BR112019017547A2 - Sistemas de fluxo de fluido e de análise de depósito, e, método para caracterizar o nível de depósitos de um fluido - Google Patents

Sistemas de fluxo de fluido e de análise de depósito, e, método para caracterizar o nível de depósitos de um fluido Download PDF

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Abstract

sistemas de fluxo de fluido podem incluir um ou mais dispositivos termelétricos em contato com o fluido fluindo através do sistema. um ou mais dispositivos termelétricos podem ser operados em um modo de controle de temperatura e um modo de medição. o comportamento térmico dos um ou mais dispositivos termelétricos pode ser analisado para caracterizar um nível de depósito formado no(s) dispositivo(s) termelétrico(s) do fluido fluindo através do sistema. as caracterizações de deposição em dispositivos termelétricos operados em diferentes temperaturas podem ser usadas para estabelecer um perfil de deposição dependente de temperatura. o perfil de deposição pode ser usado para determinar se as deposições são prováveis de se formar em vários locais no sistema, tal como em um dispositivo de uso ou em um recipiente de fluxo. as condições de depósito detectadas podem iniciar uma ou mais ações corretivas que podem ser tomadas para remover depósitos ou para evitar ou minimizar a formação de depósitos antes de os depósitos impactarem negativamente a operação do sistema.

Description

SISTEMAS DE FLUXO DE FLUIDO E DE ANÁLISE DE DEPÓSITO, E, MÉTODO PARA CARACTERIZAR O NÍVEL DE DEPÓSITOS DE UM FLUIDO
ANTECEDENTES [001] Vários sistemas de fluxo de fluido são dispostos para escoar um fluido de processo de uma ou mais fontes de fluido de entrada em direção a um dispositivo de uso. Por exemplo, o fluido escoando em direção a uma superfície de trocador de calor pode ser utilizado para transferir calor ou extrair calor da superfície de troca de calor e manter a superfície a uma temperatura de operação.
[002] Em alguns exemplos, mudanças nas condições de operação do sistema de fluxo de fluido, tal como mudanças na constituição do fluido, temperaturas de operação do fluido ou do dispositivo de uso, ou similares, podem afetar a probabilidade de depósitos se formarem do fluido de processo em componentes de sistema. Depósitos se formando no dispositivo de uso podem impactar negativamente o desempenho do dispositivo e/ou a eficácia do fluido para sua finalidade pretendida. Por exemplo, depósitos se formando na superfície de troca de calor podem agir para isolar a superfície de troca de calor do fluido, reduzindo a capacidade do fluido de interagir termicamente com o trocador de calor. Em outro exemplo, precipitados de um fluido se depositando em um vaso (por exemplo, um tubo) durante o transporte de fluido podem resultar nos precipitados não se adequando à destinação pretendida e podem causar acúmulo no vaso que pode restringir o fluxo de fluido.
[003] Frequentemente, esses depósitos são detectados apenas quando o desempenho do dispositivo de uso ou do sistema degrada até o ponto de exigir atenção. Por exemplo, uma superfície de trocador de calor pode ficar incapaz de manter temperaturas desejadas devido a uma formação de depósito suficientemente grande em uma superfície de troca de calor da mesma. A fim
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2/59 de restaurar o sistema à ordem de trabalho, o sistema frequentemente deve ser desligado, desmontado e limpo, o que pode ser um processo dispendioso e demorado.
SUMÁRIO [004] Certos aspectos da divulgação são geralmente dirigidos a sistemas e métodos para caracterizar níveis de depósitos e/ou detectar condições de depósito presentes em um sistema de fluxo de fluido. Alguns desses sistemas podem incluir um ou mais dispositivos termelétricos em comunicação térmica com um fluido escoando através do sistema. O(s) dispositivo(s) termelétrico(s) pode(m) estar em comunicação com um circuito de controle de temperatura que pode fornecer energia elétrica ao(s) dispositivo(s) termelétrico(s) a fim de ajustar a temperatura do(s) mesmo(s). Um circuito de medição pode ser configurado para medir um sinal representativo da temperatura de cada um dos dispositivos termelétricos. Por exemplo, em alguns exemplos, a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) pode ser determinada usando o efeito de Seebeck, em que o circuito de medição é capaz de detectar a voltagem através do(s) dispositivo(s) termelétrico(s). Em outros exemplos, componentes adicionais, tal como detectores de temperatura de resistência (RTDs), podem ser colocados em ou aproximadamente em equilíbrio térmico com o(s) dispositivo(s) termelétrico(s) a fim de facilitar uma medição de temperatura do(s) mesmo(s).
[005] Os sistemas podem incluir um controlador em comunicação tanto com o circuito de controle de temperatura quanto com o circuito de medição. O controlador pode ser disposto para aplicar energia elétrica a cada um dos dispositivos termelétricos para controlar a temperatura do mesmo e para determinar uma temperatura de cada um dos dispositivos termelétricos através do circuito de medição. Em alguns desses sistemas, o controlador é configurado para aplicar energia elétrica a um ou mais dispositivos
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3/59 termelétricos para manter cada um dos dispositivos termelétricos em uma temperatura de caracterização. Em algum exemplo, pelo menos um dispositivo termelétrico é mantido a uma temperatura de caracterização que é mais baixa que uma temperatura de operação de um dispositivo de uso para uso com o sistema.
[006] Em alguns sistemas, o controlador pode, para cada um dos dispositivos termelétricos, medir periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico, observar mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico e caracterizar um nível de depósito no dispositivo termelétrico com base nas mudanças observadas. Tal caracterização pode ser realizada, por exemplo, com base em mudanças no comportamento térmico ao longo do tempo quando depósitos podem acumular no dispositivo termelétrico. Em algumas modalidades, o controlador pode ser configurado para determinar se existe uma condição de depósito para o dispositivo de uso com base no(s) nível(is) caracterizado(s) de depósitos no(s) dispositivo(s) termelétrico(s).
[007] Em várias modalidades, observar mudanças no comportamento de um dispositivo termelétrico pode incluir uma variedade de observações. Observações exemplares podem incluir mudanças na temperatura alcançada pelo dispositivo termelétrico quando uma energia constante é aplicada ao mesmo, mudanças na taxa de mudança de temperatura do dispositivo termelétrico, na quantidade de energia elétrica aplicada no modo de operação de controle de temperatura para atingir uma certa temperatura e semelhantes. Tais características podem ser afetadas por depósitos se formando no dispositivo termelétrico a partir do fluido e podem ser usadas para caracterizar o nível de depósito no dispositivo termelétrico.
[008] Em alguns exemplos, o controlador pode ser capaz de iniciar uma ou mais ações corretivas para tratar de depósitos e/ou condições de depósito detectadas. Por exemplo, mudanças no fluido fluindo através do sistema podem ser ajustadas para minimizar a formação de depósitos. Tais
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4/59 mudanças podem incluir adicionar um ou mais produtos químicos, tal como dispersantes ou surfactantes, para reduzir formação de depósito ou interromper o fluxo de determinados fluidos para o sistema que pode estar contribuindo para formação de depósito. Outras ações corretivas podem incluir mudar parâmetros de sistema, tal como fluido, ou temperaturas de operação de dispositivo de uso.
[009] Em algumas modalidades, tais ações corretivas podem ser realizadas manualmente por um operador de sistema. Por exemplo, em alguns desses exemplos, o controlador pode, com base em análise do comportamento térmico de um ou mais dispositivos termelétricos, indicar uma condição de depósito possível para um usuário, que executa uma ou mais tarefas manuais para tratar da condição de depósito. Adicionalmente ou altemativamente, tais ações podem ser automatizadas, por exemplo, através do controlador e de outros equipamentos, tal como uma ou mais bombas, válvulas ou similares.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] FIG. 1 é uma ilustração de uma colocação exemplar de um ou mais dispositivos termelétricos em um sistema de fluxo de fluido.
[0011] FIG. 2 é um diagrama esquemático de um sistema para operar um dispositivo termelétrico em uma modalidade exemplar.
[0012] FIGS. 3A e 3B mostram diagramas esquemáticos elétricos simplificados para operar uma pluralidade de dispositivos termelétricos.
[0013] FIGS. 4A e 4B são diagramas esquemáticos mostrando a operação de dispositivos termelétricos simples em um modo de medição de operação.
[0014] FIGS. 5A e 5B mostram configurações exemplares para operação de uma pluralidade de dispositivos termelétricos num sistema.
[0015] FGS. 6A-6E ilustram o comportamento térmico exemplar de um dispositivo termelétrico que pode ser usado para caracterizar o nível de
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5/59 depósito no dispositivo termelétrico.
[0016] FIG. 7 é um diagrama de fluxo de processo ilustrando um processo exemplar para mitigar depósitos de um fluido de processo em um dispositivo de uso em um sistema de fluxo de fluido.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0017] Dispositivos termelétricos são dispositivos capazes de mudar a temperatura em resposta a um sinal elétrico e/ou produzir um sinal elétrico com base na temperatura do dispositivo. Tais dispositivos podem ser usados para medir e/ou mudar a temperatura do próprio dispositivo ou de um objeto próximo ao dispositivo. Por exemplo, em alguns casos, uma saída de voltagem do dispositivo termelétrico pode ser indicativa da temperatura do dispositivo termelétrico, por exemplo, via efeito Seebeck. Assim, a voltagem através do dispositivo termelétrico pode ser medida para determinar a temperatura do dispositivo termelétrico.
[0018] Uma corrente circulando através do dispositivo termelétrico pode ser usada para afetar a temperatura do dispositivo termelétrico. Por exemplo, em alguns dispositivos termelétricos, uma corrente circulando através do dispositivo aumentará ou diminuirá a temperatura do dispositivo com base na direção do fluxo de corrente. Isto é, o dispositivo pode ser aquecido quando corrente circula através do dispositivo em uma primeira direção e resfriado quando a corrente circula através do dispositivo na direção oposta. Assim, através de diferentes modos de operação, a temperatura de alguns dispositivos termelétricos pode ser ajustada aplicando energia elétrica ao dispositivo para fazer com que uma corrente circule através do mesmo e também seja medida medindo a queda de voltagem através do dispositivo. Dispositivos termelétricos exemplares incluem, mas não estão limitados a, dispositivos Peltier, resfriadores termelétricos e similares. Em alguns exemplos, uma pluralidade de dispositivos termelétricos pode ser disposta em série para aumentar a diferença de temperatura alcançável pelos dispositivos
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6/59 termelétricos. Por exemplo, se um dispositivo termelétrico particular pode alcançar uma diferença de temperatura de 10°C entre duas superfícies, dois desses dispositivos termelétricos dispostos em série podem atingir uma diferença de temperatura de 20°C entre superfícies. Em geral, dispositivos termelétricos como aqui referidos podem incluir um único dispositivo termelétrico ou uma pluralidade de dispositivos termelétricos operando em uma disposição empilhada para aumentar as diferenças de temperatura alcançáveis pelos dispositivos.
[0019] FIG. 1 é uma ilustração de uma colocação exemplar de um ou mais dispositivos termelétricos em um sistema de fluxo de fluido. Como mostrado, os dispositivos termelétricos 102a-d estão posicionados no caminho de fluxo 106 de um fluido de processo em um sistema de fluxo de fluido 100 configurado para dirigir um fluido de processo para um dispositivo de uso 105. As setas 108 ilustram um caminho de fluxo exemplar de fluido de uma fonte de fluido em direção ao dispositivo de uso 105. Como aqui descrito, fluidos de processo podem se referir geralmente a quaisquer fluidos fluindo através de tal sistema de fluxo de fluido incluindo, porém sem limitação, fluidos de utilidade, tal como água de resfriamento, água de alimentação de caldeira, condensado, água de descarga, água residual, água de efluente descarregada, óleos e misturas óleo-água.Tais fluidos de processo exemplares podem ser dirigidos para o sistema de fluxo de fluido 100 de uma variedade de fontes (por exemplo, uma corrente de efluente de um processo, água de descarga de caldeira, água residual tratada, água produzida, uma fonte de água doce, etc.). Em alguns exemplos, um sistema de fluxo de fluido simples 100 pode receber fluidos de processo de entrada de uma variedade de fontes. Em alguns desses exemplos, a fonte de fluido de processo pode ser selecionada, por exemplo, através de uma válvula manual e/ou automatizada ou de uma série de válvulas. Em algumas modalidades, uma única fonte de fluido pode ser selecionada dentre uma ou mais fontes de entrada possíveis. Em
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7/59 modalidades alternativas, uma pluralidade de fontes de fluido pode ser selecionada de modo que fluido da pluralidade de fontes selecionadas seja misturado para formar o fluido de entrada. Em algumas implementações, um fluido de entrada padrão é composto de uma mistura de fluidos de cada uma da pluralidade de fontes de entrada disponíveis e a composição do fluido de entrada pode ser ajustada bloqueando o fluxo de uma ou mais dessas fontes de entrada para o sistema.
[0020] No exemplo da FIG. 1, os dispositivos termelétricos 102a-d são mostrados como uma matriz de dispositivos termelétricos montada em um suporte de amostra 104. Em alguns exemplos, o suporte de amostra 104 é removível do caminho de fluxo 106 do sistema de fluxo de fluido 100, por exemplo, para facilitar limpeza, substituição ou outra manutenção dos dispositivos termelétricos 102a-d. Adicionalmente ou altemativamente, um ou mais dispositivos termelétricos (por exemplo, posicionados em um suporte de amostra) podem ser posicionados no caminho de fluxo de uma ou mais entradas de fluido que contribuem para a composição do fluido fluindo através do sistema de fluxo de fluido 100 para o dispositivo de uso 105. O sistema de fluxo de fluido pode ser qualquer sistema no qual um fluido de processo flui incluindo, por exemplo, sistemas de lavagem (por exemplo, lavagem de louça, lavanderia, etc.), sistemas de alimentos e bebidas, mineração, sistemas de energia (por exemplo, poços de petróleo, refinarias, tubulações - tanto a montante quanto a jusante, resfriadores de água produzida, chillers, etc.), fluxo de ar através de entradas de ar de motor, sistemas de troca de calor, tal como torres de resfriamento ou caldeiras, processos de polpa e papel, entre outros. As setas 108 indicam a direção de fluxo do fluido pelos dispositivos termelétricos 102, que podem ser usadas para monitorar a temperatura do fluido (por exemplo, via o efeito Seebeck) e em direção ao dispositivo de uso 105.
[0021] Em algumas modalidades, um sistema de fluxo de fluido
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8/59 compreende um ou mais sensores adicionais 111 (mostrados em fantasma) capazes de determinar um ou mais parâmetros do fluido fluindo através do sistema. Em várias modalidades, um ou mais sensores adicionais 111 podem ser configurados para determinar taxa de fluxo, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade e/ou outros parâmetros de fluido, tal como a concentração de um ou mais constituintes do fluido de processo. Embora mostrados como sendo um único elemento posicionado a jusante dos dispositivos termelétricos 102a-d, um ou mais sensores adicionais 111 podem incluir qualquer número de componentes individuais e podem ser posicionados em qualquer lugar no sistema de fluxo de fluido 100, embora amostrando o mesmo fluido que os dispositivos termelétricos 102a-d.
[0022] FIG. 2 é um diagrama esquemático de um sistema para operar um dispositivo termelétrico em uma modalidade exemplar. Na modalidade da FIG. 2, um dispositivo termelétrico 202 está em comunicação com um circuito de medição 210 configurado para medir a temperatura do dispositivo termelétrico 202. Em alguns exemplos, o circuito de medição 210 pode facilitar a medição da voltagem através do dispositivo termelétrico a fim de determinar a temperatura do mesmo. Em uma modalidade exemplar, o circuito de medição pode incluir uma voltagem de referência (por exemplo, um potencial de terra, uma fonte de voltagem de precisão, uma fonte de corrente de precisão fornecendo uma corrente através de um resistor de detecção, etc.) e um amplificador diferencial. Em algumas dessas modalidades, a voltagem através do dispositivo termelétrico e a voltagem de referência podem ser introduzidas no amplificador e a saída do amplificador pode ser utilizada para determinar a queda de voltagem através do dispositivo termelétrico. Em alguns exemplos, o circuito de medição 210 pode incluir tecnologia de detecção de voltagem, tal como um voltímetro ou similar.
[0023] Adicionalmente ou altemativamente, em algumas modalidades, o circuito de medição pode incluir componentes adicionais para
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9/59 observar a temperatura do dispositivo termelétrico 202. Por exemplo, em algumas modalidades, o circuito de medição 210 pode incluir sensores de temperatura, tal como detector de temperatura de resistência (RTD) posicionado próximo ou em contato térmico com o dispositivo termelétrico 202. A resistência de um RTD varia com sua temperatura. Por conseguinte, em alguns exemplos, o circuito de medição 210 inclui um ou mais RTDs e circuitos para determinar a resistência do RTD a fim de determinar a temperatura do mesmo.
[0024] O sistema pode incluir um controlador 212 em comunicação com o circuito de medição 210. O controlador 212 pode incluir um microcontrolador, um processador, memória compreendendo instruções de operação/execução, uma matriz de porta programável no campo (FPGA) e/ou qualquer outro dispositivo capaz de fazer interface e interagir com componentes de sistema. Por exemplo, o controlador 212 pode ser capaz de receber uma ou mais entradas e gerar uma ou mais saídas com base nas uma ou mais entradas recebidas. Em vários exemplos, as saídas podem ser geradas com base em um conjunto de regras implementadas de acordo com instruções programadas na memória (por exemplo, executáveis por um ou mais processadores), pré-programadas de acordo com um arranjo de componentes (por exemplo, como em um ASIC), ou semelhante.
[0025] Em alguns desses exemplos, o sistema pode operar em um modo de medição no qual o controlador 212 pode fazer interface com o circuito de medição 210 para determinar uma temperatura do dispositivo termelétrico 202. Em alguns exemplos, o controlador pode iniciar uma medição da voltagem através do dispositivo termelétrico através do circuito de medição 210, receber um sinal do circuito de medição 210 representativo da voltagem através do dispositivo termelétrico 202 e determinar a temperatura do dispositivo termelétrico com base na voltagem medida (por exemplo, através do efeito Seebeck). Adicionalmente ou altemativamente, o
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10/59 controlador 212 pode incluir uma entrada capaz de receber um sinal de voltagem relativo a um sinal de referência. Em alguns desses exemplos, o controlador 212 pode fazer interface diretamente com o dispositivo termelétrico 202 para determinar a voltagem através dos mesmos. Isto é, em alguns exemplos, a funcionalidade do circuito de medição 210 pode ser integrada no controlador 212. Assim, em várias modalidades, o controlador 212 pode fazer interface com o circuito de medição 210 e/ou o dispositivo termelétrico 202 para determinar a temperatura do dispositivo termelétrico 202.
[0026] O sistema da FIG. 2 compreende, adicionalmente, um circuito de controle de temperatura 214 em comunicação com o controlador 212 e o dispositivo termelétrico 202. Em alguns exemplos, o sistema pode operar em um modo de controle de temperatura no qual o controlador 212 pode aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico 202 através do circuito de controle de temperatura 214 a fim de ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico 202. Por exemplo, o circuito de controle de temperatura 214 pode aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico 202 para fazer uma corrente circular através do dispositivo 202 numa primeira direção a fim de aumentar a temperatura do dispositivo termelétrico 202. Similarmente, o circuito de controle de temperatura 214 pode aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico 202 para fazer uma corrente circular através do dispositivo 202 numa segunda direção, oposta à primeira, a fim de diminuir a temperatura do dispositivo termelétrico. Assim, em algumas modalidades, o modo de controle de temperatura pode incluir um modo de aquecimento e um modo de resfriamento e a diferença entre os modos de aquecimento e resfriamento é a direção que a corrente circula através do dispositivo termelétrico 202. Em algumas modalidades, o circuito de controle de temperatura 214 pode ser configurado para fornecer energia elétrica em qualquer polaridade em relação a um potencial de referência, desse modo permitindo tanto aquecimento
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11/59 quanto resfriamento do dispositivo termelétrico 202. Adicionalmente ou altemativamente, o circuito de controle de temperatura 214 pode incluir um comutador configurado para comutar a polaridade do dispositivo termelétrico 202 a fim de facilitar a comutação entre os modos de operação de aquecimento e resfriamento.
[0027] Em algumas dessas modalidades, o controlador 212 é capaz de ajustar ou de outro modo controlar uma quantidade de energia aplicada ao dispositivo termelétrico 202 a fim de ajustar a corrente circulando através e, assim a temperatura, do dispositivo termelétrico 202. Em vários exemplos, ajustar a energia aplicada pode incluir ajustar uma corrente, uma voltagem, um ciclo de trabalho de um sinal modulado de largura de pulso (PWM) ou outros métodos conhecidos para ajustar a energia aplicada ao dispositivo termelétrico 202.
[0028] Em alguns exemplos, o controlador 212 é capaz de fazer interface com o dispositivo termelétrico 202 através do circuito de controle de temperatura 214 e do circuito de medição 210 simultaneamente. Em alguns desses exemplos, o sistema pode operar simultaneamente no modo de controle de temperatura e no modo de medição. Similarmente, tais sistemas podem operar no modo de controle de temperatura e no modo de medição independentemente, em que o dispositivo termelétrico pode ser operado no modo de controle de temperatura, no modo de medição ou ambos simultaneamente. Em outros exemplos, o controlador 212 pode comutar entre um modo de controle de temperatura e um modo de operação de medição. Adicionalmente ou alternativamente, um controlador em comunicação com uma pluralidade de dispositivos termoelétricos 202 através de um ou mais circuitos de medição 210 e um ou mais circuitos de controle de temperatura 214 pode operar tais dispositivos termoelétricos em diferentes modos de operação. Em vários desses exemplos, o controlador 212 pode operar cada dispositivo termoelétrico no mesmo modo de operação ou modos de operação
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12/59 separados e/ou pode operar cada dispositivo termelétrico individualmente, por exemplo, em uma sequência. Muitas implantações são possíveis e estão dentro do escopo da presente divulgação.
[0029] Como descrito em relação à FIG. 1, o sistema pode incluir um ou mais sensores adicionais 211 para determinar um ou mais parâmetros do fluido fluindo através do sistema de fluxo de fluido. Tais sensores adicionais 211 podem estar em comunicação com fio ou sem fio com o controlador 212. Assim, em algumas modalidades, o controlador 212 pode ser configurado para fazer interface tanto com os dispositivos termelétricos 202 quanto com sensores adicionais 211 posicionados dentro do sistema de fluxo de fluido.
[0030] FIGS. 3A e 3B mostram diagramas esquemáticos elétricos simplificados para operar uma pluralidade de dispositivos termelétricos. FIG. 3A mostra um par de dispositivos termelétricos 302a e 302b em comunicação com fontes de energia 314a e 314b, respectivamente. As fontes de energia 314a e 314b podem ser incluídas em um circuito de controle de temperatura para controlar as temperaturas dos dispositivos termelétricos 302a e 302b, respectivamente. Em alguns casos, cada fonte de energia 314a, 314b pode ser configurada para aplicar energia elétrica a seu dispositivo termelétrico correspondente 302a, 302b. Como descrito aqui, em alguns exemplos, a fonte de energia (por exemplo, 314a) pode fornecer energia elétrica em qualquer polaridade a um dispositivo termelétrico (por exemplo, 302a) a fim de fazer a corrente circular através do dispositivo termelétrico em qualquer direção. As fontes de energia 314a e 314b podem ser configuradas para fornecer energia elétrica aos dispositivos termelétricos 302a e 302b, respectivamente, a fim de mudar a temperatura dos mesmos. Em algumas modalidades, as fontes de energia 314a e 314b são fontes de energia separadas. Em outros exemplos, as fontes de energia 314a e 314b podem ser a mesma fonte de energia, por exemplo, incluindo diferentes canais de saída para fornecer separadamente energia aos dispositivos termelétricos 302a e 302b.
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13/59 [0031] No exemplo ilustrado da FIG. 3 A, os dispositivos termelétricos 302a e 302b estão em comunicação com os medidores 310a e 310b, respectivamente. Cada medidor pode ser configurado para facilitar uma medição da voltagem através de seu dispositivo termelétrico correspondente 302a, 302b, tal como através do controlador 312a. No exemplo ilustrado, o controlador 312a está em comunicação com ambos os medidores 310a e 310b. Em alguns exemplos, o controlador 312a pode determinar a queda de voltagem através dos dispositivos termelétricos 302a e 302b através dos medidores 310a e 310b, respectivamente. Em alguns desses exemplos, o controlador pode determinar a temperatura de cada um dos dispositivos termelétricos 302a, 302b com base na voltagem através do efeito Seebeck.
[0032] De acordo com a representação esquemática da FIG. 3 A, o controlador 312a está em comunicação com as fontes de energia 314a e 314b. O controlador 312a pode ser configurado para controlar a operação das fontes de energia 314a e 314b com base nas temperaturas determinadas dos dispositivos termelétricos 302a e 302b, respectivamente. Em alguns exemplos, o controlador 312a pode medir tanto a temperatura de um dispositivo termelétrico quanto controlar a fonte de energia associada ao dispositivo termelétrico simultaneamente. Em outros exemplos, o controlador 312a impede a fonte de energia 314a, 314b de aplicar energia elétrica ao respectivo dispositivo termelétrico 302a, 302b a fim de medir a temperatura do mesmo, por exemplo, através do efeito Seebeck utilizando os contadores 310a, 310b. Utilizando esse controle de feedback, a temperatura de uma pluralidade de dispositivos termelétricos (por exemplo, 302a e 302b) pode ser tanto medida quanto controlada através do controlador 312a.
[0033] FIG. 3B mostra de forma semelhante um par de dispositivos termelétricos 302c e 302d em comunicação com as fontes de energia 314c e 314d, respectivamente. As fontes de energia 314c e 314d podem ser configuradas para fazer interface com os dispositivos termelétricos 302c e
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302d, conforme descrito em relação à FIG. 3A. A ilustração esquemática da FIG. 3B inclui RTDs 303c e 3O3d posicionados próximos aos dispositivos termelétricos 302c e 302d, respectivamente. Cada RTD 303c, 3O3d pode ser posicionado suficientemente perto do seu dispositivo termelétrico correspondente, de modo que cada RTD esteja aproximadamente em equilíbrio térmico com seu dispositivo termoelétrico correspondente, mesmo quando a temperatura do dispositivo termelétrico mudar.
[0034] Os medidores 310c e 310d podem ser configurados para facilitar medições da resistência dos RTDs 303a e 303b, respectivamente, pelo controlador 312b. Os valores de resistência dos RTDs 303c, 3O3d podem ser usados para determinar a temperatura dos RTDs 303c, 3O3d e com os RTDs 303c, 303d estão em equilíbrio térmico com os dispositivos termelétricos 302c, 302d, podem ser usados para determinar a temperatura dos dispositivos termelétricos 302c e 302d. Semelhante à modalidade da FIG. 3 A, o controlador 312b na FIG. 3B pode ser usado para controlar as fontes de energia 314c, 314d a fim de ajustar a energia aplicada e, consequentemente, a temperatura dos dispositivos termelétricos 302c, 302d.
[0035] FIGS. 4A e 4B são diagramas esquemáticos mostrando a operação de dispositivos termelétricos simples em um modo de medição de operação. Na modalidade ilustrada da FIG. 4A, o dispositivo termelétrico 402a é acoplado entre o terra 440a e uma primeira entrada de um amplificador 434a. Assim, a queda de voltagem através do dispositivo termelétrico 402a (por exemplo, correspondente à temperatura do dispositivo termelétrico 402a com base no efeito Seebeck) é aplicada à primeira entrada do amplificador 434a.
[0036] Uma fonte de corrente 432a é configurada para fornecer um fluxo de corrente constante através de um resistor de referência 416a para a terra 440a. A fonte de corrente 432a pode ser configurada para fornecer uma corrente conhecida da fonte de corrente 432a através do resistor de referência
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416a para a terra. Como a corrente da fonte de corrente 432a e a resistência do resistor de referência 416a são conhecidas, estes valores podem ser usados para determinar a queda de voltagem através do resistor de referência 416a que é aplicada a uma segunda entrada do amplificador 434a. Como esta queda de voltagem depende de valores conhecidos (isto é, a corrente da fonte de corrente 432a e a resistência do resistor de referência 416a), a voltagem aplicada à segunda entrada do amplificador 434a funciona como uma voltagem de referência à qual a voltagem aplicada na primeira entrada (a queda de voltagem através do dispositivo termelétrico 402a) é comparada. Em alguns exemplos, o resistor de referência 416a e/ou a fonte de corrente 432a podem ser omitidos, de modo que a segunda entrada do amplificador 434a seja a terra 440a.
[0037] A saída 450a do amplificador 434a pode fornecer informações relativas à diferença entre a queda de voltagem conhecida através do resistor de referência 416a e a queda de voltagem através do dispositivo termelétrico 402a, que pode ser usada para determinar a queda de voltagem através do dispositivo termelétrico 402a. Assim, em alguns exemplos, a configuração mostrada na FIG. 4A pode ser usada para funcionar como medidor 310a ou 310b na FIG. 3A para medir a voltagem através de um dispositivo termelétrico.
[0038] Como aqui descrito em outro local, a queda de voltagem determinada através do dispositivo termelétrico 402a pode ser utilizada para determinar a temperatura do dispositivo termelétrico 402a, por exemplo, utilizando o efeito Seebeck. Embora não mostrado na modalidade da FIG. 4A, em alguns casos, o dispositivo termelétrico 402a é um dispositivo termelétrico simples selecionado de uma matriz de dispositivos termelétricos, por exemplo, através da operação de um comutador acoplando seletivamente um dispositivo termelétrico de uma matriz de dispositivos termelétricos.
[0039] Na configuração exemplar da FIG. 4B, o dispositivo
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16/59 termelétrico 402b está em comunicação com um circuito de controle de temperatura 414b, que pode ser configurado para fornecer energia elétrica ao dispositivo termoelétrico 402b a fim de afetar a temperatura do mesmo. Como descrito aqui em outro local, em alguns exemplos, o circuito de controle de temperatura 414b pode ser configurado para fornecer energia em qualquer polaridade ao dispositivo termelétrico 402b para efetuar mudança de temperatura do dispositivo termelétrico 402b em qualquer direção.
[0040] No exemplo ilustrado, um RTD 403b está posicionado próximo ao dispositivo termelétrico 402b de modo que mudanças na temperatura do dispositivo termelétrico 402b sejam detectáveis pelo RTD 403b. Uma fonte de corrente 430b é configurada para fornecer uma corrente conhecida através do RTD 403b para a terra 440b. A corrente conhecida da fonte de corrente 430b pode ser suficientemente pequena de modo a não afetar significativamente a temperatura do RTD 403b através do qual a corrente circula. A corrente da fonte de corrente 430b provoca uma queda de voltagem através do RTD 403b que é aplicada a uma primeira entrada do amplificador 434b.
[0041] Uma fonte de corrente 432b é configurada para fornecer um fluxo de corrente constante através de um resistor de referência 416b para a terra 440b. Como descrito aqui em outro local, a corrente conhecida da fonte de corrente 432b e a resistência conhecida do resistor de referência 416b podem ser utilizadas para determinar a queda de voltagem através do resistor de referência 416b que é aplicada em uma segunda entrada do amplificador 434b. Como descrito com referência à FIG. 4A, como ela é calculada a partir de valores conhecidos, a queda de voltagem aplicada à segunda entrada do amplificador 434b pode funcionar como uma voltagem de referência à qual a queda de voltagem através do RTD 403b pode ser comparada. Em alguns exemplos, a fonte de corrente 432b e/ou o resistor de referência 416b podem ser eliminados, de modo que a segunda entrada para o amplificador 434b seja
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17/59 efetivamente aterrada.
[0042] A saída 450b do amplificador 434b pode fornecer informações relativas à diferença entre a queda de voltagem conhecida através do resistor de referência 416b e a queda de voltagem através do RTD 403b, que pode ser usada para determinar a queda de voltagem através do RTD 403b. A queda de voltagem através do RTD 403b pode ser usada para determinar a resistência do RTD 403b com base na corrente conhecida da fonte de corrente 430b. Assim, em algumas modalidades, a configuração mostrada na FIG. 4B pode ser utilizado como medidor de resistência 310c ou 310d na FIG. 3B. A resistência determinada do RTD 403b pode ser usada para determinar a temperatura do RTD 403b e, assim, a temperatura do dispositivo termelétrico 402b próximo ao RTD 403b.
[0043] Como descrito aqui em outro local, em alguns exemplos, um sistema pode incluir uma pluralidade de dispositivos termelétricos que podem ser seletivamente aquecidos e/ou resfriados num modo de controle de temperatura. As temperaturas de cada um da pluralidade de dispositivos termelétricos podem ser medidas, por exemplo, num modo de operação de medição. Em alguns exemplos, cada um da pluralidade de dispositivos termelétricos pode ser aquecido e/ou resfriado simultaneamente e/ou individualmente. Da mesma forma, em vários exemplos, as temperaturas de cada um dos dispositivos termelétricos podem ser medidas simultaneamente e/ou individualmente. FIGS. 5A e 5B mostram configurações exemplares para operação de uma pluralidade de dispositivos termelétricos num sistema.
[0044] A FIG. 5A é um diagrama esquemático exemplar mostrando uma configuração operacional de uma matriz de dispositivos termelétricos Na modalidade ilustrada, os dispositivos termelétricos 502a e 502b estão em comunicação com um controlador 512a através de um circuito de medição 510a e um circuito de controle de temperatura 514a, por exemplo, fonte de energia 515a. Em alguns exemplos, a fonte de energia 515a pode fornecer
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18/59 energia elétrica aos dispositivos termelétricos 502a e 502b. Em alguns desses exemplos, a fonte de energia 515a pode fornecer energia em qualquer polaridade. Adicionalmente ou altemativamente, o circuito de controle de temperatura 514a pode incluir um comutador (não mostrado) para facilitar mudar a polaridade da energia elétrica fornecida da fonte de energia 515a para os dispositivos termelétricos 502a, 502b.
[0045] Durante um modo de operação de controle de temperatura, o controlador 512a pode fazer com que o circuito de controle de temperatura 514a forneça energia elétrica a um ou mais dos dispositivos termelétricos 502a, 502b para ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico. No exemplo da FIG. 5A, a fonte de energia 515a inclui um par de canais A e B, cada canal correspondendo a um dispositivo termelétrico respectivo 502a e 502b no par de dispositivos termelétricos. Cada canal da fonte de energia 515a está em comunicação com seu dispositivo termelétrico correspondente 502a, 502b. Em alguns exemplos, um estágio de amplificação (não mostrado) pode ser configurado para modificar o sinal da fonte de energia 515a para gerar um sinal aplicado ao respectivo dispositivo termelétrico 502a, 502b. Por exemplo, em alguns exemplos, um estágio de amplificação é configurado para filtrar um sinal PWM da fonte de energia 515a, por exemplo, através de um filtro LRC, a fim de fornecer uma energia estável ao dispositivo termelétrico 502a. Adicionalmente ou alternativamente, um estágio de amplificação pode efetivamente amplificar um sinal da fonte de energia 515a para mudar desejavelmente a temperatura do dispositivo termelétrico 502a.
[0046] Como discutido aqui em outro local, em algumas modalidades, o circuito de controle de temperatura 514a pode operar em modos de operação de aquecimento e resfriamento. Em alguns exemplos, o circuito de controle de temperatura 514a é capaz de fornecer energia elétrica em qualquer polaridade em relação à terra 540a. Em alguns desses exemplos, a corrente pode circular do circuito de controle de temperatura 514a para terra 540a ou da terra para o
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19/59 circuito de controle de temperatura 514a através de um ou mais dispositivos termelétricos 502a, 502b dependendo da polaridade da energia aplicada. Adicionalmente ou altemativamente, o circuito de controle de temperatura pode incluir um ou mais elementos de comutação (não mostrados) configurados para inverter a polaridade da energia aplicada aos um ou mais dos dispositivos termelétricos 502a, 502b. Por exemplo, em algumas dessas modalidades, a fonte de energia 515a pode ser usada para estabelecer uma magnitude de energia elétrica (por exemplo, uma magnitude de corrente) para aplicar a um ou mais dispositivos termelétricos 502a, 502b. Um ou mais elementos de comutação podem ser usados para ajustar a polaridade na qual a energia elétrica é aplicada aos dispositivos termelétricos 502a, 502b (por exemplo, a direção do fluxo de corrente através dos mesmos).
[0047] Numa operação de controle de temperatura exemplar, o controlador sinaliza à fonte de energia 515a para ajustar (por exemplo, reduzir) a temperatura de um dispositivo termelétrico 502a. O controlador 512a pode fazer com que a fonte de energia 515a envie um sinal elétrico do canal A em direção ao dispositivo termelétrico 502a. Aspectos do sinal elétrico, tal como o ciclo de trabalho, magnitude, etc. podem ser ajustados pelo controlador 512a para atender aos efeitos de ajuste de temperatura desejados (por exemplo, resfriamento). Operações de ajuste de temperatura semelhantes (por exemplo, resfriamento) podem ser realizadas para qualquer um ou todos os dispositivos termelétricos 502a, 502b simultaneamente. Em algumas modalidades, o controlador 512a pode controlar a operação de ajuste de temperatura (por exemplo, resfriamento) de cada um de uma pluralidade de dispositivos termelétricos 502a, 502b, de modo que cada um dos dispositivos termelétricos seja ajustado (por exemplo, resfriado) até uma temperatura de operação diferente.
[0048] Como descrito aqui em outro local, o controlador 512 pode ser capaz de fazer interface com um ou mais dispositivos termelétricos 502a,
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502b através de um circuito de medição 510a. Em alguns desses exemplos, o controlador 512a pode determinar, através do circuito de medição 510a, uma medição da temperatura do dispositivo termelétrico 502a, 502b. Como a voltagem através de um dispositivo termelétrico é dependente da temperatura do mesmo, em alguns exemplos, o controlador 512a pode ser configurado para determinar a voltagem através do dispositivo termelétrico 502a, 502b e determinar a temperatura a partir da mesma, por exemplo, através do efeito Seebeck.
[0049] A fim de medir a queda de voltagem através de um desejado da pluralidade de dispositivos termelétricos 502a, 502b, o circuito de medição 510a inclui um comutador 522 tendo canais A e B correspondendo aos dispositivos termelétricos 502a e 502b, respectivamente. O controlador 512a pode dirigir o comutador 522 a transmitir um sinal de qualquer dos respectivos canais A e B, dependendo do dispositivo termelétrico desejado. A saída do comutador 522 pode ser dirigida para o controlador 512a para receber o sinal indicativo da voltagem e, portanto, da temperatura através de um dispositivo termelétrico desejado. Por exemplo, em algumas modalidades, a saída do comutador 522 não conecta nem, de outro modo, tem alta impedância para a terra. Consequentemente, a corrente circulando através de um dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) apenas circulará através do dispositivo termelétrico para a terra 540a, e não através do comutador 522.
[0050] A voltagem através do dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) estará presente no respectivo canal de entrada (por exemplo, canal A) do comutador 522 em relação à terra 540a, e pode ser enviada do mesmo para recepção pelo controlador 512a. Em alguns exemplos, em vez de ser aplicada diretamente ao controlador 512a, a voltagem através do dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) na saída do comutador 522 pode ser aplicada a uma primeira entrada de um amplificador diferencial 534a para
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21/59 medir a voltagem. O amplificador 334 pode ser usado, por exemplo, para comparar a voltagem na saída do comutador 522 com uma voltagem de referência (por exemplo terra 540a) antes de enviar o sinal amplificado resultante para o controlador 512a. Assim, como aqui descrito, uma saída de sinal do comutador 522 para recebimento pelo controlador 512a pode, mas não precisa, ser recebida diretamente pelo controlador 512a. Em vez disso, em algumas modalidades, o controlador 512a pode receber um sinal com base no sinal na saída do comutador 522, tal como um sinal de saída do amplificador 534a com base no sinal de saída do comutador 522 em relação à terra 540a.
[0051] Em algumas modalidades, o controlador 512a pode operar o comutador 522 de modo que um dispositivo termelétrico desejado esteja sendo analisado. Por exemplo, em relação ao exemplo ilustrativo da FIG. 5A, o controlador 512a pode operar o comutador 522 no canal A de modo que a voltagem presente no amplificador diferencial 534a seja a voltagem através do dispositivo termelétrico 502a através do comutador 522.
[0052] Numa configuração exemplar, tal como mostrado na FIG. 5A, na qual uma pluralidade de dispositivos termelétricos 502a, 502b estão em comunicação com diferentes canais do comutador 522, o controlador 512a pode agir para comutar os canais de operação do comutador 522 a fim de realizar medições de temperatura de cada um dos dispositivos termelétricos 502a, 502b. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, o controlador pode ciciar através do comutador respectivo 522 canais a fim de realizar medições de temperatura de cada um dos respectivos dispositivos termelétricos 502a, 502b.
[0053] Como descrito aqui em outro local, em alguns exemplos, o controlador 512a pode controlar a operação de ajuste de temperatura de um ou mais dispositivos termelétricos. Em algumas dessas modalidades, o controlador 512a para de ajustar a temperatura de um dispositivo termelétrico
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22/59 antes de medir a temperatura do dispositivo termelétrico através do comutador 522. Similarmente, ao ajustar a temperatura de um dispositivo termelétrico através do circuito de controle de temperatura 514a, o controlador 512a pode desligar o(s) canal(is) associado(s) com esse dispositivo termelétrico no comutador 522. Em algumas modalidades, para cada dispositivo termelétrico individual, o controlador 512a pode usar o circuito de controle de temperatura 514a e o circuito de medição 510a (incluindo o comutador 522) para comutar entre modos de operação de ajuste de temperatura e medição.
[0054] Em algumas modalidades, o controlador 512a pode ter uma pluralidade de entradas para receber sinais associados a uma pluralidade de dispositivos termelétricos (por exemplo, 502a, 502b) simultaneamente. Por exemplo, em algumas modalidades, o comutador 522 pode incluir uma pluralidade de saídas (por exemplo, um comutador de polo duplo, acionamento único ou um comutador de polo duplo, acionamento duplo) para acoplar seletivamente um ou mais dispositivos termelétricos (por exemplo, 502a, 502b) ao controlador 512a. Em alguns desses sistemas, uma pluralidade de amplificadores diferenciais (por exemplo, 534) pode ser usada para amplificar cada sinal de saída do comutador 522 em relação à terra para comunicação com o controlador 512a. Em outros exemplos, o controlador 512a pode fazer interface diretamente com uma pluralidade de dispositivos termelétricos (por exemplo, 502a, 502b) simultaneamente através de uma pluralidade de entradas. Em alguns desses exemplos, o interruptor 522 e/ou o amplificador 534a podem estar ausentes.
[0055] Como mencionado aqui em outro local, em algumas modalidades, um circuito de medição (por exemplo, 510) pode incluir componentes adicionais para medir a temperatura dos dispositivos termelétricos 502c, 502d. A FIG. 5B é um diagrama esquemático exemplar mostrando uma configuração operacional de uma matriz de dispositivos termelétricos incluindo dispositivos de medição de temperatura adicionais. A
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23/59 modalidade exemplar da FIG. 5B compreende dispositivos termelétricos 502c, 502d e RTDs associados 503c, 503d, respectivamente, tal como mostrado na FIG. 5B. A operação (por exemplo, aquecimento e/ou resfriamento) dos dispositivos termelétricos 502c, 502d pode ser realizada através do circuito de controle de temperatura 514b (por exemplo, incluindo a fonte de energia 515b) semelhante ao descrito acima em relação ao circuito de controle de temperatura 514a e à fonte de energia 515a na FIG. 5A.
[0056] O circuito de medição 510b pode incluir RTDs 503c, 503d associados aos dispositivos termelétricos 502c e 502d, respectivamente. Em alguns desses exemplos, os RTDs 503c, 503d são posicionados próximos o suficiente aos seus dispositivos termelétricos correspondentes 502c, 502d, de modo que cada RTD 503c, 503d está em ou perto de equilíbrio térmico com seu dispositivo termelétrico correspondente 502c, 502d. Assim, os valores de resistência dos RTDs 503c, 503d podem ser usados para determinar a temperatura dos dispositivos termelétricos 502c, 502d, por exemplo, determinando a resistência de cada RTD 503c, 503d.
[0057] Em algumas modalidades, o controlador 512b pode ser capaz de interagir com um ou mais RTDs 503c, 503d através de outros componentes no circuito de medição 510b. Em alguns desses exemplos, o controlador 512b pode determinar, através de componentes no circuito de medição 510b, uma medição da temperatura do RTD 503c, 503d (e, portanto, da temperatura dos dispositivos termelétricos 502c, 502d). Uma vez que a resistência de um RTD é dependente da temperatura do mesmo, em alguns exemplos, o controlador 312 pode ser configurado para determinar a resistência dos RTDs 503c, 503d e determinar a temperatura dos RTDs 503c, 503d a partir da mesma. Na modalidade ilustrada, o circuito de medição 510b compreende uma fonte de corrente 530b (por exemplo, uma fonte de corrente de precisão) capaz de fornecer uma corrente desejada através de um ou mais dos RTDs 503c, 503d para a terra 540b. Nessa modalidade, uma medição da voltagem
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24/59 através do RTD 503c, 503d pode ser combinada com a corrente de precisão conhecida circulando através do mesmo para calcular a resistência e, assim, a temperatura, do RTD 503c, 503d. Em alguns exemplos, a corrente fornecida aos RTDs da fonte de corrente 530b é suficientemente pequena (por exemplo, na faixa de microamperes) de modo que a corrente circulando através do RTD não mude substancialmente a temperatura do RTD ou a temperatura do dispositivo termelétrico associado.
[0058] Em configurações incluindo uma pluralidade de RTDs, tal como RTDs 503c e 503d, o controlador 512b pode fazer interface com cada um dos RTDs 503c, 503d de uma variedade de maneiras. Na modalidade exemplar da FIG. 5B, o circuito de medição 510b compreende um multiplexador 524 em comunicação com o controlador 512b, a fonte de corrente 530b e os RTDs 503c, 503d. O controlador 512b pode operar o multiplexador 524 de modo que, quando uma medição da voltagem através de um dos RTDs (por exemplo, 503c) for desejada, o multiplexador 524 dirige a corrente da fonte de corrente 530b através do RTD desejado (por exemplo, 503c). Como mostrado, o multiplexador exemplar 524 da FIG. 3 inclui canais A e B em comunicação com os RTDs 503c e 503d, respectivamente. Assim, ao medir a temperatura de um RTD particular dos RTDs 503c, 503d, o controlador 512b pode fazer com que a corrente seja fornecida da fonte de corrente 530b e através do canal apropriado do multiplexador 524 e através do RTD 503c, 503d desejado para a terra 340 a fim de provocar uma queda de voltagem através dos mesmos.
[0059] Nos exemplos ilustrados, para medir a queda de voltagem através de um desejado da pluralidade de RTDs 503c, 503d, o circuito de medição 510b inclui um demultiplexador 526 tendo canais A e B correspondendo aos RTDs 503c e 503d, respectivamente. O controlador 512b pode dirigir o demultiplexador 526 para transmitir um sinal de qualquer canal A ou B, dependendo do RTD desejado. A saída do demultiplexador 526 pode
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25/59 ser dirigida para o controlador 512b para receber o sinal representando a queda de voltagem através de um dos RTDs 503c, 503d e indicativo da resistência e, portanto, da temperatura, do RTD.
[0060] Em algumas modalidades, a saída do demultiplexador 526 não conecta, ou de outro modo tem, alta impedância para a terra. Consequentemente, a corrente circulando para um RTD (por exemplo, 503c) através de um respectivo canal de multiplexador 524 (por exemplo, canal A) ciculará somente através do RTD. A voltagem resultante através do RTD (por exemplo, 503c) estará presente de modo semelhante no respectivo canal de entrada (por exemplo, canal A) do demultiplexador 526 e pode ser enviada do mesmo para recebimento pelo controlador 512b. Em alguns exemplos, em vez de ser aplicada diretamente ao controlador 512b, a voltagem através do RTD (por exemplo, 503c) na saída do demultiplexador 526 pode ser aplicada a uma primeira entrada de um amplificador diferencial 534b para medir a voltagem. O amplificador 534b pode ser usado, por exemplo, para comparar a voltagem na saída do demultiplexador 526 com uma voltagem de referência antes de enviar a amplificação resultante para o controlador 512b. Assim, como aqui descrito, uma saída de sinal do demultiplexador 526 para recebimento pelo controlador 512b pode, mas não precisa, ser recebida diretamente pelo controlador 512b. Em vez disso, em algumas modalidades, o controlador 512b pode receber um sinal com base no sinal na saída do demultiplexador 526, tal como um sinal de saída do amplificador 534b com base no sinal de saída do demultiplexador 526. Semelhante ao exemplo descrito em relação à FIG. 5A, em algumas modalidades, o controlador 512b pode incluir uma pluralidade de entradas e pode receber sinais representativos da queda de voltagem e/ou da resistência de cada um de uma pluralidade de RTD’s (por exemplo, 503c, 503d) simultaneamente.
[0061] Em alguns exemplos, o circuito de medição 510b pode incluir um resistor de referência 516 posicionado entre uma segunda fonte de
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26/59 corrente 532b e a terra 540b. A fonte de corrente 532b pode fornecer uma corrente conhecida constante através do resistor de referência 516 de uma resistência conhecida para a terra, causando uma queda de voltagem constante através do resistor de referência 516. A voltagem constante pode ser calculada com base na corrente conhecida da fonte de corrente 532b e na resistência conhecida do resistor de referência 516. Em alguns exemplos, o resistor de referência 516 está localizado em uma cabeça de sensor próxima aos RTDs 503c, 503d e é ligado com fios de modo semelhante aos RTDs 503c, 503d. Em algumas dessas modalidades, qualquer queda de voltagem desconhecida devido a resistência desconhecida dos fios é para o resistor de referência 516 e qualquer RTD 503c, 503d é aproximadamente igual. No exemplo ilustrado, o resistor de referência 516 é acoplado em um lado à terra 540b e, no outro lado, a uma segunda entrada do amplificador diferencial 534b. Assim, a fonte de corrente 532b, em combinação com o resistor de referência 516, pode agir para fornecer uma voltagem conhecida e constante para a segunda entrada do amplificador diferencial 534b (por exemplo, devido ao resistor de referência 516, mais a voltagem variável devido à fiação). Assim, em alguns desses exemplos, a saída do amplificador diferencial 534b não é afetada pela resistência da fiação e pode ser alimentada ao controlador 512b.
[0062] Como mostrado na modalidade ilustrada e descrito no presente documento, o amplificador diferencial 534b pode receber a voltagem através do RTD (por exemplo, 503c) da saída do demultiplexador 526 em uma entrada e a voltagem de referência através do resistor de referência 516 em sua outra entrada. Por conseguinte, a saída do amplificador diferencial 534b é indicativa da diferença de voltagem entre a queda de voltagem através do RTD e a queda de voltagem conhecida através do resistor de referência 516. A saída do amplificador diferencial 534b pode ser recebida pelo controlador 512b para finalmente determinar a temperatura do RTD (por exemplo, 503c).
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Será apreciado que, embora um circuito de medição exemplar seja mostrado na FIG. 5B, a medição da temperatura do RTD podería ser realizada em uma variedade de maneiras sem afastamento do escopo desta divulgação. Por exemplo, a queda de voltagem através do RTD podería ser recebida diretamente pelo controlador 512b como um sinal de entrada analógico. Adicionalmente ou altemativamente, um tempo de relaxação de um circuito RC tendo uma capacitância, C, e uma resistência, R, conhecidas, sendo que a resistência do RTD pode ser usada para determinar a resistência do RTD. Em alguns desses exemplos, tal medição pode eliminar qualquer efeito de resistência de quaisquer fios sem usar uma referência (por exemplo, resistor de referência 516).
[0063] Em algumas modalidades, o controlador 512b pode operar o multiplexador 524 e o demultiplexador 526 em conjunto, de modo que seja conhecido qual dos RTDs está sendo analisado. Por exemplo, em relação ao exemplo ilustrativo da FIG. 5B, o controlador 512b pode operar o multiplexador 524 e o demultiplexador 526 no canal A de modo que a corrente da fonte de corrente 530b circule através do mesmo RTD 503c que está em comunicação com o amplificador diferencial 534b através do demultiplexador 526.
[0064] Em uma configuração exemplar, tal como mostrado na FIG. 3, na qual uma pluralidade de RTDs 503c, 503d está em comunicação com diferentes canais do multiplexador 524 e do demultiplexador 526, o controlador 512b pode agir para comutar canais de operação do multiplexador 524 e do demultiplexador 526 a fim de realizar medições de temperatura de cada um dos RTDs 503c, 503d. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, o controlador pode ciciar através dos respectivos canais do multiplexador 524 e do demultiplexador 526 a fim de realizar medições de temperatura de cada um dos respectivos RTDs 503c, 503d.
[0065] Como descrito aqui em outro local, em alguns exemplos, o
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28/59 controlador 512b pode controlar a operação de ajuste de temperatura de um ou mais dispositivos termelétricos (por exemplo, 502c, 502d). Em várias modalidades, o controlador 512b pode continuar ou parar de aplicar energia elétrica a um dispositivo termelétrico antes de medir a temperatura de um RTD correspondente através do multiplexador 524 e do demultiplexador 526. Do mesmo modo, aplicando energia elétrica ao dispositivo termelétrico através do circuito de controle de temperatura 514b, o controlador 512b pode desligar o(s) canal(is) associado(s) a esse dispositivo termelétrico no multiplexador 524 e no demultiplexador 526. Em algumas modalidades, para cada dispositivo termelétrico individual, o controlador 512b pode usar o circuito de controle de temperatura 514b e o circuito de medição 510b (incluindo o multiplexador 524 e o demultiplexador 526) para comutar entre modos de operação de controle de temperatura e medição distintos.
[0066] Será apreciado que, embora os exemplos ilustrativos nas FIGS. 5A e 5B incluam dois dispositivos termelétricos (502c, 502d), em outras modalidades, qualquer número de dispositivos termelétricos pode ser utilizado. Em alguns exemplos, um demultiplexador 526 e/ou um multiplexador 524 podem incluir pelo menos tantos canais de operação quantos dispositivos termelétricos existam (e em alguns exemplos, elementos de detecção de temperatura correspondentes, tal como RTDs) operando em uma matriz de dispositivos termelétricos. O controlador 512b pode ser configurado para aplicar energia elétrica aos dispositivos termelétricos para aquecer ou resfriar cada um dos dispositivos termelétricos individualmente até uma temperatura desejada. Em alguns exemplos, o controlador pode fazer interface com os dispositivos termelétricos ou com RTDs correspondentes para monitorar a temperatura dos dispositivos termelétricos.
[0067] Referindo-se novamente à FIG. 1, uma pluralidade de dispositivos termelétricos 102a-d pode ser disposta no caminho de fluxo de um fluido de processo em um sistema de fluxo de fluido. Em alguns casos, o
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29/59 fluido de processo pode incluir constituintes que formam depósitos (por exemplo, incrustação, biofilme, asfaltenos, depósitos de cera, etc.) em vários componentes do sistema de fluxo de fluido, tal como as paredes do caminho de fluxo 106, sensores, instrumentos de processo (por exemplo, um dispositivo de uso 105 em direção ao qual o fluido de processo flui) e semelhantes. Em alguns exemplos, depósitos que se formam nos dispositivos termelétricos 102a-d no caminho de fluxo de fluido podem agir como uma camada isolante entre o dispositivo termelétrico e o fluido do processo, o que pode afetar o comportamento térmico dos dispositivos termelétricos.
[0068] Consequentemente, em alguns exemplos, observar o comportamento térmico de um ou mais dispositivos termelétricos no caminho de fluxo de fluido pode fornecer informações sobre o nível de depósito presente nos dispositivos termelétricos (por exemplo, 102a-d). FGS. 6A-6E ilustram o comportamento térmico exemplar de um dispositivo termelétrico que pode ser usado para caracterizar o nível de depósito no dispositivo termelétrico.
[0069] FIG. 6A mostra um gráfico da magnitude da diferença de temperatura (ΔΤ) entre um dispositivo termelétrico e o fluido de processo e a magnitude de uma corrente aplicada ao dispositivo termelétrico versus tempo. No exemplo ilustrado, uma corrente é aplicada a um dispositivo termelétrico (por exemplo, uma corrente CC suavizada aplicada ao dispositivo termelétrico 502a através do canal A do circuito de controle de temperatura 514a da FIG. 5A). Em vários exemplos, a direção da corrente pode fazer com que a temperatura do dispositivo termelétrico se desvie da temperatura do fluido de processo (aumente a magnitude de ΔΤ). Por exemplo, em alguns casos, uma corrente negativa pode fazer a temperatura do dispositivo termelétrico diminuir em relação à temperatura do fluido de processo.
[0070] Na modalidade ilustrada, uma corrente tendo magnitude Io é aplicada a um dispositivo termelétrico, resultando em uma diferença de
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30/59 temperatura de ΔΤο da temperatura do fluido de processo. No tempo to, a corrente é removida (ou reduzida em magnitude) e a temperatura do dispositivo termelétrico começa a tender em direção da temperatura do fluido a granel (ΔΤ = 0). Isto é, a diferença de temperatura entre o dispositivo termelétrico e o fluido de processo decai em direção a zero. No exemplo ilustrado, os perfis de temperatura tanto dos dispositivos termelétricos limpos (linha sólida) quanto dos dispositivos termelétricos incrustados (linha pontilhada) são mostrados. Embora cada dispositivo termelétrico seja levado até uma temperatura ΔΤ afastada da temperatura do fluido de processo (não necessariamente até a mesma temperatura), a temperatura do dispositivo termelétrico limpo tende em direção à temperatura do fluido de processo mais rapidamente do que o dispositivo termelétrico incrustado (revestido), uma vez que o depósito no dispositivo termelétrico incrustado proporciona isolamento térmico entre o dispositivo termelétrico e o fluido de processo. Isto é, a diferença de temperatura ΔΤ do dispositivo termelétrico limpo decai em direção a zero mais rapidamente do que o dispositivo termelétrico incrustado. Em algumas modalidades, o perfil de decaimento da diferença de temperatura pode ser analisado para determinar a quantidade de depósito presente no dispositivo termelétrico.
[0071] Por exemplo, com referência à FIG. 2, o controlador 212 pode ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico 202 através do circuito de controle de temperatura 214. Em alguns exemplos, o controlador 212 pode comutar periodicamente para o modo de medição para medir a temperatura do dispositivo termelétrico 202 através do circuito de medição 210. No tempo to, o controlador 212 cessa de aplicar energia ao dispositivo termelétrico 202 através do circuito de controle de temperatura 214 e comuta para o modo de medição para monitorar a temperatura do dispositivo termelétrico 202 através do circuito de medição 210 quando a diferença de temperatura ΔΤ entre o dispositivo termelétrico e o fluido de processo decai em direção a zero devido
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31/59 ao fluido de processo. O perfil de decaimento da diferença de temperatura ΔΤ entre o dispositivo termelétrico 202 e o fluido de processo pode ser monitorado pelo controlador 212 através do circuito de medição 210. Em alguns exemplos, o controlador 212 é configurado para analisar o perfil de mudança de temperatura (por exemplo, o decaimento de ΔΤ em direção a zero) para determinar o nível de depósito no dispositivo termelétrico 202. Por exemplo, o controlador 212 pode adequar o perfil de decaimento a uma função, tal como uma função exponencial tendo uma constante de tempo. Em alguns desses exemplos, os parâmetros de adequação podem ser usados para determinar o nível de depósito.
[0072] Em uma modalidade exemplar, o perfil de decaimento de temperatura ao longo do tempo pode ser adequado a uma função exponencial dupla. Por exemplo, em alguns casos, uma primeira porção do modelo de decaimento exponencial duplo pode representar mudança de temperatura devido ao fluido de processo fluindo através do sistema de fluxo. Uma segunda porção do modelo de decaimento exponencial duplo pode representar condutividade de temperatura de um dispositivo termelétrico aquecido para outros componentes, tal como fios, um suporte de amostra (por exemplo, 104 na Figura 1) ou outros componentes. Em algumas dessas modalidades, as funções de adequação exponencial duplas podem independentemente representar ambas as fontes de condução de temperatura na mesma função, e podem ser ponderadas para refletir a quantidade relativa e a temporização de tais mudanças de temperatura. Em alguns desses exemplos, um parâmetro de adequação na primeira porção do modelo de decaimento exponencial duplo é representativo do nível de depósito na superfície de um dispositivo termelétrico que faz interface com o fluido. Assim, em algumas dessas modalidades, a segunda porção do exponencial não contribui para o nível caracterizado de depósito. Observa-se que outras funções de adequação podem ser usadas adicionalmente ou alternativamente a tal função
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32/59 exponencial dupla.
[0073] Em alguns casos, o uso de certas funções de adequação na caracterização do depósito pode ser distorcido se o dispositivo termelétrico for deixado atingir o equilíbrio com o fluido de processo, após o que ele para de mudar de temperatura. Consequentemente, em várias modalidades, o controlador 212 é configurado para retomar o aquecimento ou resfriamento do dispositivo termelétrico antes de o dispositivo termelétrico atingir o equilíbrio térmico e/ou parar de associar dados de temperatura coletados com o perfil térmico do dispositivo termelétrico antes de o dispositivo termelétrico atingir o equilíbrio com o fluido de processo. Fazer isso evita que dados de estado estacionário alterem indesejavelmente a análise do perfil térmico do dispositivo termelétrico. Em outras modalidades, a função de adequação pode levar em conta o equilíbrio da temperatura do dispositivo termelétrico e a temperatura do fluido de processo sem distorcer a função de adequação. Em algumas dessas modalidades, o tipo de função de adequação e/ou os fatores de ponderação na função de adequação podem ser usados para levar em conta esse equilíbrio de temperatura.
[0074] Em algumas modalidades, a diferença nos perfis de decaimento de ΔΤ entre dispositivos termelétricos limpos e incrustados pode ser usada para determinar o nível de depósito no dispositivo termelétrico incrustado. O perfil de decaimento de ΔΤ do dispositivo termelétrico limpo pode ser recuperado da memória ou determinado a partir de um dispositivo termelétrico conhecido ser livre de depósito. Em alguns casos, um parâmetro de adequação, tal como uma constante de tempo, pode ser independente de temperatura. Assim, em algumas dessas modalidades, não é necessário que os dispositivos termelétricos limpos e incrustados sejam levados à mesma temperatura em relação ao fluido de processo para comparar aspectos dos seus perfis de decaimento de ΔΤ.
[0075] FIG. 6B mostra um gráfico da temperatura de um dispositivo
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33/59 termelétrico e a corrente aplicada ao dispositivo termelétrico versus tempo. No exemplo ilustrado, uma corrente negativa é aplicada a um dispositivo termelétrico (por exemplo, uma corrente CC suavizada aplicada ao dispositivo termelétrico 502a através do canal A do circuito de controle de temperatura 514a da Figura 5A), o que faz com que o dispositivo termelétrico opere a uma temperatura Ti, que é inferior à temperatura do fluido de processo, To.
[0076] No tempo to, a corrente é removida (ou reduzida em magnitude) e a temperatura do dispositivo termelétrico começa a subir em direção à temperatura de grandes do fluido a granel To. No exemplo ilustrado, os perfis de temperatura tanto dos dispositivos termelétricos limpos (linha sólida) quanto dos dispositivos termelétricos incrustados (linha pontilhada) são mostrados. Embora os dispositivos termelétricos limpos e incrustados sejam cada qual resfriados até uma temperatura abaixo de To, o dispositivo termelétrico limpo aquece até To mais rapidamente do que o dispositivo termelétrico incrustado (revestido), uma vez que o depósito no dispositivo termelétrico incrustado fornece isolamento térmico entre o dispositivo termelétrico e o fluido de processo. Como referido em outro local, em algumas modalidades, o perfil de temperatura (por exemplo, o perfil de aumento de temperatura) pode ser analisado para determinar a quantidade de depósito presente no dispositivo termelétrico. Será apreciado que, embora os exemplos ilustrados mostrem os dispositivos termelétricos limpos e incrustados sendo resfriados até a mesma temperatura Ti, os dispositivos termelétricos não necessitam, geralmente, ser resfriados até a mesma temperatura (por exemplo, Ti) de cada vez para o perfil de temperatura ser analisado ou a quantidade de depósito ser determinada.
[0077] FIG. 6C mostra um gráfico da temperatura T de um dispositivo termelétrico versus tempo. No exemplo ilustrado, um dispositivo termelétrico é resfriado de uma condição de estado estacionário (por exemplo, equilíbrio térmico com o fluido de processo) enquanto a temperatura é monitorada. Ao
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34/59 contrário do monitoramento de temperatura das FIGS. 6A e 6B, no qual a temperatura está retomando a uma temperatura de equilíbrio de um estado aquecido ou resfriado, a temperatura do dispositivo termelétrico é monitorada durante um processo de resfriamento. Isto é, o monitoramento da temperatura do dispositivo termelétrico é realizado substancialmente simultaneamente quando diminuindo a temperatura do dispositivo termelétrico. Por conseguinte, em algumas modalidades, a fim de atingir um gráfico como aquele mostrado na FIG. 6C, o dispositivo termelétrico pode ser rapidamente comutado do modo de controle de temperatura para o modo de medição e de volta para o modo de controle de temperatura a fim de alcançar uma medição de temperatura quase instantânea, enquanto a temperatura do dispositivo termelétrico não muda significativamente durante a medição devido ao fluido de processo. Em tal procedimento, a temperatura do dispositivo termelétrico pode ser diminuída através do circuito de controle de temperatura e periodicamente amostrada através do circuito de medição, a fim de determinar um perfil de resfriamento do dispositivo termelétrico ao longo do tempo. Em outros exemplos, uma configuração tal como aquela mostrada na FIG. 5B pode ser usada, em que, por exemplo, um dispositivo termelétrico (por exemplo, 502c) pode ser resfriado enquanto a temperatura do dispositivo termelétrico (por exemplo, 502c) pode ser monitorada simultaneamente por um componente separado (por exemplo, RTD 503c).
[0078] Embora mostrado como sendo um gráfico de temperatura vs. tempo, será apreciado que a FIG. 6C poderia ser representada, de modo semelhante, como um gráfico da diferença de temperatura entre a temperatura do dispositivo termelétrico e do fluido de processo (ou o valor absoluto da mesma) versus tempo. Por exemplo, um gráfico do valor absoluto da diferença de temperatura entre o dispositivo termelétrico e o fluido de processo (ΙΔΤΙ) vs. tempo teria um formato semelhante ao gráfico na FIG. 6C, exceto que os dados começariam em 0 (isto é, o dispositivo termelétrico está
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35/59 em equilíbrio térmico com o fluido de processo) e subiríam quando a temperatura desviasse da temperatura do fluido de processo. Este gráfico (ΙΔΤΙ vs. tempo) teria, então, uma forma semelhante, se ou não o dispositivo termelétrico seja aquecido ou resfriado em relação ao fluido de processo.
[0079] De modo semelhante às FIGS. 6A e 6B, discutidas acima, o gráfico da FIG. 6C inclui duas curvas - uma representativa de um dispositivo termelétrico limpo (linha sólida) e uma representativa de um dispositivo termelétrico incrustado (linha quebrada). Como mostrado, o dispositivo termelétrico incrustado muda a temperatura muito mais rapidamente do que o dispositivo termelétrico limpo, uma vez que o depósito no dispositivo termelétrico incrustado isola o dispositivo termelétrico dos efeitos de equilíbrio do fluido de processo. Assim, em alguns exemplos, o perfil de mudança de temperatura do dispositivo termelétrico pode ser usado para determinar um nível de depósito no dispositivo termelétrico, por exemplo, adequando o perfil de temperatura a uma função.
[0080] Em algumas modalidades, em vez de observar as propriedades relativas à mudançaa de temperatura do dispositivo termelétrico, um dispositivo termelétrico pode ser elevado até uma temperatura de operação fixa aplicando a quantidade necessária de energia elétrica ao dispositivo termelétrico. A FIG. 6D mostra um gráfico da energia necessária para manter um dispositivo termelétrico a uma temperatura constante ao longo do tempo. Como mostrado, a energia necessária para manter um dispositivo termelétrico limpo (linha sólida) a uma temperatura constante permanece relativamente constante ao longo do tempo, quando o dispositivo termelétrico e o fluido de processo atingem uma condição de equilíbrio. No entanto, se depósitos se formarem no dispositivo termelétrico ao longo do tempo (como mostrado na linha quebrada representando um dispositivo termelétrico incrustado), as propriedades isolantes do depósito protegem o dispositivo termelétrico dos efeitos de equilíbrio do fluido de processo. Assim, quando o depósito se
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36/59 forma ao longo do tempo, menos energia é necessária ser aplicada ao dispositivo termelétrico a fim de manter uma temperatura constante que seja diferente da temperatura do fluido de processo.
[0081] Com referência à FIG. 5A, em algumas modalidades, o controlador 512a é configurado para ajustar a temperatura de um dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) através do circuito de controle de temperatura 514a. O controlador 512a pode medir periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) através do circuito de medição 510a como uma maneira de fornecer feedback para a operação do circuito de controle de temperatura 514a. Isto é, o controlador 312 pode determinar a temperatura do dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) através do circuito de medição e ajustar a energia aplicada ao dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a) através do circuito de controle de temperatura 514a de modo correspondente para alcançar e manter uma temperatura desejada no dispositivo termelétrico. Em algumas dessas modalidades, o controlador comuta para frente e para trás entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição mais rapidamente, de modo que a temperatura do dispositivo termelétrico não mude significativamente durante a medição de temperatura. Em vários exemplos, o controlador 312 pode determinar quanta energia está sendo aplicada ao dispositivo termelétrico (por exemplo, 502a), por exemplo, através de uma magnitude, ciclo de trabalho ou outro parâmetro aplicado de um ou mais componentes do circuito de controle de temperatura 514a controlado pelo controlador 512a.
[0082] Em outros exemplos, com referência à FIG. 5B, a energia pode ser constantemente aplicada a um dispositivo termelétrico (por exemplo, 502c) através do circuito de controle de temperatura 514b enquanto a temperatura do dispositivo termelétrico é medida através de um componente separado (por exemplo, RTD 503c e circuito de medição 510b). O controlador 512b pode usar dados recebidos do circuito de medição 510b
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37/59 como um sinal de feedback para ajustar a energia necessária para manter a temperatura do dispositivo termelétrico 502c.
[0083] Em alguns exemplos, a quantidade de energia necessária para manter o dispositivo termelétrico a uma temperatura fixa é comparada com a energia necessária para manter um dispositivo termelétrico limpo à temperatura fixa. A comparação pode ser usada para determinar o nível de depósito no dispositivo termelétrico. Adicionalmente ou altemativamente, o perfil da energia necessária para manter o dispositivo termelétrico na temperatura fixa ao longo do tempo pode ser usado para determinar o nível de depósito no dispositivo termelétrico. Por exemplo, a taxa de mudança na energia necessária para manter o dispositivo termelétrico na temperatura fixa pode ser indicativa da taxa de deposição do depósito, o que pode ser usado para determinar o nível de um depósito após uma certa quantidade de tempo.
[0084] Em outra modalidade, um dispositivo termelétrico pode ser operado no modo de controle de temperatura aplicando uma quantidade constante de energia ao dispositivo termelétrico através do circuito de controle de temperatura e observando a temperatura resultante do dispositivo termelétrico. Por exemplo, durante a operação exemplar, o controlador pode fornecer uma energia constante a um dispositivo termelétrico através do circuito de controle de temperatura e medir periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico através do circuito de medição. A comutação do modo de controle de temperatura (aplicando energia constante) para o modo de medição (para medir a temperatura) e de volta para o modo de controle de temperatura (aplicando energia constante) pode ser executada rapidamente de modo que a temperatura do dispositivo termelétrico não mude significativamente durante a medição de temperatura. Alternativamente, semelhante ao arranjo de operação descrito acima em relação à FIG. 5B, a energia constante pode ser aplicada ao dispositivo termelétrico enquanto a temperatura do dispositivo termelétrico pode ser continuamente monitorada,
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38/59 por exemplo, através de um RTD.
[0085] A FIG. 6E é um gráfico de temperatura vs. tempo de um dispositivo termelétrico ao qual é aplicada uma energia constante através de um circuito de controle de temperatura. No caso de um dispositivo termelétrico limpo (linha sólida), a temperatura resultante da energia constante aplicada é aproximadamente constante ao longo do tempo. No entanto, a temperatura de um dispositivo termelétrico incrustado (linha quebrada) muda ao longo do tempo. A direção da mudança de temperatura em alguns dispositivos termelétricos depende da polaridade da energia elétrica aplicada ao dispositivo. No exemplo ilustrado, a temperatura do dispositivo termelétrico incrustado diminui ao longo do tempo, por exemplo, devido à aplicação de energia elétrica ao dispositivo termelétrico numa direção que faça a temperatura do dispositivo termelétrico diminuir. Como descrito aqui, quando depósitos se formam no dispositivo termelétrico, os depósitos isolam o dispositivo termelétrico dos efeitos de resfriamento do fluido de processo. Em geral, um depósito mais espesso resultará em propriedades isolantes maiores e, assim, um desvio de temperatura maior da temperatura de fluido de processo é alcançado aplicando a mesma energia ao dispositivo termelétrico. Semelhante aos exemplos aqui descritos em outro local, será apreciado que uma análise semelhante da diferença de temperatura da temperatura de fluido de processo bruta (AT) ou do seu valor absoluto (ΙΔΤΙ) pode ser analisada de forma semelhante ao longo do tempo.
[0086] Em algumas modalidades, a diferença de temperatura entre um dispositivo termelétrico limpo e um dispositivo termelétrico em teste quando uma energia constante é aplicada a cada um pode ser usada para determinar o nível de depósito no dispositivo termelétrico em teste. Adicionalmente ou altemativamente, a taxa de aumento de temperatura com base em uma energia aplicada constante pode fornecer informações a respeito da taxa de deposição de um depósito em um dispositivo termelétrico, o que pode ser usado para
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39/59 determinar um nível de depósito no dispositivo termelétrico.
[0087] Com referência às FIGS. 6A a 6E, vários processos foram descritos para caracterizar um depósito em um dispositivo termelétrico. Tais processos geralmente envolvem mudar a temperatura do dispositivo termelétrico através de um circuito de controle de temperatura e medir uma temperatura do dispositivo termelétrico através de um circuito de medição. Como discutido aqui em outro local, a temperatura do dispositivo termelétrico pode ser medida diretamente ou, em algumas modalidades, pode ser medida através de outro dispositivo, tal como um RTD. Mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico (por exemplo, aumento de temperatura ou perfil de decaimento, a energia aplicada necessária para atingir uma temperatura predeterminada, a temperatura alcançada em uma energia aplicada predeterminada) fornecem evidência de uma formação de depósito no dispositivo termelétrico. Em alguns exemplos, essas mudanças podem ser usadas para determinar um nível de depósito no dispositivo termelétrico.
[0088] Em várias modalidades, um controlador pode ser configurado para fazer interface com um circuito de controle de temperatura e um circuito de medição, a fim de realizar um ou mais desses processos para observar ou detectar qualquer deposição de um fluido de processo em um dispositivo termelétrico.
[0089] Numa implementação exemplar com referência às FIGS. 1 e 2, um dispositivo termelétrico (por exemplo, 102a) pode ser ajustado para corresponder ou aproximadamente corresponder à temperatura de operação de um dispositivo de uso 105 através de um circuito de controle de temperatura (por exemplo, 214). Visto que a deposição de constituintes de um fluido de processo é frequentemente dependente da temperatura, elevar a temperatura do dispositivo termelétrico até a temperatura de operação do dispositivo de uso pode simular a superfície do dispositivo de uso no dispositivo
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40/59 termelétrico. Consequentemente, depósitos detectados no dispositivo termelétrico podem ser usados para estimar depósitos no dispositivo de uso.
[0090] Em alguns exemplos, o dispositivo de uso se toma menos funcional quando depósitos estão presentes. Por exemplo, em um sistema de trocador de calor em que o dispositivo de uso compreende uma superfície de troca de calor, os depósitos formados na superfície de troca de calor podem impactar negativamente a capacidade da superfície de troca de calor de transferir calor. Consequentemente, depósitos suficientes detectados no dispositivo termelétrico podem alertar um operador do sistema sobre depósitos prováveis na superfície de troca de calor, e ação corretiva pode ser tomada (por exemplo, limpeza da superfície de troca de calor). No entanto, mesmo que o dispositivo termelétrico simulando o dispositivo de uso permita que um operador do sistema detecte a presença de um depósito no dispositivo de uso, tratar do depósito detectado (por exemplo, limpeza, etc.) pode exigir tempo de inatividade e manutenção dispendiosos do sistema, uma vez que a deposição já ocorreu. Adicionalmente ou alternativamente, em alguns casos, vários depósitos podem não limpar bem, mesmo se removidos para um processo de limpeza, possivelmente tomando o dispositivo de uso menos eficaz.
[0091] Consequentemente, em algumas modalidades, uma pluralidade de dispositivos termelétricos (por exemplo, 102a-d) pode ser disposta em um único caminho de fluxo de fluido (por exemplo, 106) e usada para caracterizar a situação do fluido de processo e/ou do sistema de fluxo de fluido (por exemplo 100). Com referência à Figura 1, em uma implementação exemplar, o dispositivo de uso 105 do sistema de fluxo de fluido 100 opera tipicamente à temperatura de operação To. Os dispositivos termelétricos 102a a-d podem ser ajustados para coincidir ou aproximadamente coincidir com temperaturas mais prováveis para conduzir deposição de um depósito do fluido de processo do que To. Vários fluidos de processo podem incluir constituintes que podem
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41/59 ser depositados do fluido de processo. Por exemplo, em alguns casos, os fluidos de processo podem incluir sulfatos, carbonates e/ou silicates de cálcio e/ou magnésio que podem ser mais prováveis a formar depósitos em superfícies a temperaturas elevadas. Em outros exemplos, fluidos de processo incluindo, por exemplo, asfaltenos, ceras ou material orgânico que é solúvel a temperatura elevada, mas precipita a baixas temperaturas, podem ser mais prováveis a formar depósitos em superfícies de temperatura mais fria.
[0092] Alguns desses fluidos de processo são mais propensos a produzir depósitos em superfícies de temperatura mais alta ou mais baixa dependendo do depósito. Em alguns desses exemplos, um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos termelétricos 102a-d são ajustados para uma temperatura que é mais alta ou mais baixa que a temperatura de operação típica do dispositivo de uso 105 a fim de induzir depósitos nos dispositivos termelétricos e caracterizar os depósitos se formando nos dispositivos termelétricos. Isto também pode representar um “pior caso” para a operação do dispositivo de uso 105 quando a formação de depósito é mais provável que o usual, tal como em uma temperatura mais baixa que o usual que pode levar a depósitos de asfalteno e/ou cera se formando nos um ou mais dispositivos termelétricos.
[0093] Por exemplo, com referência à FIG. 5A, numa modalidade exemplar, cada um dos dispositivos termelétricos 502a, 502b é resfriado até uma temperatura de caracterização diferente através dos canais A e B, respectivamente, do circuito de controle de temperatura 514. Na modalidade exemplar, a temperatura de caracterização de cada um dos dispositivos termelétricos 502a-d está em ou abaixo de uma temperatura de operação típica de um dispositivo de uso do sistema de fluxo de fluido. Em alguns desses exemplos, o controlador 512a controla o circuito de controle de temperatura 514a para manter os dispositivos termelétricos 502a, 502b em suas respectivas temperaturas de caracterização. O controlador 512a pode
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42/59 comutar periodicamente para operar dispositivos termoelétricos 502a, 502b em um modo de medição através do circuito de medição 510a (por exemplo, usando o comutador 522 na FIG. 5A).
[0094] Em outros exemplos, por exemplo, com respeito à FIG. 5B, o controlador 512a pode ser configurado para resfriar simultaneamente os dispositivos termelétricos 502c e 502d através do circuito de controle de temperatura 514b, embora monitorando as temperaturas dos dispositivos termelétricos 502c e 502d (por exemplo, através dos RTDs 503c e 503d, multiplexador 524 e demultiplexador 526 e fontes de corrente 530b, 532b) para assegurar que os dispositivos termelétricos 502c, 502d estejam operando na temperatura de caracterização desejada.
[0095] Durante a operação, depois de manter os dispositivos termelétricos em suas respectivas temperaturas de caracterização, o controlador pode ser configurado para executar um processo de caracterização de depósito, tal como aqueles descritos acima em relação a qualquer das FIGS. 6A-E. Por exemplo, o controlador pode ser configurado para controlar simultaneamente e/ou altemadamente a temperatura de um dispositivo termelétrico no modo de controle de temperatura e monitorar a temperatura do dispositivo termelétrico no modo de medição. Por exemplo, em alguns exemplos, o controlador é configurado para observar periodicamente a temperatura de um dispositivo termelétrico para observar o comportamento térmico do dispositivo termelétrico. Em alguns exemplos, observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico compreende alternar periodicamente comutar entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição e observar mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico. Em outros exemplos, observar periodicamente a temperatura pode incluir simultaneamente controlar e medir a temperatura de um dispositivo termelétrico. Como descrito em relação às FIGS. 6A-E, observar periodicamente a temperatura de um dispositivo termelétrico (por exemplo,
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43/59 comutando entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição ou simultaneamente ajustando e medindo a temperatura de um dispositivo termelétrico) pode ser realizada de várias maneiras.
[0096] Por exemplo, observar periodicamente a temperatura de um dispositivo termelétrico pode incluir, após levar um dispositivo termelétrico até uma temperatura de não equilíbrio no modo de controle de temperatura antes de comutar para um modo de medição por um período de tempo para observar o perfil de mudança de temperatura do dispositivo termelétrico (por exemplo, como na FIG. 6A) antes de controlar novamente a temperatura. Da mesma forma, a temperatura do dispositivo termelétrico pode ser levada até uma temperatura de não equilíbrio (por exemplo, uma temperatura resfriada em relação ao fluido de processo) aplicando energia elétrica ao dispositivo termelétrico. Durante este tempo, a temperatura do dispositivo termelétrico pode ser medida através de um dispositivo próximo, tal como um RTD correspondente. A energia elétrica pode deixar de ser aplicada ao dispositivo termelétrico e o perfil de mudança de temperatura do dispositivo termelétrico pode ser observado continuando a monitorar a temperatura medida pelo dispositivo próximo (por exemplo, um RTD). As mudanças observadas no comportamento térmico do dispositivo termelétrico podem incluir uma mudança na constante de tempo demonstrada pelo perfil de temperatura ao longo do tempo (por exemplo, em um decaimento de ΙΔΤΙ como mostrado na FIG. 6A).
[0097] Em outros exemplos, observar periodicamente a temperatura de um dispositivo termelétrico pode incluir comutar periodicamente entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição pode incluir ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico comutando rapidamente para o modo de medição para amostrar a temperatura do dispositivo termelétrico e de volta ao modo de controle de temperatura para continuar ajustando a temperatura (por exemplo, como na FIG. 6C). Em outros exemplos, observar
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44/59 periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico pode incluir, enquanto ajustando a temperatura do dispositivo termelétrico no modo de controle de temperatura, observar simultaneamente a temperatura do dispositivo termelétrico através de um dispositivo próximo, tal como um RTD, em um modo de medição. Da mesma forma, mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico podem incluir mudanças em uma constante de tempo demonstrada no perfil de temperatura.
[0098] Em ainda outro exemplo, observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico pode incluir comutar periodicamente entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição pode incluir aplicar energia elétrica do dispositivo termelétrico para manter o dispositivo termelétrico a uma temperatura constante enquanto comutando periodicamente para o modo de medição para confirmar que a temperatura constante seja mantida (por exemplo, como ilustrado na FIG. 6C). Em outros exemplos, observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico inclui, enquanto aplicando a energia elétrica ao dispositivo termelétrico, observar simultaneamente a temperatura do dispositivo termelétrico através de um dispositivo próximo (por exemplo, um RTD). Em tais modalidades, mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico podem incluir mudanças na quantidade de energia aplicada pelo circuito de controle de temperatura para manter a temperatura do dispositivo termelétrico na temperatura constante.
[0099] Altemativamente, observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico pode incluir comutar periodicamente entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição pode incluir aplicar uma energia elétrica aplicada constante ao dispositivo termelétrico enquanto periodicamente amostrando a temperatura do dispositivo termelétrico no modo de medição (por exemplo, como ilustrado na FIG. 6D). Em outros exemplos, observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico
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45/59 pode incluir observar a temperatura do dispositivo termelétrico através de um dispositivo próximo, tal como um RTD, enquanto aplicando a energia elétrica constante ao dispositivo termelétrico. Em tais modalidades, mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico podem incluir mudanças na temperatura alcançada pelo dispositivo termelétrico devido à quantidade de energia aplicada constante.
[00100] Como discutido em outro lugar aqui, a observação de tais mudanças no comportamento térmico de um dispositivo termelétrico pode ser indicativa de e/ou usada para determinar um nível de depósito no dispositivo termelétrico. Assim, em alguns exemplos, o controlador pode realizar qualquer desses processos na pluralidade de dispositivos termelétricos que foram trazidos até diferentes temperaturas (por exemplo, resfriados até temperatura para induzir depósitos de asfaltenos, ceras ou outros constituintes de fluido de processo) para caracterizar o nível de depósito em cada um dos dispositivos termelétricos. Em alguns desses exemplos, o controlador caracteriza o nível de depósito em cada um dos dispositivos termelétricos individualmente através de canais correspondentes (por exemplo, canais A e B no multiplexador 524 e no demultiplexador 526 na FIG. 5B).
[00101] O controlador pode ser configurado para associar o nível de depósito de cada dispositivo termelétrico à sua correspondente temperatura de caracterização. Isto é, o controlador pode determinar um nível de depósito em cada um dos dispositivos termelétricos e associar o nível de depósito à temperatura de caracterização inicial de cada um dos respectivos dispositivos termelétricos. Os níveis de depósito associados e as temperaturas de operação podem ser usados para caracterizar uma dependência de temperatura de deposição em superfícies no sistema de fluxo de fluido. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, se a temperatura de operação típica do dispositivo de uso (por exemplo, uma superfície de trocador de calor, um chiller ou resfriador de água produzida) for mais alta que as temperaturas de
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46/59 caracterização do dispositivo termelétrico, e os depósitos forem conduzidos por temperatura elevada, o dispositivo de uso tenderá a ter menos depósito do que os dispositivos termelétricos. Além disso, a dependência de temperatura da deposição caracterizada pela operação do dispositivo termelétrico pode ser usada para inferir a probabilidade de depósitos se formarem no dispositivo de uso ou em outras porções do sistema de fluxo de fluido.
[00102] Adicionalmente ou alternativamente, observar periodicamente as deposições nos vários dispositivos termelétricos operando em diferentes temperaturas de caracterização pode fornecer informações sobre aumentos ou diminuições gerais na ocorrência de deposições. Tais mudanças nas características de deposição do fluido de processo podem ser devidas a uma variedade de fatores afetando o sistema de fluxo de fluido, tal como uma mudança na temperatura ou concentração de constituintes no fluido de processo.
[00103] Em uma operação exemplar, um aumento na deposição e/ou na taxa de deposição detectada dos dispositivos termelétricos de caracterização pode ser indicativo de uma condição de depósito para o dispositivo de uso, no qual os depósitos se formando no dispositivo de uso durante operação normal se tomam mais prováveis. A detecção de uma condição de depósito pode iniciar análise subsequente para determinar a causa de deposição elevada, tal como medição de um ou mais parâmetros do fluido de processo. Em alguns casos, isto pode ser feito automaticamente, por exemplo, pelo controlador.
[00104] Adicionalmente ou altemativamente, um ou mais parâmetros do fluido de processo podem ser ajustados para reduzir os depósitos depositados do fluido de processo no sistema de fluxo de fluido e/ou para eliminar os depósitos que já acumularam. Por exemplo, uma elevação detectada em deposição pode fazer um ácido ou outro produto químico de limpeza ser liberado para tentar remover o depósito. De modo semelhante, em alguns exemplos, um produto químico, tal como um ácido, um produto
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47/59 químico inibidor de incrustação, um dispersante de incrustação, um biocida (por exemplo, água sanitária), ou semelhantes, pode ser adicionado ao fluido de processo para reduzir a probabilidade de deposição adicional. Em alguns exemplos, um depósito frio (por exemplo, depósitos de cera) pode ser tratado aumentando as temperaturas de processo (por exemplo, via vapor ou aquecedores) e/ou introduzindo produtos químicos, tal como inibidores de depósito, tal como dispersantes e/ou surfactantes. Alguns exemplos de inibidores de depósito para asfaltenos e ceras incluem, mas não estão limitados a: resinas de nonilfenol, DDBSA (Ácido dodecilbenzenossulfônico), cardanol, etileno vinil acetato, polietileno-buteno e poli (etileno-propileno).
[00105] Em alguns exemplos, um aumento na deposição (por exemplo, acúmulo de cera) ao longo do tempo pode ser devido à ausência ou redução de um ou mais constituintes típicos de fluido de processo (por exemplo, solventes) que inibem tal deposição. A ausência ou redução em tais constituintes pode ser devido, por exemplo, a mau funcionamento do equipamento ou esgotamento de um produto químico de um reservatório ou fonte de produto químico. A reintrodução do constituinte no fluido de processo pode agir para reduzir a quantidade de deposição do fluido de processo no sistema de fluxo de fluido. Adicionalmente ou altemativamente, várias propriedades de fluido que podem impactar a probabilidade de formação de depósito podem ser medidas através de um ou mais sensores (por exemplo, 111) no sistema de fluxo de fluido, tal como temperatura de operação de fluido, pH, alcalinidade e similares. Ajustar esses fatores pode ajudar a reduzir a quantidade e/ou a probabilidade de deposição.
[00106] Em várias modalidades, qualquer número de etapas pode ser tomado em resposta a tratar um aumento em deposição detectada ou outras tendências de deposição observadas. Em algumas modalidades, o controlador é configurado para alertar um usuário de mudanças ou tendências em
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48/59 depósitos. Por exemplo, em várias modalidades, o controlador pode alertar um usuário se as taxas, níveis e/ou mudanças de depósito no mesmo satisfazem um certo critério. Em alguns desses exemplos, os critérios podem ser dependentes da temperatura (por exemplo, um nível ou taxa de depósito ocorrendo em um dispositivo termelétrico com uma certa temperatura de caracterização) ou independentes da temperatura. Adicionalmente ou altemativamente, o controlador pode alertar um usuário se propriedades determinadas do fluido de processo satisfizerem certos critérios, tal como concentração baixa demais ou alta demais de uma concentração de um constituinte de fluido (por exemplo, esse aumento ou diminuição da probabilidade de depósitos) e/ou várias propriedades de fluido que podem impactar a quantidade e/ou a probabilidade de deposição.
[00107] Em alguns desses exemplos, alertar o usuário é realizado quando o sistema está tendendo potencialmente em direção a um ambiente no qual depósitos podem estar sendo formados no dispositivo de uso, de modo que ação corretiva e/ou preventiva possa ser tomada antes que depósitos significativos se formem no dispositivo de uso. Em alguns exemplos, um alerta para um usuário pode incluir informações adicionais, tal como informações a respeito de propriedades do fluido de processo fluindo pelo sistema, para melhor ajudar o usuário a tomar a ação adequada. Adicionalmente ou altemativamente, em algumas modalidades, o controlador pode ser configurado para fazer interface com outro equipamento (por exemplo, bombas, válvulas, etc.) a fim de executar essa ação automaticamente.
[00108] Em alguns sistemas, certos depósitos se tomam mais prováveis quando a temperatura da superfície de depósito aumenta. Assim, em algumas modalidades, os dispositivos termelétricos (por exemplo, 502a, 502b) podem ser resfriados até temperaturas abaixo das temperaturas de operação típicas de um dispositivo de uso a fim de induzir intencionalmente e monitorar
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49/59 depósitos do fluido de processo e podem auxiliar a determinar situações nas quais o dispositivo de uso está em risco de depósitos indesejáveis. Em algumas dessas modalidades, observar características de deposição em um ou mais dispositivos termelétricos que estão operando a uma temperatura mais baixa que uma temperatura típica do dispositivo de uso pode ser usado para determinar tendências ou eventos de deposição em certa temperatura de superfície, embora minimizando o risco de deposição real no dispositivo de uso. Em alguns casos, abaixar dispositivos termelétricos diferentes até temperaturas diferentes fornece ao controlador informações a respeito da dependência de temperatura da formação de depósito no sistema de fluxo de fluido, e pode ainda ser usado para caracterizar formação de depósito no sistema de fluxo de fluido.
[00109] Após a caracterização repetida ou prolongada na qual os dispositivos termelétricos são resfriados para induzir depósitos, os dispositivos termelétricos podem eventualmente ficar revestidos demais para caracterização efetiva. Em algumas dessas modalidades, a pluralidade de dispositivos termelétricos (por exemplo, 102a-d) pode ser removida do sistema e limpa ou substituída sem interromper a operação do sistema ou dispositivo de uso. Por exemplo, com referência à FIG. 1, os dispositivos termelétricos 102a-d podem ser montados em um suporte de amostra 104 que é facilmente removível do sistema 100 para manutenção dos dispositivos termelétricos 102a-d. Assim, em algumas modalidades, a limpeza ou substituição dos dispositivos termelétricos de caracterização pode ser realizada com custo muito mais baixo e menos tempo de inatividade do que ter que fazer manutenção no próprio dispositivo de uso.
[00110] Em outros exemplos, alguns depósitos, tal como ceras, podem ser removidos aquecendo os dispositivos termelétricos. Assim, em algumas modalidades, energia elétrica pode ser aplicada a um ou mais dispositivos termelétricos (por exemplo, através do circuito de controle de temperatura
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514) em uma polaridade tal que a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) aumente o suficiente para expulsar quaisquer depósitos que tenham se formado. Assim, num processo exemplar, a energia elétrica pode ser aplicada a um dispositivo termelétrico numa primeira polaridade, a fim de diminuir a temperatura do dispositivo termelétrico e induzir depósitos no mesmo. O comportamento térmico do dispositivo termelétrico pode ser analisado como aqui descrito em outro local, a fim de caracterizar depósitos (por exemplo, depósitos de cera) no sistema. Se a limpeza do dispositivo termelétrico for desejada, energia elétrica pode ser aplicada ao dispositivo termelétrico em uma segunda polaridade, oposta à primeira, para aumentar a temperatura do dispositivo termelétrico e expulsar tais depósitos.
[00111] Em alguns exemplos, a probabilidade de depósitos se formarem dentro de um sistema de fluxo de fluido pode ser considerada uma deposição potencial do sistema. Em várias modalidades, o potencial de deposição pode ser uma função da temperatura de superfície de um objeto dentro do sistema de fluxo de fluido. Em outros exemplos, o potencial de deposição pode estar associado a um dispositivo de uso particular dentro do sistema. Em alguns sistemas, o potencial de deposição pode ser usado como uma métrica para observar a probabilidade absoluta de depósitos se formarem dentro do sistema. Adicionalmente ou altemativamente, o potencial de deposição pode ser usado como uma métrica para observar mudança nas condições de depósito dentro do sistema de fluxo de fluido. Em alguns desses exemplos, o potencial de depósito absoluto não precisa necessariamente corresponder a uma condição de depósito, mas mudanças no potencial de deposição podem ser indicativas de elevada probabilidade de uma condição de depósito, por exemplo.
[00112] A FIG. 7 é um diagrama de fluxo de processo ilustrando um processo exemplar para avaliar o potencial de deposição de um fluido de processo em um dispositivo de uso em um sistema de fluxo de fluido. O
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51/59 método inclui trazer um ou mais dispositivos termelétricos até uma temperatura de caracterização única (760) e manter os dispositivos termelétricos nas temperaturas de caracterização para conduzir depósitos do fluido de processo para os dispositivos termelétricos (762). Isto pode ser realizado, por exemplo, operando o(s) dispositivo(s) termelétrico(s) em um modo de controle de temperatura usando um circuito de controle de temperatura como descrito em outro lugar aqui. Em alguns exemplos, pelo menos uma das temperaturas de caracterização é mais baixa que uma temperatura de operação do dispositivo de uso. Será apreciado que, trazer um ou mais dispositivos termelétricos até uma temperatura de caracterização pode incluir operar um ou mais dispositivos termelétricos em equilíbrio térmico com o fluido de processo fluindo através do sistema de fluxo de fluido. Isto é, a temperatura de caracterização para um ou mais dispositivos termelétricos pode ser aproximadamente a mesma temperatura que do fluido de processo fluindo através do sistema de fluxo de fluido.
[00113] O método inclui ainda observar periodicamente a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) (764). Como aqui descrito em outro local, observar periodicamente a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) pode incluir comutar periodicamente o(s) dispositivo(s) termelétrico(s) do modo de controle de temperatura para um modo de medição para medir a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s). Adicionalmente ou altemativamente, observar periodicamente a temperatura do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) pode incluir operar o dispositivo termelétrico no modo de controle de temperatura e observar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico através de um componente próximo, tal como um RTD.
[00114] O método inclui a etapa de observar mudanças no comportamento térmico do(s) dispositivo(s) termelétrico(s) (766). Isto pode incluir, por exemplo, processos como descrito em relação às FIGS. 6A-E. As
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52/59 mudanças observadas podem ser usadas para caracterizar um nível de depósito do fluido de processo em cada um dos um ou mais dispositivos termelétricos (768). Isto pode incluir, por exemplo, determinar uma constante de tempo para uma função de adequação de perfis de temperatura medida e observar mudanças na constante de tempo em diferentes tempos de medição. Mudanças na constante de tempo podem ser representativas de depósitos se formando no dispositivo termelétrico e alterando o comportamento térmico do dispositivo termelétrico. Em alguns exemplos, a caracterização do nível de depósito pode incluir comparar perfis de mudança de temperatura para dispositivos termelétricos operando em temperaturas de caracterização de diferença (por exemplo, um dispositivo termelétrico resfriado e um dispositivo termelétrico não resfriado).
[00115] Além de uma espessura de depósito, a caracterização adicional dos níveis de depósito pode incluir determinar um provável material depositado no sistema. Comparando os perfis de decaimento térmico para dispositivos termelétricos resfriados e não resfriados ou apenas ligeiramente resfriados, a natureza do depósito pode ser determinada. Por exemplo, em alguns casos, depósitos de sedimentação geralmente não são afetados pela temperatura da superfície, enquanto efeitos de depósito de cera serão intensificados em temperaturas mais baixas. Assim, a dependência de temperatura de caracterização dos perfis térmicos pode ser utilizada para caracterizar o tipo de depósitos presentes nos dispositivos termelétricos e dentro do sistema de fluxo de fluido.
[00116] O método pode ainda incluir determinar se existe uma condição de depósito no dispositivo de uso (770). Isto pode incluir, por exemplo, monitorar os níveis e/ou as taxas de deposição na pluralidade de dispositivo(s) termelétrico(s) ao longo do tempo para observar tendências de deposição. Em alguns exemplos, certas taxas de deposição ou aumentos nas taxas de deposição podem indicar uma condição de depósito na qual depósitos
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53/59 se formando no dispositivo de uso se tomam mais prováveis. Em alguns desses exemplos, níveis de depósito, taxas de depósito e/ou mudanças nos mesmos em um dispositivo termelétrico podem ser analisados em combinação com sua temperatura de caracterização associada para determinar se existe uma condição de depósito. Adicionalmente ou alternativamente, analisar a relação de tais dados (por exemplo, níveis de depósito, taxas de depósito e/ou mudanças nos mesmos) em relação à temperatura (por exemplo, em dispositivos termelétricos tendo temperaturas de caracterização de diferença) pode ser usado para detectar uma condição de depósito.
[00117] Em alguns exemplos, os níveis de depósito, taxas de depósito e/ou outros dados monitorados, tal como propriedades de fluido (por exemplo, temperatura, concentrações de constituintes, pH, etc.) podem ser usados para determinar um potencial de deposição do fluido de processo no dispositivo de uso. Em várias modalidades, o potencial de deposição atendendo a um limiar predeterminado e/ou mudando por uma quantidade predeterminada pode ser usado para detectar a presença de uma condição de depósito.
[00118] No caso de uma condição de depósito, o método pode incluir tomar ação corretiva para tratar da condição de depósito (772). A ação corretiva pode incluir uma variedade de ações, tal como introduzir ou mudar a dose de um ou mais produtos químicos no fluido de processo, mudar a temperatura do fluido de processo, alertar um usuário, ajustar o dispositivo de uso para o fluido de processo (por exemplo, uma carga de calor em um trocador de calor), aumentar uma taxa de descarga e/ou outras ações que possam afetar as características de deposição do fluido do processo. Em uma modalidade exemplar, a caracterização de deposição pode incluir determinar o material provavelmente depositado, tal como incrustação, biofilme ou semelhante.
[00119] Em algumas dessas modalidades, a ação corretiva (por exemplo, 772) pode ser especificamente tomada para tratar do material de
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54/59 depósito determinado. Por exemplo, um inibidor de incrustação pode ser adicionado ou aumentado devido a um evento de incrustação detectado. No entanto, em alguns exemplos, se a caracterização de deposição for representativa de um biofilme em vez de incrustação, um biocida e/ou dispersante pode ser adicionado ou aumentado, uma ou mais temperaturas de processo podem ser aumentadas ou manutenção e/ou limpeza podem ser realizadas. Tais ações corretivas podem ser executadas automaticamente pelo sistema. Adicionalmente ou alternativamente, o sistema pode sinalizar para um usuário tomar ação corretiva para tratar da condição de depósito.
[00120] Em algumas modalidades nas quais o sistema de fluxo de fluido pode receber fluido de uma pluralidade de fontes de fluido (por exemplo, fontes de entrada selecionáveis), a ação corretiva pode incluir mudar a fonte de entrada de fluido para o sistema. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, um sistema de fluxo de fluido pode receber seletivamente um fluido de entrada de uma fonte de água doce e de uma corrente de efluente de outro processo. O sistema pode inicialmente operar recebendo fluido de processo da corrente de efluente. No entanto, no caso de uma condição de depósito detectada ou potencial, a fonte de fluido pode ser comutada para a fonte de água doce para reduzir os possíveis materiais de depósito presentes no fluido de processo. A comutação da fonte de fluido pode incluir cessar completamente o fluxo de fluido de uma fonte e iniciar o fluxo de fluido de uma fonte diferente. Adicionalmente ou altemativamente, comutar fontes pode incluir uma mistura da fonte original (por exemplo, a corrente de efluente) e a(s) nova(s) fonte(s) (por exemplo, a água doce). Por exemplo, em algumas modalidades, uma mistura desejada de fluido de diferentes fontes de entrada (por exemplo, 50% de uma fonte e 50% de outra fonte) pode ser selecionada.
[00121] Em uma implantação semelhante, em algumas modalidades, a ação corretiva pode incluir interromper temporariamente o fluxo de uma única
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55/59 fonte (por exemplo, uma fonte de efluente) e fornecer um fluido de processo de uma fonte diferente (por exemplo, água doce). A nova fonte de fluido pode ser usada temporariamente para lavar materiais de depósito potenciais do sistema antes que depósito excessivo possa ocorrer. Em alguns exemplos, uma vez que tais materiais tenham sido lavados do sistema (por exemplo, via água doce), a fonte do fluido de processo pode ser comutada de volta para a fonte original (por exemplo, o fluxo de efluente). Em alguns exemplos, a lavagem do fluido do sistema pode ser feita durante a operação do dispositivo de uso no sistema. Em outros exemplos, quando certas condições de depósito e/ou probabilidades são detectadas (por exemplo, um certo potencial de depósito é atingido), o fluxo para o dispositivo de uso pode ser interrompido e o fluido no sistema pode ser dirigido para um dreno para livrar o sistema de tal fluido. O sistema pode, então, dirigir fluido de volta para o dispositivo de uso de qualquer fonte de fluido ou uma combinação dos mesmos.
[00122] Em ainda outra implementação, como descrito aqui em outro local, um fluido de entrada padrão pode ser o fluxo de fluido combinado de cada uma de uma pluralidade de fontes disponíveis. No caso de condições de depósito detectadas, um ou mais do fluxo de entrada de uma ou mais das fontes de fluido podem ser reduzidas ou fechadas do sistema (por exemplo, através de uma válvula de fechamento). Em alguns exemplos, os sistemas podem incluir um ou mais sensores auxiliares configurados para monitorar um ou mais parâmetros do fluido fluindo para o sistema de cada fonte de entrada, tal como um sensor de condutividade, sensor de concentração, sensor de turbidez ou similar. Dados de tais sensores auxiliares podem ser usados para determinar quais das fontes de entrada está/estão contribuindo para a condição de depósito. Tais fontes de fluido podem, então, ser impedidas de contribuir com o fluido fluindo através do sistema.
[00123] Bloquear, comutar entre e/ou combinar fontes de entrada de fluido de processo podem ser realizadas, por exemplo, através de uma ou mais
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56/59 válvulas dispostas entre a(s) fonte(s) e o sistema de fluxo de fluido. Em várias modalidades, as válvulas podem ser controladas manualmente e/ou automaticamente para ajustar a(s) fonte(s) do fluido de entrada. Por exemplo, em algumas modalidades, uma condição de depósito detectada pode fazer um controlador, em comunicação com uma ou mais dessas válvulas, atuar essas válvulas para ajustar a fonte de fluido fluindo para o sistema. Altemativamente, o controlador pode indicar ao usuário que a ação corretiva deve ser realizada e o usuário pode atuar essas válvulas para ajustar a fonte de fluido para o sistema.
[00124] Como descrito aqui em outro local, uma ou mais fontes de entrada de fluido podem incluir um ou mais dispositivos termelétricos dispostos nas mesmas. Tais dispositivos termelétricos podem ser usados para caracterizar condições de depósito para cada uma da pluralidade de fontes de fluido individualmente. Por conseguinte, se uma fonte de fluido estiver exibindo uma condição de depósito, uma ou mais ações corretivas podem incluir executar uma ação para afetar o fluido fluindo para o sistema dessa fonte (por exemplo, ajustar um parâmetro do fluido) e/ou bloquear o fluido de fluir para o sistema (por exemplo, através de uma válvula). Em alguns exemplos, cada fonte de fluido de entrada inclui um ou mais dispositivos termelétricos, de modo que cada fonte possa ser caracterizada individualmente. Em algumas dessas modalidades, um ou mais dispositivos termelétricos podem adicionalmente ser posicionados no caminho de fluxo de fluido após o fluido de cada uma das fontes de fluido ser combinado de modo que o fluido compósito também possa ser caracterizado separadamente de cada uma das fontes individuais.
[00125] Em geral, tomar uma ou mais ações corretivas (por exemplo, etapa 772) pode agir para reduzir a taxa de deposição no dispositivo de uso. Assim, em algumas dessas modalidades, a ação corretiva age como uma ação preventiva para impedir que depósitos indesejáveis se formem no dispositivo
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57/59 de uso. Isto pode prolongar a operacionalidade do dispositivo de uso, embora minimizando ou eliminando a necessidade de desligar o sistema a fim de limpar depósitos do dispositivo de uso.
[00126] Em algumas modalidades, a ação corretiva tomada e/ou sugerida pode ser baseada em dados recebidos de um ou mais sensores adicionais (por exemplo, 111). Por exemplo, em algumas modalidades, a redução de um inibidor de incrustação (por exemplo, detectada através de um medidor de taxa de fluxo de introdução de inibidor de incrustação e/ou de um medidor de concentração de inibidor de incrustação) contribui para uma condição de depósito no sistema. Assim, a ação corretiva pode incluir reabastecer um suprimento de inibidor de incrustação. Da mesma forma, em alguns exemplos, a presença de material de depósito em excesso (por exemplo, cálcio detectado por um medidor de concentração) contribui para uma condição de depósito. A ação corretiva correspondente pode incluir introduzir ou aumentar a quantidade de um inibidor de incrustação no sistema. Da mesma forma, em sistemas nos quais depósitos de cera são possíveis, a redução de um produto químico inibidor de depósito de cera, tal como dispersantes, surfactantes e/ou limpadores, pode contribuir para uma condição de depósito. Uma ação corretiva correspondente pode incluir aumentar uma dose ou reabastecer um suprimento desse produto químico de inibição de depósito.
[00127] Adicionalmente ou altemativamente, uma ação corretiva pode incluir mudar níveis de fosfato no fluido. Por exemplo, depósitos de fosfato se acumulando no sistema podem resultar na redução do fluxo de um produto químico contendo fósforo ou catalisador de deposição de fosfato. Em outros exemplos, a adição de fluidos contendo fosfato pode inibir outros depósitos de se formarem. Em alguns desses exemplos, tais fluidos contendo fosfato ou fósforo podem ser adicionados ou aumentados.
[00128] Ações corretivas apropriadas podem ser determinadas, em
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58/59 algumas modalidades, com base nos níveis caracterizados de depósitos (por exemplo, na etapa 768). Por exemplo, taxas de deposição e/ou potenciais de depósito maiores podem resultar em maiores quantidades de um produto químico de inibição de deposição sendo liberadas para o sistema para evitar que depósitos se formem. Adicionalmente ou alternativamente, caracterizações no tipo de formação de depósitos (por exemplo, comparando perfis de decaimento térmico em diferentes temperaturas) podem influenciar quais ações corretivas são tomadas. Por exemplo, se a caracterização dos níveis de depósito indicar que os depósitos são geralmente sedimentação em vez de incrustação, liberar produtos químicos inibidores de incrustação pode não ser uma ação útil, e outra ação mais apropriada pode ser tomada.
[00129] Em alguns exemplos, o monitoramento do potencial de depósito e/ou das condições de depósito presentes em um sistema pode ser usado para otimizar custo e/ou eficiência de um sistema. Por exemplo, numa aplicação industrial exemplar, em algumas aplicações petroquímicas, um solvente de diluição é usado para manter a viscosidade do óleo baixa para processamento e bombeamento do óleo. Em alguns exemplos, este solvente pode incluir constituintes tanto aromáticos quanto alcanos. Em algumas aplicações, se ceras estiverem presentes, a fração de alcano do solvente de diluição é usada para manter as ceras solúveis e em solução. No entanto, alguns desses solventes de alcano (por exemplo, parafínicos) podem ser caros. Por conseguinte, pode haver vantagens em usar o mínimo possível desses solventes, o que pode levar a problemas de depósito de cera se for usado muito pouco. Para ajudar a maximizar o uso de tais solventes de alcano, um dispositivo termelétrico pode ser operado de acordo com sistemas e métodos aqui descritos para monitorar perfis de deposição quando a quantidade entrante desses solventes for mudada a fim de encontrar uma taxa de entrada eficaz mínima para manter a solubilidade apropriada de ceras no óleo [00130] Como outro exemplo, em algumas aplicações, asfaltenos em
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59/59 óleo cru podem formar depósitos se um solvente de diluição não contiver solvente aromático suficiente. Por exemplo, se alcano demais estiver presente, os asfaltenos podem começar a precipitar e depositar. Em alguns exemplos, essa deposição é intensificada com temperaturas mais frias. Consequentemente, o resfriamento de um dispositivo termelétrico até uma temperatura mais fria que uma temperatura de operação típica de outros componentes de sistema e o monitoramento das condições de depósito no dispositivo termelétrico podem indicar uma condição de depósito devido a uma fração de alcano em excesso antes que depósitos prejudiciais ocorram em outras superfícies do sistema. Para evitar tais depósitos, ajustes na composição do solvente de entrada podem ser feitos. Por exemplo, um controlador detectando tal condição de depósito pode ser usado para ajustar automaticamente uma válvula, bomba ou outro equipamento controlável para ajustar automaticamente a entrada da composição de solvente no sistema. Em outros exemplos, o controlador pode emitir um alerta para um usuário, que pode fazer manualmente ajustes apropriados na composição de solvente.
[00131] Várias modalidades foram descritas. Tais exemplos são não limitativos e não definem ou limitam o escopo da invenção de forma alguma. Pelo contrário, estes e outros exemplos estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims (23)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de fluxo de fluido para dirigir um fluido em direção a um dispositivo de uso, caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma pluralidade de dispositivos termelétricos;
    um circuito de controle de temperatura em comunicação elétrica com a pluralidade de dispositivos termelétricos e capaz de aplicar energia elétrica aos dispositivos termelétricos;
    um circuito de medição configurado para medir um sinal representativo da temperatura de cada um da pluralidade de dispositivos termelétricos;
    um controlador em comunicação com o circuito de controle de temperatura e o circuito de medição e capaz de aplicar energia elétrica a cada um da pluralidade de dispositivos termelétricos através do circuito de controle de temperatura e para determinar uma temperatura de cada um dos dispositivos termelétricos através do circuito de medição; em que o controlador é configurado para:
    aplicar energia elétrica a um ou mais da pluralidade de dispositivos termelétricos através do circuito de controle de temperatura a fim de manter cada um dos um ou mais dispositivos termelétricos a uma temperatura de caracterização para induzir um depósito do fluido de processo a se formar em pelo menos um dos um ou mais dispositivos termelétricos, pelo menos uma das temperaturas de caracterização sendo mais baixa que uma temperatura de operação típica do dispositivo de uso;
    para cada um dos um ou mais dispositivos termelétricos:
    medir periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico através do circuito de medição, observar mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico em um ou ambos do modo de controle de temperatura e do modo de medição, e
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  2. 2/8 caracterizar um nível de depósito do fluido de processo no dispositivo termelétrico com base nas mudanças observadas;
    determinar um perfil de deposição dependente da temperatura com base no nível caracterizado de depósito de cada um dos um ou mais dispositivos termelétricos; e determinar se uma condição de depósito existe para o dispositivo de uso com base no perfil de deposição.
    2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de medição compreende uma pluralidade de detectores de temperatura de resistência (RTDs), cada um da pluralidade de RTDs sendo associado com um correspondente da pluralidade de dispositivos termelétricos e em que a medição de um sinal representativo da temperatura de cada um da pluralidade de dispositivos termelétricos compreende medir uma resistência de cada um dos RTDs.
  3. 3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é capaz de operar cada um dos dispositivos termelétricos em um modo de medição através do circuito de medição a fim de determinar uma temperatura dos dispositivos termelétricos e é ainda configurado para, para cada um dos dispositivos termelétricos, comutar periodicamente o dispositivo termelétrico entre o modo de controle de temperatura e o modo de medição a fim de medir a temperatura do dispositivo termelétrico, observar mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico em um ou ambos os modos de controle de temperatura e modo de medição e caracterizar um nível de depósito do fluido de processo no dispositivo termelétrico com base nas mudanças observadas.
  4. 4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar uma temperatura dos dispositivos termelétricos através do efeito
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    3/8
    Seebeck.
  5. 5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, o controlador é ainda configurado para, se for determinado que existe uma condição de depósito para o dispositivo de uso, executar uma ou mais ações corretivas selecionadas do grupo que consiste em:
    introduzir um produto químico no fluido, mudar a quantidade de um produto químico adicionado ao fluido, mudar a temperatura do fluido, alertar um usuário de uma condição de depósito, ajustar uma ou mais condições de operação do dispositivo de uso e aumentar a taxa de descarga do sistema.
  6. 6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para determinar uma temperatura crítica associada à formação de um depósito do fluido de processo.
  7. 7. Sistema de análise de depósito, caracterizado pelo fato de que compreende:
    pelo menos um dispositivo termelétrico posicionado em um sistema de fluxo de fluido de modo que uma superfície do pelo menos um dispositivo termelétrico esteja em comunicação térmica com o fluido fluindo através do sistema de fluxo de fluido;
    um circuito de controle de temperatura em comunicação com o pelo menos um dispositivo termelétrico e sendo configurado para aplicar uma quantidade variável de energia elétrica ao dispositivo termelétrico, a fim de afetar a temperatura do mesmo;
    um circuito de medição configurado para emitir um sinal representativo da temperatura do pelo menos um dispositivo termelétrico; e um controlador em comunicação com o circuito de controle de temperatura e o circuito de medição e configurado para:
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    4/8 resfriar o pelo menos um dispositivo termelétrico até uma temperatura através do circuito de controle de temperatura;
    paralisar o resfriamento do pelo menos um dispositivo termelétrico;
    caracterizar a mudança de temperatura do pelo menos um dispositivo termelétrico ao longo do tempo devido a condução térmica de calor entre o pelo menos um dispositivo termelétrico e o fluido fluindo através do sistema de fluxo de fluido através do circuito de medição; e determinar um nível de depósito formado na superfície do pelo menos um dispositivo termelétrico do fluido com base na mudança de temperatura caracterizada.
  8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a caracterização da mudança de temperatura do pelo menos um dispositivo termelétrico ao longo do tempo compreende adequar os dados de temperatura ao longo do tempo a uma função, e em que um parâmetro de adequação da função é representativo do grau de depósito na superfície do pelo menos um dispositivo termelétrico.
  9. 9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo fato de que a função compreende uma função exponencial.
  10. 10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a função de adequação compreende uma função exponencial dupla tendo uma primeira parte e uma segunda parte, e em que a primeira parte da função exponencial dupla representa calor conduzido entre o pelo menos um dispositivo termelétrico e a amostra de fluido;
    a segunda parte da função exponencial dupla representa calor conduzido do pelo menos um dispositivo termelétrico para outros
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    5/8 componentes de sistema; e o parâmetro de adequação representativo do grau de depósito está presente na primeira parte da função exponencial dupla e não na segunda parte da função exponencial dupla.
  11. 11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o controlador e o circuito de medição são configurados para operar para medir a temperatura de um ou mais dispositivos termelétricos através do efeito Seebeck.
  12. 12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 all, caracterizado pelo fato de que o circuito de medição compreende um ou mais dispositivos de medição de temperatura, cada um sendo configurado para medir a temperatura de um correspondente dos um ou mais dispositivos termelétricos.
  13. 13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pelo fato de que os um ou mais dispositivos de medição de temperatura compreendem um ou mais detectores de temperatura de resistência (RTDs).
  14. 14. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo termelétrico compreende um dispositivo Peltier.
  15. 15. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo termelétrico compreende uma pluralidade de dispositivos termelétricos e em que o controlador é configurado para resfriar pelo menos um da pluralidade de dispositivos termelétricos até uma temperatura de caracterização a fim de induzir depósitos do fluido fluindo no sistema de fluxo de fluido.
  16. 16. Método para caracterizar o nível de depósitos de um fluido em um sistema de fluxo de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende:
    operar um dispositivo termelétrico em um modo de operação
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    6/8 de controle de temperatura a fim de ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico e induzir um depósito do fluido a se formar em uma superfície do dispositivo termelétrico em comunicação de fluido com o fluido, o modo de operação de controle de temperatura compreendendo aplicar energia elétrica ao dispositivo termoelétrico a fim de ajustar a temperatura do mesmo;
    determinar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico;
    observar mudanças no comportamento térmico do dispositivo termelétrico;
    e caracterizar um nível de depósito do fluido de processo no dispositivo termelétrico com base nas mudanças observadas.
  17. 17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que determinar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico compreende comutar periodicamente entre o modo de operação de controle de temperatura e um modo de operação de medição a fim de determinar a temperatura do dispositivo termelétrico através do efeito Seebeck.
  18. 18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 17, caracterizado pelo fato de que determinar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico compreende medir a temperatura do dispositivo termoelétrico através de um ou mais dispositivos de medição.
  19. 19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que:
    operar o dispositivo termelétrico no modo de controle de temperatura compreende aplicar uma quantidade fixa de energia elétrica ao dispositivo termelétrico;
    observar mudanças no comportamento do dispositivo termelétrico compreende observar a mudança na temperatura do dispositivo termelétrico ao longo do tempo enquanto operando o dispositivo termelétrico
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    7/8 na energia de operação fixa; e caracterizar um nível de depósito do fluido de processo compreende associar a taxa de mudança na temperatura do dispositivo termelétrico na energia de operação fixa com um nível de depósito do fluido de processo.
  20. 20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado pelo fato de que:
    operar o dispositivo termelétrico num modo de operação de controle de temperatura compreende aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico para operar o dispositivo termelétrico a uma temperatura fixa;
    determinar periodicamente a temperatura do dispositivo termelétrico fornece feedback para confirmar que o dispositivo termelétrico está operando na temperatura fixa;
    observar mudanças no comportamento do dispositivo termelétrico compreende observar uma mudança na energia elétrica necessária para operar o dispositivo termelétrico à temperatura fixa; e caracterizar o nível de depósito do fluido de processo compreende associar a taxa de mudança de energia aplicada necessária para elevar o dispositivo termelétrico à temperatura fixa com um nível de depósito do fluido de processo.
  21. 21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que:
    observar mudanças no comportamento do dispositivo termelétrico compreende medir a taxa na qual a temperatura do dispositivo termelétrico muda devido à operação do dispositivo termelétrico no modo de controle de temperatura; e caracterizar o nível de depósito do fluido de processo no dispositivo termelétrico compreende associar a taxa que a temperatura do dispositivo termelétrico muda com um nível de depósito do fluido de
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    8/8 processo.
  22. 22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado pelo fato de que operar um dispositivo termelétrico num modo de operação de controle de temperatura a fim de ajustar a temperatura do dispositivo termelétrico compreende aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico numa primeira polaridade a fim de reduzir a temperatura do dispositivo termelétrico e induzir depósitos frios na superfície do dispositivo termelétrico.
  23. 23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 22, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar energia elétrica ao dispositivo termelétrico em uma segunda polaridade, a segunda polaridade sendo oposta à primeira, a fim de aumentar a temperatura do dispositivo termelétrico para remover os depósitos frios da superfície do dispositivo termelétrico.
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