção de resíduos (1) e a um método destinado a determinação da quantidade de resíduos (5) de superfícies (5) de superfícies (3) de superfície de tratamento (2) de fluido (6) e/ou de componentes funcionais internos (4) de tais dispositivos, que se encontram expostos ao referido fluido e estão sujeitos a presença de resíduos. as instalações de deteccção de resíduos e métodos são úteis para a monitoração da quantidade presente de resíduos nas superfícies, ou seja, as superfícies de transferência de calor e, úteis ainda para a monitoração do procedimento de limpeza tais dispositivos de tratamento de fluido e/ou de componentes funcionais internos de tais dispositivos. de acordo com a invenção a instalação de detecção (1) compreende pelo menos de um primeiro sensor (7) contendo mecanismos (9) destinados a aferição da transparência ótica t e/ou da condutividade de condução elétrica q de referido fluido (6). o sensor inclui pelo menos uma área sensitiva (8) localizada na proximidade e/ou no interior das referidas superfícies (3) e sendo que a referida área é temporariamente pelo menos exposta ao referido fluido (6).

Description

“INSTALAÇÃO DE DETECÇÃO DE INCRUSTAÇÃO E MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE INCRUSTAÇÃO DE SUPERFÍCIES”

A invenção se refere a uma instalação de detecção de incrustação e a um método para a determinação da quantidade de incrustação presentes nas superfícies dos dispositivos de tratamento de fluidos e/ou componentes funcionais internos de tais dispositivos, que estejam expostos nos referidos fluidos e estejam sujeitos à incrustação.

Os métodos e instalações de detecção de incrustação são úteis quanto a monitoração da quantidade de incrustação presentes nas superfícies de tais dispositivos de tratamento de fluidos e/ou em componentes funcionais internos, ou seja, superfícies de transferência de calor e ainda para a monitoração de procedimentos de limpeza de tais dispositivos de tratamento de fluidos e/ou componentes funcionais internos de tais dispositivos, habitualmente denominados de CIP ( Limpeza Local).

Um método e aparelhagem para teste da eficiência de um procedimento de limpeza voltado a um filtro em um sistema de filtragem é conhecido através do documento US 20050000894 A1. Após o procedimento de limpeza, o sistema é pressurizado, havendo a aferição da queda da pressão ao longo de um período de tempo pré-determinado. Com base na queda da pressão determina-se se o processo de limpeza foi eficiente ou não.

Tal sistema, entretanto, é incapaz de determinar a quantidade de incrustação presentes. Outros métodos ou instalações existem, apresentando a capacidade de aferirem a quantidade presente de incrustação.

Tem-se conhecimento de uma aparelhagem para a aferição quanto a resistência da incrustação advindos da transferência de calor a partir de uma superfície transferindo calor e de um fator de limpeza de uma superfície de transferência de calor, capacitada a monitorar presentemente um grau de acúmulo de depósitos a partir do documento 599250A. A aparelhagem fazendo uso de um dado comprimento de um enrolamento de arame no interior da superfície de transferência de calor para a aferição de uma temperatura média da superfície de transferência de calor e um componente de aferição de temperatura da água em uma porção de entrada/saída voltado para a aferição da temperatura das porções de entrada/saída da aparelhagem.

Outra aparelhagem para aferição presente da incrustação de um dispositivo de tratamento de fluido com a inclusão de um trocador de calor é conhecida a partir do documento US 4766553A. A aparelhagem efetua o cálculo do coeficiente de transferência de calor como uma função das temperaturas de entrada/saída, da taxa de fluxo, e do calor específico do trocador de calor. O atual coeficiente de transferência de calor é comparado com o coeficiente nominal ou original de transferência de calor determinando se veio a ocorrer qualquer tipo de deterioração nos coeficientes que venha a refletir a incrustação do trocador de calor.

Entretanto, um problema advindo dos dispositivos de detecção de incrustação diz

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2/20 respeito aos parâmetros operacionais do dispositivo de tratamento de fluido e/ou dos seus próprios componentes funcionais internos, por exemplo, por meio da aferição da pressão interna, da transferência de calor, ou da taxa de escoamento do sistema. Portanto, a detecção de incrustação ocorre em uma oportunidade, quando os parâmetros operacionais do dispositivo de tratamento de fluido já se encontram presentemente deteriorados, o que pode levar ao prejuízo dos componentes funcionais e pode levar a sobrecarga do sistema. Além disso, os sistemas mencionados anteriormente requerem a presença de múltiplos sensores, o que vem a aumentar a instabilidade ou a deficiência de tais sistemas.

O procedimento de limpeza é comumente executado pela lavagem do sistema com água acrescida com detergentes. Um outro problema que as vezes vem a ocorrer é a falha da limpeza. Em tal caso o ciclo do produto seguinte é abreviado, o que leva a perdas de produtos, uma vez que o sistema terá dado entrada a uma fase de limpeza mais curta do que o calculado. Os sistemas de monitoração de atividade mencionados anteriormente são projetados somente para uso com superfícies de transferência de calor ou com trocadores de calor, podendo aferirem somente a quantidade de incrustação quando o sistema se encontra em operação, mas não durante a fase de limpeza.

Portanto, consiste de um objetivo da presente invenção a provisão de um dispositivo de detecção de incrustação e/ou de método do tipo descrito acima, que venha a evitar os prejuízos mencionados acima.

Este objetivo vem a ser alcançado pela instalação de detecção de incrustação de acordo com a presente invenção contendo pelo menos um primeiro sensor, compreendendo de mecanismo para a aferição da condutividade elétrica e/ou da transparência ótica do referido fluido incluindo-se pelo menos uma área sensitiva localizada dentro ou na proximidade das referidas superfícies dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos de tais dispositivos, e sendo que a referida área pelo menos fique temporariamente exposta ao fluido.

Uma instalação de detecção de incrustação de acordo com a presente invenção pode ser utilizada para incrustação, depósitos, e/ou para o controle de limpeza dos dispositivos de tratamento de fluido que podem incluir componentes funcionais, tais como por exemplo, linhas de drenagem, linhas UHT (Temperaturas Ultra Elevadas), linhas de pasteurização, linhas de pasteurização HTST (Tempos de Curta Duração de Temperatura Elevada), sistemas de resfriamento, e /ou sistemas de caldeira.

De acordo com a presente invenção, o operador de qualquer dispositivo de tratamento de fluido pode ver facilmente quando esta instalação necessita de ser limpa e quando cada etapa de limpeza pode ser concluída. Resultando em que são possíveis tempos de funcionamento otimizados, podendo levar a custos otimizados para o processo em função da facilidade de emprego e do sistema de aferição robusto.

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Uma outra vantagem da presente invenção consiste no fato de que a aferição de somente um único parâmetro é suficiente para se obter com uma aferição referente a quantidade de incrustação das referidas superfícies expostas. Além do mais, a aferição é independente de qualquer componente funcional, de modo que o parâmetro aferido forneça com resultados precisos quanto a presença de incrustação, mesmo quando a incrustação possa apresentar somente um efeito secundário junto aos parâmetros operacionais do sistema.

De acordo com a presente invenção os dispositivo de tratamento de fluido podem consistir de tanques, tubulações, conteineres, canalizações, sistemas de circulação, ou combinações dos mesmos. Esses dispositivos de tratamento de fluido incluem de um ou mais componentes funcionais internos, os quais de acordo com as diversas modalidades da presente invenção podem representar superfícies de transferência de calor, evaporadores, homogenizadores, aparelhagens de mistura, máquinas de mistura, ou qualquer tipo de combinação dos mesmos.

As referidas superfícies de referidos dispositivos de tratamento de fluido e/ou componentes funcionais internos dos mesmo encontram-se expostas ao referido fluido e estão sujeitas à incrustação. Elas podem incluir superfícies de componentes funcionais internos dos tais dispositivos de tratamento de fluido. As referidas superfícies consideradas estão sujeitas a ação de incrustação e podem, portanto, serem expostas somente temporariamente ao fluido, uma vez que após certa quantidade de tempo, uma camada de incrustação pode vir a revestir completamente a respectiva superfície.

De acordo com a invenção, o referido primeiro sensor consiste de uma área localizada próxima ou no interior das referidas superfícies expostas. Portanto, em semelhança com as referidas superfícies expostas, a referida área do sensor pode ser exposta pelo menos temporariamente ao referido fluido e ainda também estar sujeita a presença de incrustação. Estando situada próxima ou no interior das referidas superfícies expostas, a quantidade de incrustação de referida área do sensor representa a quantidade de incrustação das referidas superfícies. De acordo com a invenção, o referido mecanismo para a aferição da condutividade de condução e/ou da transparência ótica compreende, preferencialmente, da referida área.

De acordo com a presente invenção, cada referido primeiro sensor pode consistir de mecanismo voltado para a aferição de um parâmetro físico, como por exemplo a condutividade de condução e/ou a transparência ótica. O referido parâmetro físico se apresentará em geral independente da quantidade de incrustação presente em quaisquer das superfícies dos dispositivos de tratamento de fluido. Entretanto, de acordo com a invenção, o referido mecanismo para aferição de referido parâmetro vem a ser idealizado de tal maneira que a aferição do parâmetro físico a partir do referido mecanismo não indique uma forte dependência quanto a quantidade de incrustação presente nessas superfícies. A aferição do pa

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4/20 râmetro físico pelo mecanismo de aferição de acordo com a presente invenção resulta em um valor diferente do parâmetro físico medido, em comparação com o valor do referido parâmetro físico, que vem a ser obtido quando o sistema se encontra no seu estado limpo. Por consequência, qualquer sensor, que possa vir a ser utilizado inserido na instalação de detecção de incrustação de acordo com a invenção, pode ser originalmente projetado para aferição de qualquer parâmetro físico arbitrário, porém quando se aferindo o referido parâmetro físico, o valor que vem a ser fornecido pelo referido sensor se deteriora fortemente no caso de presença de incrustação no referido sensor. De modo vantajoso, tal tipo de sensor abrange uma área, sujeita a presença de incrustação e sendo que a incrustação presente na referida área compreendem da razão para a deterioração de referido valor. Neste caso, a área pode estar localizada na proximidade ou no interior das referidas superfícies expostas consideradas, de modo a ter-se uma aferição mais apurada quanto a presença de incrustação nessas superfícies expostas.

De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, quaisquer mudanças na condutividade de condução elétrica e/ou na transparência ótica que venham a ser aferidas através do referido pelo menos primeiro sensor, compreendem da aferição quanto a extensão de incrustação presentes nas referidas superfícies.

As demais modalidades vantajosas da instalação de detecção de incrustação e/ou do método de detecção de incrustação tem sido especificadas no quadro de reivindicações independentes, com suas descrições sendo prestadas adiante.

Em uma modalidade preferida da instalação de detecção de incrustação de acordo com a invenção, compreendendo pelo menos um sensor para aferição da condutividade de condução elétrica do referido fluido, a área do referido sensor de aferição pode compreender pelo menos de uma primeira superfície eletricamente condutiva, que pode ser empregada como forma de um primeiro elétrodo. O sensor pode incorporar ainda mecanismo para aferição da condutividade de condução presente entre a referida primeira superfície eletricamente condutiva e uma segunda superfície eletricamente condutiva, sendo que esta segunda superfície condutiva vem a ser pelo menos temporariamente exposta ao referido fluido. A referida segunda superfície eletricamente condutiva pode ser então utilizada como forma de um segundo elétrodo.

De modo vantajoso, a área de referido sensor compreende ainda de referida segunda superfície eletricamente condutiva, entretanto estando localizada separadamente da referida primeira superfície eletricamente condutiva. Outras modalidades da segunda superfície eletricamente condutiva são igualmente também possíveis de acordo com a invenção. Alternativamente, por exemplo, a segunda superfície eletricamente condutiva pode ser personificada sob a forma de qualquer componente condutivo dos dispositivos de tratamento de fluido, caso exista algum, ou por qualquer outra segunda superfície eletricamente condutiva

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5/20 externa a referida área do sensor de aferição, sendo no entanto especialmente projetada para uso sob forma de um segundo elétrodo do mecanismo de aferição.

De acordo com a invenção, a referida segunda superfície eletricamente condutiva pode se apresentar menos fortemente sujeita a presença de incrustação em comparação com as superfícies expostas, porém ela ainda se encontra dentro do escopo da invenção, caso a referida segunda superfície eletricamente condutiva não se apresente totalmente sujeita a presença de incrustação, ou esteja similarmente sujeita à incrustação como as referidas superfícies expostas. Qualquer outro tipo de geometria voltada para a aferição da condutividade de condução é possível, em geral, caso somente a instalação de aferição para aferição da condutividade de condução do fluido indique uma deterioração do resultado de aferição que dependa da quantidade de incrustação.

Uma modalidade possível do sensor de condutividade elétrica, pode ser vantajosamente implementada por meio de um elemento de aferição da condutividade comercial disponível, tal como o elemento de aferição de condutividade LGP “Pt100” da companhia Ecolab Engineering. Este sensor de condutividade elétrica específica está capacitado a detectar os valores da condutividade entre de 0 a 20 mS/cm, e inclui ainda um dispositivo de aferição da temperatura. Entretanto, de acordo com a invenção, cada outro sensor condutivo de condução contendo pelo menos um elétrodo de aferição exposto, que de acordo com a invenção corresponde a primeira superfície eletricamente condutiva incluída na área do sensor de aferição, pode vir a ser incluído no referido mecanismo para a aferição da condutividade de condução do fluido. De forma vantajosa tal sensor apresenta até mesmo uma grande faixa de detecção em referência as condutividades situando-se entre de 0 a 100 mS/cm, por exemplo.

Dependendo da faixa de aplicação da instalação de detecção de incrustação, o sensor destinado a aferição da condutividade de condução pode ser especificado de acordo. Em uma modalidade preferida da invenção, a instalação de detecção de incrustação pode ser usada para detectar a quantidade de incrustação presente nas superfícies dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos de tais dispositivos, sendo que nos ciclos de produtos consecutivos, o dispositivo de tratamento de fluido pode ser usado para diferentes fluidos. Em tal caso a condutividade intrínseca do fluido, que pode ser aferida genericamente através da instalação de detecção de incrustação quando o dispositivo de tratamento de fluido se encontra em uma condição limpa, pode ser diferente para cada tipo de fluido. Em uma modalidade da presente invenção, adequada para tal situação, a instalação de detecção de incrustação pode compreender de diferenciados sensores de aferição de condutividade, sendo que cada sensor pode apresentar uma diferenciada faixa de medição e possivelmente também uma precisão variável. A instalação de detecção de incrustação de acordo com tal tipo de modalidade da invenção compreende de mecanisPetição 870190020462, de 28/02/2019, pág. 13/33

6/20 mos voltados para a detecção de se a condutividade aferida se encontra dentro da faixa de valores especifica ao tipo de sensor e mecanismos para a escolha entre os diversos tipos de sensores.

Em uma modalidade diferenciada da presente invenção, a instalação de detecção de incrustação consiste de pelo menos um sensor para aferição da transparência ótica do fluido, com a referida área de referido sensor de aferição podendo compreender pelo menos uma janela opticamente transparente. Uma vez que a área do sensor se encontra localizada na proximidade ou no interior das referidas superfícies expostas, a referida janela pode se apresentar ainda sujeita a presença de incrustação. O sensor pode compreender ainda de mecanismos voltados para a aferição da transparência ótica e/ou da quantidade de espalhamento da luz que pode vir a ser emitida ao referido fluido. Para tais tipos de sensores, esses mecanismos podem compreender pelo menos de uma fonte luminosa e de um detector ótico, sendo que a referida fonte luminosa pode emitir luz através da referida janela de transparência até ao referido fluido, com o detector ótico podendo detectar a luz que vem a ser espalhada no referido detector em função dos efeitos de dispersão envolvendo o referido fluido e possivelmente também envolvendo a incrustação das referidas superfícies expostas. Diversas alternativas para o posicionamento do detector ótico são possíveis. Em uma modalidade preferida, tem-se que o detector ótico é instalado logo a seguir ao dispositivo de emissão luminosa, enquanto que no âmbito da outra modalidade, o detector é instalado espacialmente separado do dispositivo de detecção luminosa, atrás de uma segunda janela de transparência. De acordo com a invenção a referida janela de aferição do sensor pode estar sujeita à incrustação, resultando na redução da transparência de referida janela ótica.

Uma modalidade possível do dispositivo de emissão luminosa pode ser um laser, por exemplo, um bulbo luminoso, um diodo emissor de luz (LED). O comprimento de onda central de referência quanto ao dispositivo emissor de luz se situa na faixa do espectro ótico aonde o fluido se apresenta em regra transparente, sendo que a presença de qualquer incrustação é de caráter semi-transparente e/ou absorvente. Uma implementação possível tal como um sensor voltado para a aferição da transparência ótica do fluido é idealizada através do emprego de um detector luminoso disponível comercialmente e/ou de sensor de absorção luminoso, tal como o sensor de absorção próximo ao infra-vermelho HS 16-N, fabricado pela Optec. Além do mais, a instalação de detecção de incrustação de acordo com tal tipo de modalidade pode incluir o mecanismo de reflexão de luz, tal como por exemplo, espelhos.

A instalação de detecção de incrustação inclusa em outro tipo de modalidade preferida pode compreender ainda de um segundo sensor, localizado em uma posição aonde o sinal aferido do parâmetro físico não se deteriora ao longo do tempo ou pode vir a se deteriorar ao longo do tempo de forma muito mais lenta do que o sinal medido pelo primeiro senPetição 870190020462, de 28/02/2019, pág. 14/33

7/20 sor. O referido segundo sensor pode incorporar mecanismo voltado para a aferição da transparência ótica e/ou condutividade elétrica de referido fluido incluindo pelo menos uma área sensitiva, que se apresente pelo menos temporariamente sujeita ao fluido e que esteja posicionada de tal modo que não fique sujeita a presença de incrustação ou que fique sujeita somente à incrustação contendo uma quantidade menor do que a quantidade de incrustação presente nas referidas superfícies expostas de referidos dispositivos de tratamento de fluido e/ou componentes funcionais internos dos mesmos. Em um tipo de modalidade preferida de instalação de detecção de incrustação, a área do segundo sensor encontra-se sujeita a presença de incrustação que se apresenta em menores quantidades do que metade da quantidade de incrustação proveniente das referidas superfícies expostas dos referidos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos dos mesmos.

Em outro tipo de modalidade da instalação de detecção de incrustação de acordo com a invenção, a instalação de detecção de incrustação consiste ainda de referidos múltiplos, primeiro e segundo, sensores e pode incluir ainda mecanismos voltados para o cálculo de um valor ponderado dos valores aferidos dos múltiplos sensores. Alternativa ou adicionalmente, a instalação de detecção de incrustação pode incorporar mecanismos para a seleção de um ou outro sinal advindo dos referidos múltiplos primeiro e segundo, sensores para processamento adicional, dependendo das especificações daqueles sensores e/ou do desvio dos valores de aferição, que possam indicar a presença de falha do respectivo sensor.

Em diversas alternativas diferenciadas da instalação de detecção de incrustação, a instalação de detecção de incrustação pode compreender ainda pelo menos a inclusão de dos dispositivos mencionados a seguir: dispositivo de aferição de temperatura, dispositivo de aferição de condutividade de indução, dispositivo computacional, dispositivo de armazenamento de dados, dispositivos de visualização, e/ou qualquer outro tipo de dispositivo de geração de saída, ou seja, um elemento de visualização, interface para dados, e/ou algum sinal analógico.

O dispositivo de aferição de temperatura pode ser utilizado para a normalização da condutividade elétrica aferida e/ou da transparência com respeito a temperatura. Em um tipo de modalidade preferida da invenção, o dispositivo de aferição de temperatura é incluído no sensor destinado a aferição da condutividade elétrica e/ou da transparência do fluido. Em outro tipo de modalidade, o dispositivo de aferição de temperatura faz-se localizado de modo que a temperatura do fluido junto ao posicionamento do primeiro e/ou do segundo sensor seja determinada indiretamente, possivelmente por meio de mecanismo de cálculo fazendo emprego de algum tipo de gradiente de temperatura implementado pré-definido destinado ao cálculo da temperatura junto a respectiva localização.

Em uma diferente modalidade da invenção, a instalação de detecção de incrusta

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8/20 ção pode compreender ainda de um dispositivo de aferição de condutividade de indução destinado a aferição da condutividade elétrica sem vir a ser afetado pela presença de incrustação nas referidas superfícies expostas. Quando da aferição da condutividade elétrica com um sensor de condutividade de indução, o valor medido é em geral independente da presença de qualquer incrustação no sensor e quando implementado em uma instalação de detecção de incrustação da presente invenção pode servir como forma de um valor referencial para a condutividade de condução aferida. Em um tipo de modalidade preferida da invenção, a instalação de detecção de incrustação compreende pelo menos de um dos referidos primeiros sensores e compreende pelo menos de um dispositivo de aferição da condutividade de indução.

Uma instalação de detecção de incrustação de acordo com a invenção pode compreender ainda de mecanismo destinado a detecção de um parâmetro de incrustação S através do cálculo da diferença do valor medido a partir do dispositivo de aferição de condutividade de indução e o valor medido a partir do dispositivo de aferição da condutividade de condução. Uma instalação de detecção de incrustação que compreende ainda de um dispositivo de aferição de condutividade de indução, pode ser especialmente vantajosa para o posicionamento da instalação de detecção de incrustação localmente somente junto a uma posição no interior e/ou nas proximidades das referidas superfícies expostas.

Conforme já mencionado anteriormente, a instalação de detecção de incrustação pode compreender ainda de um dispositivo computacional voltado ao cálculo de um parâmetro de incrustação S. Em tal caso, todos os sensores e/ou dispositivos de medição da instalação de detecção de incrustação podem vir a serem conectados junto a um conversor analógico/digital (A/D-), convertendo o sinal analógico dos sensores e/ou dispositivos de aferição em um valor digital. O sinal digital pode ser ainda transferido ao referido dispositivo computacional.

A instalação de detecção de incrustação pode compreender ainda de um dispositivo de armazenamento de dados destinado ao salvamento dos valores aferidos dos sensores e/ou dos dispositivos de aferição e/ou para o salvamento de qualquer parâmetro de incrustação S calculado. Em outro tipo de modalidade da instalação de detecção de incrustação, a instalação de detecção de incrustação pode compreender ainda de um dispositivo de visualização para a visualização do parâmetro de incrustação S e/ou dos dados aferidos ao longo do tempo e/ou para a saída das recomendações automatizadas preferencialmente dizendo respeito aos requisitos quanto a limpeza dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos dos mesmos.

Em um tipo de modalidade voltado para a instalação de detecção de incrustação de acordo com a presente invenção, o dispositivo computacional pode incluir ainda rotinas voltadas para o cálculo de um parâmetro de incrustação S, e para a análise de referido parâPetição 870190020462, de 28/02/2019, pág. 16/33

9/20 metro de incrustação S de acordo com o método especificado nas reivindicações e/ou pelo relatório descritivo presente. Em um tipo de modalidade preferida para a instalação de detecção de incrustação, já descrito, as características referentes a instalação de detecção de incrustação podem ser especificadas de tal modo que elas podem também levarem adiante o referido método.

Para se chegar aos objetivos mencionados na parte introdutória, tem-se provisão de um método adicional voltado para a determinação da quantidade de incrustação presente nas superfícies dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos de tais dispositivos expostos junto ao referido fluido, sendo que o método inclui as etapas de aferição da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T de referido fluido junto a localizações que são escolhidas de modo que elas se apresentem nas proximidades ou no interior das referidas superfícies expostas e sendo que uma mudança na condutividade de condução elétrica e/ou transparência ótica representa uma aferição referente a extensão da incrustação presente nas referidas superfícies expostas, e determinação de um parâmetro de incrustação S, e análise de referido parâmetro de incrustação S, preferencialmente por meio de comparação de referido parâmetro de incrustação S contendo um valor de referência pré-definido, preferencialmente um valor de referência prédefinido dependente do fluido.

A aferição da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T de referido fluido é preferencialmente executada de modo que o mecanismo destinado a aferição da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T permanece continuamente junto às referidas localizações contidas pelo menos dentro de um ciclo de produto dos dispositivos de tratamento de fluido. Tal ciclo de produto vem a ser definido como o período de tempo existente entre dois procedimentos de limpeza dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos seus componentes funcionais internos. Para tanto, os referidos mecanismos voltados para a aferição da condutividade de condução elétrica e/ou da transparência ótica encontram-se, preferencialmente, tão expostos ao fluido quanto as referidas superfícies. Qualquer alteração da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T dentro do referido ciclo de produto representa uma aferição em referência a extensão de incrustação das referidas superfícies expostas de acordo com a invenção.

A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S pode ser realizada de diversas maneiras. Em um tipo alternativo do método de acordo com a invenção, o parâmetro de incrustação S direciona igualmente o valor aferido (Q, T) que vem a ser aferido na etapa de aferição. Alternativamente, o valor aferido pode ser normalizado através de coeficientes de conversão pré-definidos C.

A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S pode incluir ainda a etapa de cálculo da diferença e/ou da diferença relativa do valor medido (Q,T) e um valor de

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10/20 referência pré-definido, correspondendo preferencialmente ao valor do referido parâmetro de incrustação (Q0T0) que pode vir a ser medido quando o sistema se encontra na sua condição limpa. Consequentemente, o referido valor de referência é, em geral, dependente do fluido. A referida diferença entre o valor medido e o referido valor de referência pode ser interpretada como uma aferição destinada a quantidade de incrustação presente nas referidas superfícies e, portanto, pode ser considerada como parâmetro de incrustação S. Quando o parâmetro de incrustação S se encontra acima de um valor limítrofe pré-definido (Q1, T1), pode ser dependente do tipo de fluido e/ou do dispositivo de tratamento de fluido, com a etapa de análise de referido parâmetro de incrustação pode resultar em um correspondente aviso para limpeza.

Em uma variante alternativa do método de acordo com a invenção, a etapa de aferição inclui ainda a aferição da condutividade de condução elétrica Q' e/ou da transparência ótica T de referido fluido junto a localizações que são selecionadas em função de virem a ser particularmente afetadas pela presença de incrustação. Essas localizações podem ser remotas as referidas superfícies expostas que se encontram sob consideração, preferencialmente a montante com respeito a qualquer componentes funcionais internos de referidos dispositivos de tratamento de fluido.

Os sinais medidos (Q',T') obtidos a partir de referidas localizações, que não são afetados pela presença de incrustação, podem ser usados como uma forma de valor de referência contínuo de tal maneira que a diferença (Q-Q', T-T') e/ou a diferença relativa ((QQ')/Q, (T-T')/T) entre o valor medido junto à localizações sujeitas a presença de incrustação (Q,T) e junto à localização não sendo particularmente afetadas pela presença de incrustação (Q',T') sejam utilizadas como uma aferição voltada para a quantidade de incrustação presentes nas superfícies expostas. A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S pode incluir ainda a etapa de cálculo de referida diferença, de modo a associar o correspondente resultado com o parâmetro de incrustação S. A vantagem de tal método, que pode ser desempenhado por meio da utilização de uma instalação de detecção de incrustação compreendendo, pelo menos, um primeiro sensor e, pelo menos, um segundo sensor de acordo com a invenção, advém do fato de que o conhecimento de um valor de referência de dependência do fluido, por exemplo, a condutividade elétrica e/ou a transparência ótica (Q0T0) do próprio fluido, em geral, não vem a ser necessariamente voltado para a interpretação dos valores medidos em referência a condutividade de condução e/ou da transparência ótica do fluido junto à localizações que se apresentem sujeitas a presença de incrustação. Além disso, não existe necessidade de qualquer valor de referência aferido previamente.

Em outra variante alternativa do método de acordo com a invenção, além de vir a se aferir a condutividade de condução elétrica junto a uma localização sujeita a presença de

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11/20 incrustação, o método pode incluir ainda uma etapa de aferição da condutividade de indução elétrica Qind do referido fluido. A localização para a aferição da condutividade de indução elétrica ser arbitrária, e pode ser realizada junto a uma posição, que se apresente nas proximidades das referidas superfícies expostas, preferencialmente, junto à mesma posição aonde veio a ser efetuada a condutividade de condução. A vantagem da aferição da condutividade de indução Qind é dada pelo fato de que, em geral, o seu valor é independente da incrustação advinda de quaisquer das superfícies expostas. A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação pode incluir ainda a etapa de cálculo da diferença (Q-Qind) e/ou da diferença relativa (Q-Qind/Q) entre o valor medido Q que vem a ser obtido quando da aferição da condutividade de condução junto a uma localização sujeita à incrustação e o valor Qind quando da aferição da condutividade de condução elétrica.

Além do mais a etapa de aferição pode incluir ainda a aferição da temperatura do fluido. Preferencialmente, com a temperatura vindo a ser aferida nas mesmas localizações, aonde procedida a aferição das a condutividade (Q, Q”, Qind) e/ou da transparência ótica (T,T') do fluido. A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S pode então consistir de uma normalização da condutividade aferida (Q, Q', Qind) e/ou da transparência ótica (T,T') com respeito a temperatura. Esta normalização pode ser realizada de acordo com uma relação linear entre a condutividade e/ou a transparência ótica e temperatura, ou qualquer outra relação funcional pré-definida, preferencialmente escolhida com respeito ao fluido.

Em uma variante alternativa do método vindo de acordo com a invenção, as etapas de aferição, de determinação de um parâmetro de incrustação, e análise do referido parâmetro de incrustação são desempenhadas simultaneamente a partir de qualquer operação dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou de seus componentes funcionais internos. Alternativamente, as etapas de aferição e/ou de determinação de um parâmetro de incrustação são repetidas por uma quantidade arbitrária de vezes antes de serem efetuadas as etapas restantes. Preferencialmente, todas as etapas são executadas repetidamente após a pré-definição dos intervalos de tempo At. De acordo com esta alternativa preferencial do método, a incrustação das referidas superfícies expostas podem ser monitorados em funcionamento.

De acordo com uma alternativa do método, a etapa de determinação do parâmetro de incrustação S pode incluir o cálculo do parâmetro de incrustação S como uma função dos valores medidos da condutividade elétrica (Q,Q', Qind) e/ou da transparência ótica (T,T'). Preferencialmente, esta função é linear com respeito aos valores medidos, entretanto, ela pode ser ainda de qualquer tipo de polinômio de ordem N contendo coeficientes de conversão pré-definidos Ci. Preferencialmente, esses coeficientes de conversão Ci são escolhidos de acordo com o respectivo sensor que está sendo utilizado dentro da etapa de aferição. Os

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12/20 coeficientes de conversão Ci podem ser determinados dentro de uma etapa de calibragem realizada previamente.

Dentro do âmbito de outra alternativa do método, a etapa de determinação de referido parâmetro de incrustação S inclui ainda o salvamento do parâmetro de incrustação S contendo a respectiva obtenção do dado e/ou o mecanismo de armazenamento de dado e/ou a etapa de análise de referido parâmetro de incrustação S inclui a restauração de um conjunto de parâmetro de incrustação anteriores a partir do mecanismo de armazenamento de dados e a visualização de referido conjunto de parâmetro de incrustação. A análise de referido parâmetro de incrustação, entretanto, pode ser ainda levada a termo por meio da comparação do parâmetro de incrustação S com algum valor limítrofe pré-definido ST. No caso do parâmetro de incrustação S vir a ser maior do que o referido valor limítrofe St, o método pode incluir ainda uma etapa de notificação ao usuário quanto aos dispositivos de tratamento de fluido e/ou das funções internas dos mesmos.

De acordo com uma modalidade alternativa adicional de acordo com a invenção, a etapa de análise do referido parâmetro de incrustação S pode incluir ainda o cálculo de um segundo parâmetro S', consistindo de uma aferição em referência a mudança ao longo do tempo do parâmetro de incrustação S, preferencialmente por meio de cálculo numérico da derivada primeira f '(S) do parâmetro de incrustação S e fazendo-se a comparação deste segundo parâmetro S' com algum outro valor limítrofe pré-definido S't. Preferencialmente a etapa de análise dos resultados na indicação da necessidade quanto a limpeza, quando a magnitude do parâmetro S' vem a ser menor do que o referido valor limítrofe pré-definido S't.

Em uma variante alternativa do método vinda de acordo com a presente invenção, o fluido consiste de uma mistura contendo uma suspensão e/ou emulsão. Preferencialmente, o fluido consiste de uma mistura em sua maior parte contendo leite. O dispositivo de tratamento de fluido contendo componentes funcionais internos pode se constituir, por exemplo, em uma linha UHT. As temperaturas elevadas podem originar o comprometimento do leite, que pode levar a presença de instalação de detecção de incrustação nas superfícies da linha-UHT, que se encontram a jusante do elemento de geração de calor. Entretanto, qualquer outro tipo de fluido pode ser tratado dentro do dispositivo de tratamento de fluido e escolher qualquer tipo preferido de fluido sem vir a restringir a presente invenção em qualquer formato.

Uma alternativa adicional do método presente pode incluir uma etapa de aferição da condutividade de condução e/ou a transparência ótica junto as diversas localizações presentes nos dispositivos de tratamento de fluido e/ou nos seus componentes funcionais internos e/ou em diferentes tempos, preferencialmente fragmentos de inteiros de referido intervalo de tempo At. Uma etapa adicional do cálculo de um valor ponderado pode aumentar a

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13/20 precisão da determinação do parâmetro de incrustação S.

No caso da aferição da condutividade de condução elétrica e/ou da transparência ótica junto a mais do que uma localização, a etapa de determinação do parâmetro de incrustação S pode ser realizada pela avaliação de um valor ponderado.

Outras características, aspectos e vantagens da presente invenção irão emergir a partir da descrição detalhada a seguir de uma modalidade preferida, a partir das reivindicações incluídas neste relatório, assim como a partir dos desenhos de acompanhamento.

Breve Descrição dos Desenhos

Uma modalidade preferida da presente invenção será descrita em maiores detalhes adiante com referência aos desenhos de acompanhamento, aonde:

a Figura 1 consiste de uma vista esquemática de um dispositivo de tratamento de fluido contendo os componentes funcionais internos, incluindo-se uma instalação de detecção de incrustação de acordo com a invenção.

A Figura 2 consiste de uma vista esquemática das superfícies do dispositivo de tratamento de fluido e dos seus componentes funcionais internos conforme eles venham sendo posicionados na direção do escoamento do fluido, incluindo-se uma instalação de detecção de incrustação, de acordo com a invenção.

A Figura 3 consiste de uma vista esquemática de um sensor ao longo da linha de corte na Figura 2.

A Figura 4 consiste de um diagrama de circuito equivalente para o sensor mostrado na Figura 3.

A Figura 5 consiste de um fluxograma apresentando quatro alternativas diversas do método de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida

Na Figura 1, tem-se a demonstração esquemática de um dispositivo de tratamento de fluido (2) para a pasteurização de um fluido, preferencialmente alguma mistura contendo leite. O circuito de produto (12) do dispositivo de tratamento de fluido (2) contém uma linha UHT, compreendendo de canos e tanques e de dois trocadores de calor (37) para o aquecimento do fluido (6), que de acordo com a descrição anterior representam os referidos componentes funcionais internos do dispositivo de tratamento de fluido (2). O produto de circuito (12) apresenta uma porção interna para o abastecimento do fluido (6) junto ao circuito de produto (12) e uma porção de saída para retirada do fluido (6). O fluido passa primeiro através de um primeiro trocador de calor (37) destinado ao pré-aquecimento do fluido (6) por meio de contato termodinâmico com aquelas porções do fluido (6) que já hajam passam pela maioria das partes constantes do circuito de produto (12) e que já tenham deixado o circuito de produto (12) através da porção de saída. Após ocorrer o pré-aquecimento no primeiro trocador de calor (37), o fluido é conduzido através de um cano junto ao segundo tro

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14/20 cador de calor (37), aonde vem a ser aquecido até a elevadas temperaturas através de contato termodinâmico com um circuito externo de água (38). A água no circuito externo de água (38) é aquecida passando através de um terceiro trocador de calor (41), o qual vem a ser acionado por meio de vapor e/ou por algum outro tipo de fonte térmica acionada eletricamente (39). A fonte térmica inclui ainda uma saída elétrica que pode servir como forma de aferição para a temperatura do circuito de água. Após e/ou enquanto está sendo aquecido no primeiro e segundo trocadores de calor, o fluido (6) pode provocar a presença de incrustação (5) nas superfícies (3) do dispositivo de tratamento de fluido e dos trocadores de calor, que se encontram localizadas à direita no início do primeiro trocador de calor e a jusante do mesmo. Especialmente no caso do leite, tais incrustação (5) são antecipados, uma vez que o leite se deteriora sob altas temperaturas, o que leva aos referidos incrustação (5). O fluido é ainda conduzido através dos canos, possivelmente também com a inclusão dos tanques por meio da manutenção do fluido acima de uma certa temperatura ao longo de uma certa quantidade de tempo. Antes de deixar o circuito de produto (12), o fluido (6) pré-aquece aquelas porções do fluido que entram no circuito de produto (12) através de contato termodinâmico no interior de um primeiro trocador de calor (37), conforme já mencionado acima.

A instalação de detecção de incrustação (1) de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção de acordo com a apresentação dada pela Figura 1 consiste de dois sensores (7, 107) contendo mecanismo para a aferição da condutividade de condução do fluido (9, 109), dois dispositivos de aferição da temperatura (3, 130), um sensor para aferição da condutividade de condução do fluido (13), um conversor digital analógico (35), e um Computador Personalizado (PC) (36). Este último inclui um dispositivo computacional (32), um dispositivo de dados (33), e um dispositivo de visualização (34).

O primeiro sensor (7) destinado a aferição da condutividade de condução do fluido é posicionado de tal modo que a área (8) do sensor, conforme pode ser observado na Figura 2 apresenta-se localizada no interior das superfícies expostas (3) do dispositivo de tratamento de fluido e dos seus trocadores de calor, que se encontram sujeitos a presença de incrustação (5). Portanto, a referida área (8) do sensor (7) encontra-se ainda sujeita à incrustação (5), de tal maneira que a incrustação (5) nesta área (8) representa a incrustação das superfícies (3) do dispositivo de tratamento de fluido, incluindo-se aqueles contendo os trocadores de calor. Um dos dispositivos de aferição de temperatura (30) apresenta-se localizado nas proximidades, de modo a efetuar a aferição da temperatura do fluido em uma posição, aonde a condutividade elétrica do fluido (6) está sendo aferida. O sensor destinado a aferição da temperatura (30) e o sensor (7) destinado a aferição da condutividade e condução do fluido são apresentados de forma esquemática nas Figuras 1 e 2 como sendo componentes separados, entretanto, em um tipo de modalidade preferida da invenção ambos dispositivos podem ser combinados em um único componente.

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O segundo dispositivo de aferição e temperatura (130) e o sensor (7, 107) contendo mecanismos para aferição da condutividade de condução do fluido (109) são posicionados a montante no interior do dispositivo de tratamento de fluido com respeito as superfícies de transferência de calor (4) contidas no primeiro e segundo trocadores de calor (37). Neste posicionamento, o fluido não foi aquecido ainda, e portanto ele não gerou qualquer incrustação nas superfícies das vizinhanças do dispositivo de tratamento de fluido. Dentro de um ciclo de produto, preferencialmente o período de tempo presente entre dois processos de limpeza, a condutividade de condução aferida do sensor (107) localizada a montante junto da câmara de água destinada a transferência de calor (37), permanece, em geral, constante. Por outro lado, a condutividade de condução aferida do primeiro sensor (7) se altera, em função da incrustação (5) presentes nas superfícies (3) do dispositivo de tratamento de fluido que se encontram e/ou estão a jusante aos trocadores de calor (37). A incrustação (5) vem a ser gerada em função do aumento da temperatura do fluido (6).

A instalação de detecção de incrustação (1) inclui ainda um sensor para aferição da condutividade de condução do fluido (13). O posicionamento do sensor (13) nesta modalidade específica faz-se localizada a jusante dos trocadores de calor (37), porém ela pode estar localizada em qualquer posição no interior do dispositivo de tratamento de fluido (2). A condutividade de indução do fluido (6) deve permanecer geralmente constante dentro de um ciclo operacional, uma vez que ocorra a aferição da condutividade de indução do fluido não se dá em qualquer uma das superfícies de incrustação contidas nos dispositivos de tratamento de fluido ou no sensor a deterioração do sinal que está sendo aferido.

Todos os sensores são conectados a um conversor analógico/digital - (A/D) que efetua a conversão dos valores medidos dos sensores em um sinal digital. O sinal digital é transferido para um dispositivo computacional que de acordo com a presente modalidade da invenção é incluído em um computador personalizado (36). Qualquer valor vindo a ser aferido pode ser visualizado pelo emprego de um dispositivo de visualização (34), conectado a um Computador Personalizado (36) que pode incluir ainda qualquer tipo de parâmetro de incrustação computado ou quaisquer recomendações automatizadas com base comparativa com o parâmetro de incrustação contendo valores limítrofes pré-definidos ou valores referenciais.

Na Figura 2, o fluxo de fluido (6) é mostrado esquematicamente conforme ele vá passando ao longo de diversos componentes das superfícies do dispositivo de tratamento de fluido, incluindo-se os seus componentes funcionais internos (3) e a instalação de detecção de incrustação (1) de acordo com uma modalidade preferida da invenção, mostrada na Figura 1. Os componentes funcionais que devem ser atravessados incluem superfícies de transferência de calor (4) e o primeiro e o segundo trocadores de calor (37). De acordo com uma vista esquemática da Figura 2, o fluido passa primeiramente pelo sensor contendo mePetição 870190020462, de 28/02/2019, pág. 23/33

16/20 canismos para a aferição da condutividade de condução do fluido (109) e pelo dispositivo de aferição da temperatura (130). Junto ao posicionamento desses dispositivos, o fluido (6) ainda não veio a ser aquecido e portanto não pode gerar quaisquer incrustação (5) junto às superfícies do dispositivo de tratamento de fluido. Dando sequência ao escoamento do fluido (6) para a direita, conforme mostrado na Figura 2, o fluido (6) atravessa as superfícies dos trocadores de calor (4,37). Em seguida, o fluido (6) é aquecido,podendo dar início a geração de incrustação (5) junto à superfícies (3) do dispositivo de tratamento de fluido e dos trocadores de calor. No local aonde as superfícies (3) do dispositivo de tratamento de fluido e as superfícies daqueles trocadores de calor sujeitos a presença de incrustação (5), pode haver o posicionamento de um sensor de temperatura (30) adicional e de um sensor (7) para a aferição da condutividade de condução do fluido.

Ambos sensores (7, 107) destinados a aferição da condutividade de condução do fluido são mostrados esquematicamente na Figura 2 compreendendo de uma área (8, 108) localizada no âmbito das respectivas superfícies do dispositivo de tratamento de fluido (2) que pode estar sujeita a presença de incrustação, conforme é o caso referente ao sensor (7) a jusante dos trocadores de calor (4, 37). O sensor (7) compreende ainda de mecanismos para aferição da condutividade de condução elétrica (9, 109) do fluido, sendo que esses mecanismos são conectados junto a uma primeira superfície eletricamente condutiva (10, 110) e a uma segunda superfície eletricamente condutiva (11, 111), sendo que nesta modalidade específica da invenção ambas superfícies condutoras (10, 110, 11, 111) se encontram localizadas no âmbito da referida área (8, 108) do sensor (7, 107). As superfícies condutoras do sensor (10, 110, 11, 111) são assemelhadamente submetidas a presença de incrustação como a área (8, 108) do sensor (7, 107). Uma vez mais, os sensores são conectados a um conversor analógico digital (35) que vem a ser conectado a um Computador Personalizado (36), incluindo-se um dispositivo computacional (32), um dispositivo de dados (33), e um dispositivo de visualização (34).

A Figura 3 apresenta uma vista esquemática do sensor (7) para a aferição da condutividade de condução do fluido ao longo da linha de corte mostrada na Figura 2. A Figura apresenta a área (8) do sensor que está sendo submetida a presença de incrustação (5) e que inclui uma primeira superfície eletricamente condutiva (10) e uma segunda superfície eletricamente condutiva (9). Além disso, a Figura 3 apresenta o curso das linhas de campo (40) presentes entre a primeira (10) e a segunda (11) superfícies eletricamente condutivas. Dependendo da quantidade presente de incrustação (5), as linhas de campo elétrico (40) passam parcialmente através de uma camada de incrustação (5) e do próprio fluido.

Na Figura 4, um diagrama equivalente de circuito é mostrado para a corrente elétrica presente entre a primeira e segunda superfícies condutoras para cada linha de campo elétrico (40), representadas na Figura 3. Uma resistência elétrica (44) equivalente para toPetição 870190020462, de 28/02/2019, pág. 24/33

17/20 das as linhas de campo restantes é mostrada esquematicamente. Conforme pode ser observado, a resistência elétrica para cada trajeto de corrente ao longo de qualquer uma das linhas de campo pode ser considerada como uma conexão em série de uma resistência elétrica que depende da quantidade de incrustação (43) e de outra resistência (42), representando a resistência elétrica do fluido (6). Dentro de um ciclo de produto, a resistência elétrica (43) equivalente da camada de incrustação (5) aumenta, devido ao aumento da espessura da camada de incrustação (5).

Na Figura 5, apresenta-se um fluxograma pertinente a quatro das diversas alternativas do método vindas de acordo com esta invenção. O fluxograma demonstra graficamente as etapas do método de detecção de incrustação enquanto que faz emprego da instalação de detecção de incrustação de acordo com a modalidade, já descrita acima. Todas as alternativas, que são mostrada na Figura 5, se iniciam com uma etapa de aferição, que inclui a aferição da condutividade de condução elétrica Qi junto a uma localização submetida a presença de incrustação. Com respeito a instalação de detecção de incrustação de acordo com a Figura 1, a etapa de aferição pode ser realizada através do emprego do sensor da condutividade de condução elétrica (7) localizado a jusante das superfícies dos trocadores de calor (37, 4).

Em uma alternativa possível do método vinda de acordo com a invenção, a etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S é levada a cabo de acordo com a primeira alternativa, mostrada na Figura 5, bem na parte lateral esquerda. Nesta situação, o parâmetro de incrustação S é calculado como a diferença presente entre a condutividade de condução aferida Qi e um valor referencial pré-definido, que de acordo com esta alternativa é fornecido pela condutividade de condução aferida no início do ciclo de aferição. Preferencialmente, o ciclo de aferição começa ao mesmo tempo do ciclo de produto. Naquela situação, a condutividade de condução Q0 é aferida no estágio de limpeza do dispositivo de tratamento de fluido, devendo corresponder portanto ao que seja fisicamente esperado, a dependência do fluido quanto a sua condutividade elétrica. A etapa de análise inclui a verificação, caso ocorra o excesso por parte dos parâmetros de saturação de um valor limítrofe, que no caso de vir a ser afirmativa leva a uma etapa de execução de um aviso quanto a limpeza. A etapa de aferição, determinação e análise se processando de forma continuamente repetida, preferencialmente tendo início em intervalos de tempo pré-definidos At. O índice i representa um número integral crescente que prossegue crescendo continuamente a cada nova etapa de aferição.

Dentro do âmbito de uma segunda variante alternativa do método, a etapa de aferição inclui ainda a aferição da condutividade de condução Q' junto a uma localização que não esteja submetida a presença de incrustação. Quando se levando em consideração o dispositivo de tratamento de fluido e/ou os seus componentes funcionais internos de acordo

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18/20 com a Figura 1, a etapa de aferição da condutividade de condução Q1 pode ser realizada por meio do emprego do sensor (107) da instalação de detecção de incrustação, localizado a montante de qualquer um dos componentes funcionais internos. Neste caso a etapa de determinação de um parâmetro de incrustação S é desempenhada através de cálculo da diferença existente entre a condutividade de condução Q', que haja sido aferida junto a uma localização que não esteja sujeita a presença de incrustação e, a condutividade de condução Q, que haja sido aferida junto a uma localização que esteja submetida a presença de incrustação. A etapa de análise permanece idêntica a variante alternativa descrita anteriormente.

A terceira alternativa do método, esquematicamente apresentada na Figura 5 é realizada de modo que a etapa de aferição inclui a aferição da condutividade de indução Qind. Uma vez que a condutividade de indução se apresente independente da quantidade de incrustação presentes em qualquer superfícies no interior do dispositivo de tratamento de fluido e/ou dos seus componentes funcionais internos, a vantagem deste método é dada pelo fato de que a aferição da condutividade de indução pode ser realizada na mesma posição aonde deu-se a aferição da condutividade de condução. De acordo com a terceira alternativa do método, conforme mostrado na Figura 5, a etapa de determinação de um parâmetro de incrustação inclui o cálculo do parâmetro de saturação conforme a diferença presente entre uma função da condutividade de indução e uma função da condutividade de condução. Essas funções podem ser de qualquer tipo de polinômio e são especificadas de acordo com o sensor que venha a ser empregado para a aferição do respectivo valor. O polinômio pode ter sido pré-determinado especificamente para cada sensor dentro de uma etapa de calibração anterior, não apresentado na Figura 5. Entretanto, o parâmetro de saturação S pode ser muito bem calculado através de cálculo direto da diferença entre a condutividade de indução e condução medidas. Uma vez mais a etapa de análise de referido parâmetro de incrustação S permanece a mesma.

No âmbito da quarta alternativa, o método de detecção de incrustação, mostrado de acordo com a Figura 5, a etapa de aferição inclui ainda a aferição da temperatura do fluido junto a posição aonde as condutividades de indução e condução vieram a ser medidas. A etapa de determinação de um parâmetro de incrustação inclui agora a etapa de normalização da condutividade aferida com respeito a temperatura. Portanto, na Figura 5, a etapa de cálculo do parâmetro de incrustação inclui as respectivas funções que dependem também da temperatura T em seguida a condutividade Q ou Qind medidas.

A quarta alternativa mostrada na Figura 5, inclui ainda a etapa de salvamento de todos os valores medidos e uma outra etapa de recuperação de antigos valores de dados, que vem a ser visualizados com os respectivos mecanismos de visualização.

O método de acordo com a invenção inclui ainda qualquer outro tipo de alternativa,

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19/20 que pode consistir de uma combinação daquelas alternativas previamente descritas ou de qualquer outra que venha a estar de acordo com as características presentes nas reivindicações.

Obteve-se a descrição da invenção acima foi feita com referência principalmente a uma modalidade preferencial referente a instalação de detecção de incrustação (1). Entretanto, outras modalidades que não compreenda aquela anteriormente descrita são também possíveis uma vez dentro do escopo da invenção, e definidas de acordo com o quadro de reivindicações apenso.

Instalação de detecção de incrustação

Dispositivos de tratamento de fluido

Superfícies expostas de dispositivos de tratamento de fluido e de trocadores de calor que estejam sujeitos a presença de incrustação

Superfícies de transferência de calor

Incrustação

Fluido

7, 107 Sensor

8, 108 Área/Área de sensor

9, 109 Mecanismo para a aferição da condutividade de condução elétrica do fluido

10, 110 Primeira superfície de condução elétrica

11, 111 Segunda superfície de condução elétrica

Circuito de produto, incluindo canos e tanques

Sensor de condutividade de condução

30, 130 Dispositivo de aferição de temperatura

Dispositivo de aferição de condutividade de indução

Dispositivo computacional

Dispositivo de dados

Dispositivo de visualização

Conversor A/D

PC

Trocador de calor para a transferência de calor

Circuito de água para transferência de calor

Elemento de geração de calor, incluindo-se suprimento elétrico e saída para o mesmo

Linha de campo elétrico

Trocador de calor destinado a transferência de calor

Resistor elétrico equivalente destinado a fornecer corrente através de qualquer

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20/20 fluido

Resistor elétrico equivalente destinado a fornecer corrente através de qualquer incrustação

Resistor elétrico equivalente

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Instalação de detecção de incrustação (1) para determinação da quantidade de incrustação (5) das superfícies (3) dos dispositivos de tratamento de fluido (2) e/ou dos componentes funcionais internos (4) de tais dispositivos, CARACTERIZADA por as referidas superfícies (3) se encontrarem expostas ao referido fluido (6) e sujeitas à presença de incrustação e sendo que a instalação de detecção (1) compreende pelo menos um primeiro sensor (7), o qual compreende um mecanismo (9) destinado a aferição da transparência ótica T e/ou da condutividade de condução elétrica Q do referido fluido (6) incluindo pelo menos uma área sensitiva (8) que está localizada na proximidade e/ou no interior das referidas superfícies (3), sendo que a referida área é pelo menos exposta temporariamente ao referido fluido (6), em que a configuração de detecção compreende ainda um segundo sensor (107) que compreende meios (109) para medir a transparência óptica T do referido fluido (6) e o referido segundo sensor (107) está localizado numa posição em que o sinal medido do parâmetro físico do dito segundo sensor não se deteriora com o tempo ou pode deteriorar ao longo do tempo muito mais longo que o sinal medido do primeiro sensor (7), e em que a configuração de detecção de incrustações (4) compreende ainda um dispositivo computacional incluindo rotinas para calcular um parâmetro de incrustação (S) e para analisar o referido parâmetro de incrustação (S).
2. 2. Instalação de detecção de incrustação (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato da referida área (8) do sensor de aferição (7) compreender pelo menos uma primeira superfície eletricamente condutiva (10), e o referido sensor (7) compreendendo ainda uma segunda superfície eletricamente condutiva (11), a qual está pelo menos temporariamente exposta ao referido fluido, preferencialmente localizada no interior da referida área (8), porém espacialmente separada da primeira superfície eletricamente condutiva (10).
3. 3. Instalação de detecção de incrustação (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato da referida área (8) do sensor de aferição compreender pelo menos uma janela opticamente transparente e do referido mecanismo para aferição da transparência ótica compreender uma fonte luminosa e um detector ótico, sendo que a fonte luminosa emite luz através da referida janela transparente no referido fluido (6) e o detector ótico detecta luz que tenha sido espalhada no referido detector a partir do fluido (6).
4. 4. Instalação de detecção de incrustação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato da instalação de detecção compreender ainda um segundo sensor (107), compreendendo um mecanismo (109) destinado a aferição da transparência ótica T e/ou da condutividade elétrica Q do referido fluido (6), e uma área (108) que não esteja sujeita a presença de incrustação ou em que a quantidade de incrustação se apresenta menor do que a incrustação presente nas referidas superfícies (3) dos

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   2/4 referidos dispositivos de tratamento de fluido (2) e/ou componentes funcionais internos (4), preferencialmente em menor quantidade que metade da quantidade de incrustação presentes nas referidas superfícies (3) dos referidos dispositivos de tratamento de fluido (2).
5. 5. Instalação de detecção de incrustação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato da referida instalação de detecção (1) compreender pelo menos um dos seguintes dispositivos abaixo:

   dispositivo de aferição de temperatura (30) para a normalização da condutividade elétrica aferida e/ou da transparência com respeito a temperatura;

   dispositivo de aferição de condutividade de indução (31) voltado para a aferição da condutividade elétrica sem vir a ser afetado pela presença de incrustação nas referidas superfícies;

   dispositivo computacional (32) destinado ao cálculo de um parâmetro de incrustação S;

   dispositivo de armazenamento de dados (33) e/ou dispositivo de visualização (34) voltado para a visualização do parâmetro de incrustação S e/ou do dado aferido ao longo do tempo e/ou para a liberação de recomendações automatizadas preferencialmente com respeito aos requisitos de limpeza.
6. 6. Método para a determinação da quantidade de incrustação de superfícies dos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos de tais dispositivos expostos ao referido fluido, utilizando a instalação como definida na reivindicação 1, o método CARACTERIZADO por inclui as etapas de:

   a) aferição da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T do referido fluido junto a localizações escolhidas de modo a se encontrarem nas proximidades ou no interior das referidas superfícies expostas e sendo que uma mudança na condutividade de condução elétrica e/ou na transparência ótica representa uma aferição quanto a extensão da incrustação presente nas referidas superfícies expostas,

   b) determinação de referido parâmetro de incrustação S,

   c) análise do referido parâmetro de incrustação S, preferencialmente, por meio da comparação do referido parâmetro de incrustação S contendo um valor referencial prédefinido, preferencialmente, um valor referencial pré-definido dependente do fluido.
7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de aferição incluir aferição da condutividade de condução elétrica Q e/ou da transparência ótica T do referido fluido junto a localizações que são escolhidas de modo que elas não venham a ser particularmente afetadas pela presença de incrustação, preferencialmente, afastada das referidas superfícies expostas, com a etapa de determinação do parâmetro de incrustação S incluindo:

   cálculo da diferença e/ou da diferença relativa entre a condutividade de condução

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   3/4 e/ou a transparência ótica que foram aferidas nas referidas localizações que se encontram nas proximidades ou no interior das referidas superfícies expostas (Q, T) e das referidas localizações que não sejam particularmente afetadas pela presença de incrustação (Q', T'), ou seja, (Q-Q')/Q ou Q-Q' e/ou (T-T')/T ou T-T'.
8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de aferição incluir a etapa de aferição da condutividade de indução elétrica Qind do referido fluido e a etapa de determinação do parâmetro de incrustação S incluir o cálculo do parâmetro de incrustação S como função da diferença e/ou da diferença relativa entre a condutividade de indução elétrica e a condutividade de condução (ou seja, (Q-Qind)/Q ou QQind).
9. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de aferição incluir a aferição da temperatura do fluido com respeito as referidas localizações de aferição, e a etapa de determinação do parâmetro de incrustação S incluir o cálculo do parâmetro de incrustação S como uma função da temperatura.
10. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato das referidas etapas serem desempenhadas simultaneamente com o uso e/ou limpeza dos referidos dispositivos de tratamento de fluido e/ou dos componentes funcionais internos de tais dispositivos, e/ou sendo realizadas repetidamente após intervalos de tempo pré-definidos At.
11. 11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de determinação do referido parâmetro de incrustação S incluir o cálculo de um parâmetro de incrustação S como uma função da condutividade de condução elétrica Q medida e/ou da transparência ótica T, sendo que a função preferencialmente consiste de um polinômio contendo os coeficientes de conversão pré-definidos Ci.
12. 12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, CARACTERIZADO pelo fato da etapa de determinação do referido parâmetro de incrustação S incluir ainda salvar o parâmetro de incrustação S com a respectiva obtenção do dado e/ou do mecanismo de armazenamento de dados, e/ou a etapa de análise do referido parâmetro de incrustação S incluir recuperar um conjunto de parâmetro de incrustação anteriores a partir do mecanismo de armazenamento de dados, com a visualização do referido conjunto de parâmetro de incrustação e/ou o cálculo de um segundo parâmetro S', o qual é uma aferição da mudança ao longo do tempo do parâmetro de incrustação S, preferencialmente, por meio do cálculo numérico da derivada primeira f'(S) do parâmetro de incrustação S e fazendo-se a comparação deste segundo parâmetro S' com algum valor referencial prédefinido.

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13. 13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, CARACTERIZADO pelo fato do referido fluido ser uma mistura contendo uma suspensão e/ou emulsão.