BR112021006738A2

BR112021006738A2 - dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso

Info

Publication number: BR112021006738A2
Application number: BR112021006738-8A
Authority: BR
Inventors: Yann Périard Larrivée; Marcellin Duval; Vincent Pelletier
Original assignee: Hortau Inc.
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-07-13
Also published as: US20230304911A1; EP3867622A1; US20210396643A1; CA3114766A1; EP3867622B1; CL2021000949A1; CN112955728A; US11703438B2; AU2019360360A1; EP3867622A4; WO2020077440A1

Abstract

DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE PARÂMETRO DE MEIO POROSO. A presente tecnologia refere-se, em geral, a um dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso. O dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso compreende: uma porção permeável a líquido que compreende um componente permeável a fluido e uma solução passível de inchaço de polímero; e compreende uma porção permeável a gás que compreende um componente permeável a gás. A porção permeável a líquido está em comunicação operativa com a porção permeável a gás através do componente permeável a gás; e o componente permeável a gás atua como gases de purga a partir do componente permeável a líquido e a solução passível de inchaço de polímero.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPOSI- TIVO DE MEDIÇÃO DE PARÂMETRO DE MEIO POROSO”.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório U.S. no 62/747.917, depositado em 19 de outubro de 2018, cuja divulgação de ambas é incorporada a título de referência em sua totalidade.

CAMPO DA TÉCNICA

[0002] A presente tecnologia refere-se, em geral, a dispositivos para medir parâmetros de um meio poroso assim como a métodos de uso de tais dispositivos. Em particular, a presente tecnologia refere-se a dispo- sitivos para medir tensão d'água em um meio poroso assim como mé- todos de uso de tais dispositivos.

INFORMAÇÕES ANTECEDENTES

[0003] Visto que temperaturas globais alcançam altos recordes, se- cura severa limita o suprimento de água a fazendas, cidades, indústrias e ecossistemas. Estratégias precisam ser colocadas no lugar para oti- mizar o uso de água e para evitar gasto de água. A irrigação demasiada de solos pode contribuir para faltas de água e suprimir biodiversidade por lixiviação de nutrientes que causam eutroficação. O aprimoramento e otimização de precisão de irrigação poderiam desse modo fornecer benefícios ambientais e econômicos significativos em todo o mundo.

[0004] Vários parâmetros de solo podem ser afetados pela tensão d'água do solo. Dispositivos de medição de parâmetro de solo e/ou ins- trumentos foram usados para medir tensão d'água no solo (SWT) e para derivar agendamentos de irrigação ideal. Infelizmente, dispositivos de medição de parâmetro de solo atuais e/ou instrumentos apresentam vá- rios problemas. Tal problema é causada pelo fato de que a troca de água entre o instrumento e o solo funciona somente a uma pressão ne- gativa especificada (sucção, potencial matricial) da ponta de cerâmica. Por exemplo, uma ponta de cerâmica com um valor de entrada de ar de

80 cb que experimenta um potencial matricial de 100 cb permitirá que o ar migre ao tubo de instrumento. Tão logo isso ocorre, a pressão nega- tiva do instrumento cairá rapidamente a um valor próximo a 0 cb, e a medição do instrumento não refletirá o potencial matricial predominante real de 100 cb e, portanto, o instrumento não é usável em tais condi- ções. Para retificar esta situação, o tubo de instrumento tem de ser re- preenchido com água. Uma bomba a vácuo manual fixada ao topo do tubo de instrumento tem de ser operado para retirar água no solo atra- vés da ponta de cerâmica do instrumento para purgar quaisquer bolhas de ar capturadas dentro da ponta de cerâmica com água. Devido a pro- blemas como esse, instrumentos atuais necessitam de manutenção fre- quente para garantir precisão das medições.

[0005] Outro problema frequentemente observado com instrumen- tos tais como tensiômetros que afetam as medições é causado por bo- lhas de ar que aparecem dentro do tubo preenchido com água que co- necta a ponta porosa do dispositivo de medição de pressão. Isso ocorre devido à solubilidade reduzida de gases em pressão hidrostática inferior (assim como temperaturas superiores) e também devido à difusão de gases da fase de ar do solo não saturado através das paredes porosas da ponta porosa.

[0006] Ter capacidade de medir precisa e acuradamente parâme- tros de um meio poroso tal como, por exemplo, solo, é de importância crucial para derivar agendamento de irrigação de culturas. É desse modo um objetivo da presente tecnologia para fornecer dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso que aliviam pelo menos alguns desses problemas e que permitem fornecer medições mais precisas dos parâmetros.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0007] Em vários aspectos, a presente tecnologia refere-se a um dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso que compreende:

i) uma porção permeável a líquido que compreende um componente permeável a fluido e uma solução passível de inchaço de polímero; ii) uma porção permeável a gás que compreende um componente permeá- vel a gás; em que a porção permeável a líquido está em comunicação operativa com a porção permeável a gás através do componente per- meável a gás; e em que o componente permeável a gás atua como ga- ses de purga do componente permeável a líquido e a solução passível de inchaço de polímero.

[0008] Outros aspectos e recursos da presente divulgação se torna- rão evidentes àquele versado na técnica mediante a revisão da descri- ção a seguir de modalidades específicas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] Aspectos e vantagens ainda da presente tecnologia se tor- narão mais bem entendidos em referência à descrição em associação com o seguinte, no qual:

[0010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva lateral esquemática de um dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso de acordo com uma modalidade da presente tecnologia;

[0011] A Figura 2 é uma vista em perspectiva lateral em corte es- quemática da porção inferior de um dispositivo de medição de parâme- tro de meio poroso de acordo com outra modalidade da presente tecno- logia;

[0012] As Figuras 3A e 3B são vistas em perspectiva lateral em corte esquemáticas de uma porção inferior de um dispositivo de medi- ção de parâmetro de meio poroso de acordo com outra modalidade da presente tecnologia; a Figura 3A: câmara interna 164 compreende so- lução passível de inchaço de polímero; a Figura 3B: câmara interna 164 compreende solução de meio poroso;

[0013] A Figura 4 é uma vista em perspectiva lateral em corte es-

quemática de uma porção inferior de um dispositivo de medição de pa- râmetro de meio poroso de acordo com ainda outra modalidade da pre- sente tecnologia;

[0014] A Figura 5 é uma vista em perspectiva lateral em corte es- quemática de uma porção inferior de um dispositivo de medição de pa- râmetro de meio poroso de acordo com uma modalidade da presente tecnologia ainda; e

[0015] A Figura 6 é uma vista em perspectiva lateral em corte es- quemática de uma porção inferior de um dispositivo de medição de pa- râmetro de meio poroso de acordo com outra modalidade da presente tecnologia ainda.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] Antes de continuar a descrever a presente divulgação em mais detalhes, deve-se entender que esta divulgação não é limitada a dispositivos, sistemas, métodos, ou usos ou etapas de processo espe- cíficos e, sendo assim, os mesmos podem variar. Deve-se observar que, conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, a forma singular "um", "uma", “o” e "a" incluem diversas referências, ex- ceto que o contexto indique, claramente, em contrário.

[0017] Conforme usado no presente documento, o termo “cerca de” no contexto de um dado valor ou faixa refere-se a um valor ou faixa que está dentro de 20%, preferencialmente, dentro de 10% e, com mais pre- ferência, dentro de 5% do dado valor ou faixa.

[0018] É conveniente apontar aqui que “e/ou” onde usado no pre- sente documento deve ser tomado como divulgação específica de cada um dos dois recursos ou componentes específicos com ou sem o outro. Por exemplo “A e/ou B” deve ser tomado como divulgação específica de cada um dentre (i) A, (ii) B e (iii) A e B, exatamente como se cada um fosse definido individualmente no presente documento.

[0019] Deve-se entender que descrições posicionais tais como

“acima”, “inferior”, “superior”, “abaixo”, “para frente”, “para trás” “es- querda”, “direita” e similares deve, a menos que indicado de outro modo, ser tomado no contexto das Figuras e correspondem à posição e orien- tação dos dispositivos de medição de parâmetro de meio poroso e par- tes correspondentes quando inserido no meio poroso, com o “superior” correspondendo a uma porção mais próxima à superfície exposta do meio poroso e o “inferior” correspondendo a uma porção oposta à por- ção superior.

[0020] Conforme usado no presente documento, a expressão “meio poroso” refere-se a um material que contém poros, cavidades, canais, espaços ou uma combinação dos mesmos. A porção esquelética do ma- terial é denominada no presente documento como o “corpo de material” ou “matriz”. Os poros, cavidades, canais ou espaços são preenchidos com fluidos (isto é, líquido, gás) e/ou componentes sólidos do meio po- roso. O meio poroso pode ser caracterizado por um ou mais dentre sua porosidade, permeabilidade, resistência à tração, condutividade elé- trica, pH, temperatura e tortuosidade. O meio poroso pode ser de natu- reza diferente e compreendem componentes diferentes em várias pro- porções. Muitas substancias naturais, tais como rochas e solo (por exemplo, aquíferos, reservatórios de petróleo), zeólitos, tecidos biológi- cos (por exemplo, ossos, palha, madeira, cortiça), e materiais produzi- dos pelo homem, tais como cimentos e cerâmica podem ser considera- dos como meios porosos. Exemplos ainda de meios porosos incluem, porém, sem limitação, solo de terra ou solo de estufa. O meio poroso pode ser um solo para produção de cultura, que pode compreender, por exemplo, areia, turfa, casca, fibras de coco, barro, silte, argila, e simila- res, cada um em várias proporções. O meio poroso também pode ser um meio poroso que compreende compostos orgânicos e inorgânicos em várias proporções, e ser usado por exemplo, como um meio de cres-

cimento para estufas, produção em viveiro, paisagismo e agricultura ur- bana. Solos diferentes daqueles para produção de cultura estão tam- bém dentro do escopo da expressão “meio poroso”.

[0021] O meio poroso também pode incluir um teor variável de uma solução à base d'água, por exemplo, uma solução que realiza eventual- mente lixiviação do meio poroso para formar a solução de meio poroso que compreende fluidos e/ou espécies iônicas dissolvidas e/ou outros componentes do meio poroso.

[0022] Conforme usado no presente documento, os termos “conec- tado(a)(s)”, “acoplado(a)(s)”, “operativamente conectado(a)(s)” ou “em comunicação” refere-se a qualquer conexão ou acoplamento, tanto di- reta como indireta, entre dois ou mais elementos. A conexão ou acopla- mento entre os elementos pode ser mecânica, física, biológica, óptica, operacional, e elétrica ou uma combinação dos mesmos.

[0023] O termo “hidrogel” conforme usado no presente documento refere-se a uma rede de cadeias poliméricas que são hidrofílicas, algu- mas vezes constatadas como um gel coloidal no qual a água é o meio de dispersão. hidrogéis são altamente absorventes (os mesmos podem conter mais de 90% de água) naturais ou redes poliméricas sintéticas. Hidrogéis também têm um grau de flexibilidade muito similar a tecido natural, devido a seu significativo teor de água.

[0024] A expressão “tensão d'água no solo” ou “SWT” no presente documento refere-se à força necessária para raízes de planta para ex- trair água do solo.

[0025] Conforme usado no presente documento, o termo “fluido” in- clui tanto líquidos quanto gases. Conforme usado no presente docu- mento, o termo “gás” refere-se a um fluido (tal como, porém, sem limi- tação, ar) que não tem nem formato independente nem volume, mas tende a expandir indefinidamente, enquanto o termo “líquido”, conforme usado no presente documento, refere-se a um fluido (tal como, porém,

sem limitação, água) que é quase incompreensível e que se conforma ao formato de seu recipiente, mas retém um volume (quase) constante independente da pressão.

[0026] Conforme usado no presente documento, o termo “tensiôme- tro” refere-se a um instrumento de medição para determinar o potencial matricial d'água (isto é, solo tensão de umidade) na zona de aeração.

[0027] Conforme usado no presente documento, o termo “cavita- ção” refere-se a cavitação hidrodinâmica que é o processo de vaporiza- ção, geração de bolha e implosão de bolha que ocorre em um líquido em fluxo como resultado de uma diminuição e aumento subsequente em pressão local. A cavitação ocorre quando a pressão local decai a algum ponto abaixo da pressão de vapor saturada do líquido e recupe- ração subsequente acima da pressão de vapor. Se a pressão de recu- peração não está acima da pressão de vapor então é dito que vaporiza- ção instantânea ocorreu. A cavitação hidrodinâmica pode ser produzida passando-se um líquido através de um canal constrito em uma veloci- dade de fluxo específica ou por rotação mecânica de um objeto através de um líquido. O processo de geração de bolha, e o crescimento subse- quente e colapso das bolhas de cavitação, resulta em altas densidades de energia e em altas temperaturas locais e pressões locais na superfí- cie das bolhas por um período muito curto.

[0028] Vários parâmetros de solo são importantes de modo a man- ter a produção de cultura ideal. Parâmetros de solo são influenciados pela concentração de diferentes espécies iônicas na solução do solo que está presente nos poros e interstícios da matriz de solo porosa. Essa água do solo precisa ser acessada de modo a medir parâmetros da solução do solo. Até agora, lisímetro/esfigmomanômetro de sucção foi usado para obter isso. No entanto, tais dispositivos/técnicas apresen- tam algumas desvantagens pelo menos no fato de que a solução do solo saturada precisa ser mantida. Essa dificuldade é causada pelo fato de que, quando uma solução é submetida à pressão negativa, a mesma frequentemente sofrerá uma mudança de fase mesmo em temperatura ambiente (aproximadamente 25°C). Esse fenômeno de cavitação hete- rogênea é amplificado quando a água não é pura e compreende gases. Esse problema é amplificado ainda mais quando gases se acumulam pela difusão nos componentes porosos e/ou no reservatório d'água de um tensiômetro (por exemplo, porção de cerâmica). Em tensiômetros padrão, dados se tornam imprecisos quando a tensão do solo alcança um valor de entre cerca de 60 a 80 kPa. Quando tal tensão é alcançado, cavitação ocorre no reservatório d'água e na cerâmica. A longo prazo, mesmo se uma pressão de 60 kPa não for alcançada, gases se difundi- rão e dessaturarão de modo eventualmente parcial a cerâmica cau- sando assim atrasos significativos em tempo de resposta. Se a cerâmica alcançar um ponto de entrada de ar de 1.100 kPa, a mesma se tornará dessaturada. Quando esse ponto crucial é alcançado, a pressão interior se torna igual à pressão atmosférica. A partir desse ponto, o sensor de pressão do tensiômetro em de compensar a pressão atmosférica e exibe 0 kPa. Para reiniciar o tensiômetro, é necessário criar um vácuo para remover gases presentes na cerâmica e para preencher o reserva- tório d'água.

[0029] A presente tecnologia se origina da elucidação dos descobri- dores de que o uso de um componente permeável a gás que exibe alta permeabilidade a gases e baixa permeabilidade a água em contato si- multâneo com: i) o ambiente exterior do dispositivo de medição de pa- râmetro de meio poroso (isto é, em contato com o meio poroso) e ii) um componente permeável a líquido e/ou uma solução passível de inchaço de polímero do dispositivo, permite rápida evacuação de gases do dis- positivo. Na ausência dessa rápida evacuação, conforme visto nos atu- ais dispositivos, gases permanecem capturados no componente per- meável a fluido por períodos maiores, criando assim sobrepressão. Os descobridores divulgaram que com isso caracteriza rápida estabilização do sistema é alcançado que não é observado com dispositivos atuais.

[0030] Em vista do supracitado, um aspecto da presente tecnologia é para fornecer um dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso (PMPM) que permite para medir a tensão d'água assim como outros parâmetros que são relacionados à tensão d'água ou afetados pela mesma (isto é, parâmetros relacionados à tensão d'água), tais como, porém, sem limitação: concentração iônica, no meio poroso.

[0031] Embora algumas das modalidades da presente tecnologia serão explicados e descritos no presente documento em relação ao dis- positivo de PMPM que mede a tensão d'água in solo (por exemplo, ten- siômetro), será verificado que os vários recursos, funcionalidades e van- tagens do presente dispositivo de PMPM pode ser aplicado para medir outros parâmetros ou características de um meio poroso (por exemplo, concentração iônica de NO3, PO43-, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Na+ ou Cl) conforme será explicado mais profundamente no presente documento.

[0032] A Figura 1 mostra a estrutura geral total de um dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso de acordo com a presente tecnologia. Nessa modalidade, o dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso (PMPM) é geralmente retratada como 10 e é colocada em um meio poroso 20 (por exemplo, solo). O dispositivo de PMPM 10 compreende um alojamento 30 que tem um formato alongado para faci- litar a inserção do dispositivo de PMPM 10 ao meio poroso 20. O aloja- mento 30 pode ter preferencialmente um interior oco de modo a acomo- dar determinados componentes do dispositivo. O alojamento 30 com- preende um extremidade inferior 32 que, ao ser usado, é inserido no meio poroso 20 e uma extremidade superior 34 que, em uso, é o com- ponente do dispositivo que é o mais próximo da superfície do meio po- roso 20. O alojamento 30 é vedado de modo hermético ou vedável de modo hermético em sua extremidade superior 34. Será verificado que o dispositivo de PMPM 10 pode ser configurado com vários outros forma- tos e formas sem se afastar da presente tecnologia.

[0033] A Figura 2 mostra uma vista ampliada da porção inferior 32 do dispositivo de PMPM 10. A extremidade inferior 32 do alojamento 30 compreende uma porção permeável a líquido 40 que é substancial- mente impermeável a ar e uma porção permeável a gás 50 que é subs- tancialmente impermeável a líquido (por exemplo, baixa permeabilidade a líquido). A porção permeável a líquido 40 está em comunicação ope- rativa, por exemplo, em comunicação gasosa, com a porção permeável a gás 50. Em alguns casos, a porção permeável a líquido 40 está em contato com a porção permeável a gás 50, em que pelo menos uma parte da porção permeável a líquido 40 está em contato com pelo menos uma parte da porção permeável a gás 50 para garantir comunicação operativa entre porções 40, 50.

[0034] A porção permeável a líquido 40 compreende um compo- nente permeável a líquido 60 que tem uma parede permeável a líquido 62 que define uma câmara interna 64. A câmara interna 64 compreende (por exemplo, é preenchida com) uma solução passível de inchaço de polímero 70. Um sensor de pressão 90 está em comunicação operacio- nal com a câmara interna 64 de modo a medir a pressão dentro da câ- mara interna 64. O componente permeável a líquido 60 é feito de um material poroso que, enquanto é permeável a líquidos, é substancial- mente impermeável a gás (por exemplo, ar) e substancialmente imper- meável aos polímeros da solução passível de inchaço de polímero 70. Em alguns casos, o material poroso é cerâmica, por exemplo, cerâmica hidrofílica. A cerâmica usada na fabricação de componente permeável a líquido 60 pode exibir um ponto de entrada de ar que está abaixo da pressão máxima (induzido pela concentração de polímero). Por exem- plo, o ponto de entrada de ar é entre cerca de 25 kPa e cerca de 2.000 kPa, ou é cerca de 1.100 kPa.

[0035] Em alguns outros casos, o material poroso é feito de plástico ou aço inoxidável ou quaisquer outros materiais.

[0036] Em alguns casos, o componente permeável a fluido 60 tem um comprimento (Lpc) medido a partir da extremidade mais inferior do componente permeável a fluido 40 ao ponto mais superior do compo- nente permeável a fluido 40. Lpc é entre cerca de 50 mm e cerca de 100 mm, ou entre cerca de 60 mm e cerca de 75 mm ou um comprimento de cerca de 65 mm. Em alguns casos, o componente permeável a fluido 60 tem um diâmetro externo de entre cerca de 15 mm e cerca de 25 mm; ou entre cerca de 17 mm e cerca de 22 mm, ou um diâmetro ex- terno de cerca de 19 mm. As paredes 62 têm uma espessura média entre cerca de 2 mm e cerca de 5 mm, ou entre cerca de 3 mm e cerca de 4 mm, ou uma espessura média de cerca de 4 mm. Em alguns outros casos, o componente permeável a fluido 60 tem um comprimento de cerca de 65 mm, um diâmetro externo de cerca de 19 mm e uma espes- sura de parede 62 de cerca de 4 mm.

[0037] A câmara interna 64 é adequada para aceitar a solução pas- sível de inchaço de polímero 70. Em alguns casos, a câmara interna 64 tem uma altura (Hic) que é entre cerca de 0,2 mm e cerca de 75 mm, ou entre cerca de 1 mm e cerca de 60 mm, ou entre cerca de 5 mm e cerca de 60 mm. Em alguns casos, a câmara interna 64 tem um volume que é entre cerca de 0,5 cm3 e cerca de 7 cm3, ou entre cerca de 0,5 cm3 e cerca de 6,5 cm3.

[0038] Em algumas implementações dessas modalidades, o com- ponente permeável a líquido 60 tem um formato cônico. Deve-se enten- der que o componente permeável a líquido 60 pode ter outros formatos sem se afastar da presente tecnologia tais como, por exemplo: um for- mato tórico, um formato cúbico, um formato esférico, ou um formato si- milar a disco.

[0039] A solução passível de inchaço de polímero 70 compreende um polímero, preferencialmente um polímero solúvel em água, com mais preferência um polímero solúvel em água não iônico. Em alguns casos, o polímero presente na solução passível de inchaço de polímero 70 tem uma ou mais das seguintes propriedades: i) hidrofílica; ii) não sensível a pH, iii) alta taxa de absorção; iv) baixa propensão a secagem; v) estabilidade química, e vi) robustez mecânica.

[0040] Exemplos de polímeros que podem estar presentes na solu- ção passível de inchaço de polímero da presente tecnologia incluem, porém, sem limitação: superabsorventes; hidrogéis, tais como, por exemplo: metacrilato de (poli)2-hidróxietila, N-vinilpirrolidona, copolí- mero de metacrilato de 2,3-di-hidróxipropila, metacrilato de 2-hidróxie- tila, polietileno glicol (PEG) ouro de pirrolidona de polivinila (PVP), álcool (poli)vinílico (PVA), poli(N-isopropilacrilamida), cloreto de (poli)acrila- mida-co-dialildimetilamônio, derivado de sacarose e celulose. Exemplos adicionais de polímeros incluem: poliacrilamidas não iônicas.

[0041] Outros exemplos de polímeros que pode estar presente na solução passível de inchaço de polímero da presente tecnologia in- cluem, porém, sem limitação: ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2- bromoacrílico, ácido acrílico de 2-(bromometila), ácido 2-etilacrílico, ácido metacrílico, ácido 2- propilacrílico, acrilato de sódio, metacrilato de sódio ou quaisquer derivados dos mesmos, hidróxido de sódio, ou homopolímeros, heteropolímeros ou qualquer derivados dos mesmos polimerizados com um agente reticulante de diacrilato, diacrilamida, e divinila, alquilacrilamida, cloridrato de N-(3- aminopropil)metacrilamida, N-terc-butilacrilamida, acrilamida de diacetona, N,N-dietilacrilamida, Ν,Ν-dietilmetacrilamida, N,N-dimetilacrilamida, N-[3-(dimetilamino)pro- pil]metacrilamida, N-etilacrilamida, N,N’-eexametilenebis(metacrila- mida), N-hidroxietilacrilamida, N-(hidroximetil) acrilamida, (4- hidroxife- nil)metacrilamida, 2-hidroxipropil-metacrilamida, N-(isobutoximetil) acri-

lamida, N-isopropilacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-isopropilmetacri- lamida, metacrilamida, ou homopolímeros, heteropolímeros ou deriva- dos dos mesmos polimerizados com um agente reticulante de di-acri- lato, di-acrilamida e divinila.

[0042] Outros exemplos de polímeros que pode estar presente na solução passível de inchaço de polímero da presente tecnologia in- cluem, porém, sem limitação: copolímeros de copolímero de anidrido maleico, copolímero de álcool de polivinila, óxido de polietileno reticu- lado, carboximetilcelulose reticulado ou copolímero enxertado com amido.

[0043] Em algumas modalidades, a concentração de polímeros na solução passível de inchaço de polímero da presente tecnologia é entre cerca de 5% em peso e cerca de 90% em peso, ou entre cerca de 10% em peso e cerca de 70% em peso, ou entre cerca de 10% em peso e cerca de 30% em peso. Em algumas modalidades, a concentração de polímeros na solução passível de inchaço de polímero da presente tec- nologia é pelo menos cerca de 5% em peso, pelo menos cerca de 10% em peso, pelo menos cerca de 15% em peso, pelo menos cerca de 20% em peso, pelo menos cerca de 25% em peso, pelo menos cerca de 30% em peso, pelo menos cerca de 35% em peso, pelo menos cerca de 40% em peso, pelo menos cerca de 45% em peso, pelo menos cerca de 50% em peso, pelo menos cerca de 55% em peso, pelo menos cerca de 60% em peso, pelo menos cerca de 65% em peso, pelo menos cerca de 70% em peso, pelo menos cerca de 75% em peso, pelo menos cerca de 80% em peso, pelo menos cerca de 85% em peso, ou pelo menos cerca de 90% em peso.

[0044] Em algumas modalidades, o dispositivo de PMPM compre- ende uma solução passível de inchaço de polímero em uma quantidade que varia de entre cerca de 2 g de polímero/l de solução (por exemplo, água), ou entre cerca de 500 g polímero/L solução (por exemplo, água),

ou entre cerca de 2 kg de polímero/l de solução (por exemplo, água).

[0045] Em algumas modalidades, a porção permeável a líquido 40 está em comunicação operativa com a porção permeável a gás 50 por meio do componente permeável a gás 80. Tal comunicação operativa é alcançada quando o componente permeável a gás 80 está em contato com o ambiente exterior do dispositivo 10 (isto é, com o meio poroso) e o material poroso do componente permeável a líquido 60. Em algumas outras modalidades, a comunicação operativa é alcançada quando o componente permeável a gás 80 está em contato com o exterior do am- biente do dispositivo 10 (isto é, com o meio poroso) e com a solução passível de inchaço de polímero 70. Em algumas outras modalidades, a comunicação operativa é alcançada quando o componente permeável a gás 80 está em contato com o exterior do ambiente do dispositivo 10 (isto é, com o meio poroso), com o material poroso do componente per- meável a líquido 60 e com a solução passível de inchaço de polímero

70. Por exemplo, o componente permeável a gás 80 pode ser parte da parede do alojamento 30, ou o mesmo pode ser integrado à parede do alojamento 30, ou o mesmo pode ser parte do componente permeável a fluido 60.

[0046] Em alguns casos, o componente permeável a gás 80 com- preende uma pluralidade de poros que tem um tamanho médio que varia entre cerca de 5 mícrons e cerca de 50 mícrons, ou entre cerca de 5 mícrons e 35 mícrons, ou entre cerca de 10 mícrons e cerca de 50 mí- crons, ou entre cerca de 10 mícrons e cerca de 35 mícrons. O compo- nente permeável a gás 80 purga gás (por exemplo, ar/bolhas de ar) que é capturado na solução passível de inchaço de polímero 70 e/ou captu- rado no componente permeável a líquido 60. Em alguns casos, essa ação de purga é alcançada brevemente após o polímero ter começado a inchar (isto é, mediante contato com a solução de meio poroso que entra na câmara interna 64). Em alguns casos, o polímero forma um hidrogel mediante contato com a solução de meio poroso que entra na câmara interna. Essa rápida remoção de gás (por exemplo, ar/bolhas de ar) aprimora a homogeneidade geral da solução passível de inchaço de polímero 70. Em alguns casos, o componente permeável a gás 80 evita o vazamento dos polímeros fora da solução passível de inchaço de polímero 70.

[0047] Em algumas implementações, o componente permeável a gás 80 é altamente permeável a gás e fracamente permeável a água (por exemplo, hidrofóbico) o que facilita a evacuação de gás do compo- nente permeável a líquido 60 e/ou da solução passível de inchaço de polímero 70. O componente permeável a gás 80 pode ser feito de um material hidrofóbico poroso que tem um tamanho de poro médio que impede que as moléculas de polímero atravessem o material hidrofó- bico. Por exemplos, o material hidrofóbico pode ser uma membrana hi- drofóbica, um estojo hidrofóbico, um filme hidrofóbico ou similares. Pre- ferencialmente, o material hidrofóbico é adequado para reter as molé- culas de polímero na porção permeável a líquido 40 do dispositivo 10. Nesses casos, o tamanho de poro médio do material hidrofóbico é me- nor do que o tamanho das moléculas de polímero.

[0048] Em alguns casos, o material hidrofóbico inclui, porém, sem limitação, polietileno e copolímeros de polietileno. O polietileno ou os copolímeros de polietileno podem ter um tamanho de poro médio entre cerca de 10 e 200 mícrons. Uma pessoa versada na técnica verificará que outros materiais podem ser incluídos no material hidrofóbico sem se afastar da presente tecnologia.

[0049] Várias configurações da porção permeável a líquido 40 e da porção permeável a gás 50 podem ser previstas sem se afastar da pre- sente tecnologia. Exemplos de outras configurações são retratadas nas Figuras 3 a 6.

[0050] A Figura 3A mostra a porção inferior 132 do dispositivo de

PMPM 110 de acordo com outra modalidade da presente tecnologia em que o dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso 110 com- preende uma porção permeável a gás 150 localizada no topo da porção permeável a líquido 140. Nessa modalidade, o componente permeável a gás 180 está em contato com o ambiente exterior do dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso 110 (isto é, meio poroso) (em uso) assim como em contato com o componente permeável a líquido 160 que tem parede 162. Nessa configuração, o componente permeável a gás 180 não está em contato direto com a solução passível de inchaço de polímero 170 que está presente na câmara interna 164 e evacuação de gases do componente permeável a líquido 160 ocorre sem esses gases que têm de atravessar a solução passível de inchaço de polímero

170. Em tal modalidade, o dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso 110 compreende um sensor de pressão 190. O sensor de pres- são 190 está em configuração operacional com a câmara interna 164 de modo a medir pressão dentro da câmara interna 164. Em outra con- figuração dessa modalidade, tal como retratado na Figura 3B, a câmara interna 164 compreende uma solução de meio poroso que carece de polímeros (por exemplo, solução de meio poroso). Em alguns casos, a solução passível de inchaço de polímero 170 é constatada em qualquer lugar no dispositivo. Por exemplo, conforme visto na Figura 3B, a solu- ção passível de inchaço de polímero 170 pode ser constatada entre o componente permeável a líquido 160 e o componente permeável a gás

180.

[0051] A Figura 4 mostra outra modalidade do dispositivo de PMPM da presente tecnologia em que o dispositivo de PMPM 210 compreende uma porção permeável a gás 250 localizado adjacente à porção per- meável a líquido 240. Nessa modalidade, o componente permeável a gás 280 está em contato com o ambiente exterior do dispositivo de PMPM 210 (isto é, meio poroso) quando em uso assim como em contato com o componente permeável a líquido 260 enquanto não está em con- tado com a solução passível de inchaço de polímero 270 na câmara interna 264. A solução passível de inchaço de polímero 270 é separado do componente permeável a gás 280 pelo forro impermeável a líquido

292. Em alguns casos, o forro impermeável a líquido 292 é feito de ma- teriais tais como, porém, sem limitação, plástico, alumínio, aço inoxidá- vel ou similares.

[0052] O dispositivo de PMPM 410 retratado na Figura 6 tem uma configuração que é similar à configuração do dispositivo de PMPM 210 da Figura 4. No entanto, na configuração retratada na Figura 6 uma porção da solução passível de inchaço de polímero 470 está presente dentro do componente permeável a gás 480. A porção restante da so- lução passível de inchaço de polímero 470 é separado do componente permeável a gás 480 por um forro impermeável a líquido 492.

[0053] No dispositivo de PMPM 310 retratado na Figura 5, o com- ponente permeável a gás 380 está em contato com o ambiente exterior do dispositivo de PMPM 310 (isto é, meio poroso) quando em uso, o componente permeável a líquido 360 e com a solução passível de in- chaço de polímero 370. Nessa modalidade, a solução passível de in- chaço de polímero 370 está presente entre o componente permeável a líquido 360 e o componente permeável a gás 380. Em algumas imple- mentações dessa modalidade, o dispositivo de PMPM 310 compreende um dispositivo de captação 394 tal como, por exemplo, dispositivos de captação capacitiva (por exemplo, eletrodos) para medir íons presentes na porção permeável a líquido 340. Outros sensores podem ser previs- tos, tais como sensores para análise: salinidade, nitrato, pH, pre- sença/concentração de substâncias orgânicas, nutrientes, contaminan- tes orgânicos ou inorgânicos, produtos de petróleo, ou similares. Outro aparelho de detecção pode ser usado, tal como, porém, sem limitação,

aparelho para medição óptica por absorvência, transmitância, lumines- cência, espectroscopia, espectroscopia (Raman, SERS), aparelho para medições eletroquímicas por eletrodos de íon específico padrão (ISE) ou adaptações microeletrônicas (labchip, tecnologias de chip, etc), tran- sistor de efeito de campo (FET), aparelho para medições eletroquímicas de transistor de efeito de campo sensível, transistor de efeito de campo químico, transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido de ele- trólito, transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal, transistor de efeito de campo enzimático, aparelho para reações quími- cas ou eletroquímicas em eletrodos com superfícies adequadas (polí- mero, nanopartículas, etc.) que podem ser medidos por óptica (optodos, optrodos, etc.), aparelho para medições elétricas diretas (resistência, condutividade, voltametria, amperometria, capacitivas, potentiométri- cas, etc.), aparelho para medições com micro-onda.

[0054] Será verificado que várias outras configurações do porções permeáveis a líquido e permeáveis a gás do dispositivo de PMPM po- dem ser previstas sem se afastar da presente tecnologia.

[0055] Em algumas modalidades, os dispositivos de PMPM da pre- sente tecnologia podem compreender um sensor de pressão. Em alguns casos, o sensor de pressão está em contato operativo com a solução passível de inchaço de polímero de modo a medir pressão na solução passível de inchaço de polímero. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, o sensor de pressão 100 pode estar em contato com a solução passível de inchaço de polímero 70 de modo a monitorar a pressão na câmara interna 64. Em alguns casos, o sensor de pressão pode ser um digital sensor com compensação para temperatura ou sem compensa- ção para temperatura. Em alguns outros casos, o sensor de pressão pode ser um sensor de pressão diferencial ou pode ser um sensor de pressão absoluta ou um sensor de tensão. Em alguns casos, o sensor de pressão é colocado no dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso de modo a ser completamente enterrado no meio poroso em uso, enquanto, em outros casos, o sensor de pressão pode estar parci- almente fora do meio poroso em uso.

[0056] Em algumas modalidades, os dispositivos de PMPM da pre- sente tecnologia compreendem um controlador. O controlador pode es- tar na forma de uma placa de circuito impresso (PCB). O controlador pode realizar várias atividades tais como adquirir, armazenar, proces- sar, transmitir e/ou comunicar diferentes parâmetros de solo obtidos de sensores do dispositivo de medição de meio poroso. Exemplos de dife- rentes parâmetros de solo que podem ser processados pelo controlador incluem, porém, sem limitação, a tensão da pressão, temperatura, con- dutância, condutividade, pressão atmosférica e quaisquer outras variá- veis. Em alguns casos, o controlador pode se comunicar através de meio de fiação (por exemplo, cabo) ou sem fio a um computador em uma localização remota. Em alguns casos, dados obtidos pelo controla- dor podem ser transmitidos ao computador em intervalo fixo ou somente quando uma variação (por exemplo, em porcentagem, ou em kPa) ocorre. O controlador pode ser alimentado por uma fonte de energia re- carregável colocada no controlador ou remotamente do controlador (por exemplo, em outras partes do dispositivo de PMPM). O controlador pode ser equipado com um sensor de temperatura para medir a temperatura do meio poroso.

[0057] Embora os dispositivos de PMPM da presente tecnologia te- nham sido descritos primeiramente para medição de parâmetros de meios de cultura e, em particular em relação à medição de tensão d'á- gua no solo, deve-se verificar que os dispositivos de PMPM da presente tecnologia poderiam ser aplicados para medir parâmetros similares em um reservatório, bacia de retenção, cultura interna, lago ou similares.

[0058] Em algumas modalidades, os dispositivos de PMPM da pre- sente tecnologia podem compreender mais do que uma câmara interna que compreende uma solução passível de inchaço de polímero que tem diferentes concentrações de polímero.

INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA

[0059] Todas as referências citadas neste relatório descritivo, e suas referências, são incorporadas a título de referência no presente documento em sua totalidade onde for apropriado para ensinamentos de detalhes adicionais ou alternativos, recursos, e/ou técnica antece- dente.

EQUIVALENTES

[0060] Embora a divulgação tenha sido particularmente mostrada e descrita em referência a modalidades particulares, será verificado que variações do supradivulgados e outros recursos e funções, ou alternati- vas dos mesmos, podem ser combinadas de modo desejável em muitos outros sistemas ou aplicações diferentes. Adicionalmente, várias alter- nativas, modificações, variações ou melhoras presentemente não pre- vistas ou não antecipadas aqui podem ser subsequentemente feitas por aqueles versados na técnica, as quais também são destinadas a serem abrangidas pelas modalidades a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, ca- racterizado pelo fato de que compreende: i) uma porção permeável a líquido que compreende um com- ponente permeável a fluido e uma solução passível de inchaço de polí- mero; ii) uma porção permeável a gás que compreende um compo- nente permeável a gás; em que a porção permeável a líquido está em comunicação operativa com a porção permeável a gás através do componente per- meável a gás; e em que o componente permeável a gás atua como gases de purga a partir do componente permeável a líquido e a solução passível de inchaço de polímero.

2. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compo- nente permeável a gás está em comunicação operativa com o meio po- roso.

3. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em comunicação gasosa com o meio poroso.

4. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás atua como gases de purga capturado em: i) o componente permeável a líquido, ii) a solução passí- vel de inchaço de polímero, ou iii) tanto i) quanto ii).

5. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio poroso é solo.

6. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de meio poroso é tensão d'água no meio po- roso.

7. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de meio poroso é concentração iônica.

8. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a porção permeável a líquido é impermeável a gases.

9. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a porção permeável a líquido é impermeável a ar.

10. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a porção permeável a gás é permeável a gás e impermeável a líquidos.

11. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a porção permeável a gás é permeável a ar e impermeável a líquidos.

12. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em contato com o com- ponente permeável a líquido.

13. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em contato com a so- lução passível de inchaço de polímero.

14. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em contato com o com- ponente permeável a líquido e a solução passível de inchaço de polí- mero.

15. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em comunicação ope- rativa com o componente permeável a líquido.

16. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em comunicação ope- rativa com a solução passível de inchaço de polímero.

17. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás está em comunicação ope- rativa com o componente permeável a líquido e com a solução passível de inchaço de polímero.

18. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a porção permeável a gás é hidrofóbica.

19. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a gás é uma membrana hidrofó- bica.

20. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o componente permeável a líquido é um componente po- roso.

21. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o com- ponente poroso é feito de material hidrofílico poroso.

22. Dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o material hidrofílico poroso é um material de cerâmica.

23. Método para medir um parâmetro de meio poroso, carac- terizado pelo fato de que compreende: a) inserir o dispositivo de medição de parâmetro de meio po- roso, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, em um meio poroso que compreende uma solução de meio poroso; b) permitir que a solução de meio poroso se disperse através do dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso; e c) medir o parâmetro de meio poroso da solução de meio poroso compreendido no dispositivo de medição de parâmetro de meio poroso.