BRPI0804979A2 - process and apparatus for fluid distribution management and apparatus production process - Google Patents
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Abstract
A presente invenção descreve um processo e um aparato para gerenciamento da distribuição de fluidos em diversas estações, visando a redução do consumo de energia elétrica, entre outros benefícios, bem como um processo de produção do aparato.The present invention describes a process and apparatus for managing the distribution of fluids at various stations, aimed at reducing electricity consumption, among other benefits, as well as an apparatus production process.
Description
Relatório Descritivo de Patente de InvençãoPatent Invention Descriptive Report
Processo e Aparato para Gerenciamento de Distribuição deFluidos e Processo de produção do AparatoProcess and Apparatus for Fluid Distribution Management and Apparatus Production Process
Campo da InvençãoField of the Invention
A presente invenção descreve um processo e um aparato paragerenciamento da distribuição de fluidos em diversas estações, visando aredução do consumo de energia elétrica, entre outros benefícios, bem como umprocesso de produção do aparato.The present invention describes a method and apparatus for managing the distribution of fluids in various stations, aimed at reducing electricity consumption, among other benefits, as well as an apparatus production process.
A presente invenção se situa no campo da engenharia, abrangendo, dentreoutras, as áreas de hidráulica, engenharia mecânica, engenharia civil, engenharia deautomação, engenharia elétrica, controle, transporte e dinâmica de fluidos.The present invention is in the field of engineering, covering, among others, the areas of hydraulics, mechanical engineering, civil engineering, automation engineering, electrical engineering, control, transport and fluid dynamics.
Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention
O estado da técnica consiste no provimento de meios para o transportede água em diversas etapas, que incluem: captação, tratamento e distribuiçãode água. Em todas estas etapas, a água é normalmente bombeada entrereservatórios. Na primeira etapa, a de captação, a água em geral escoa porgravidade para um reservatório. A partir deste, a água é bombeada para umoutro reservatório, aonde receberá tratamentos diversos (químico,bacteriológico, etc). A partir deste, a água é bombeada para uma rede dedistribuição que contém essencialmente outros reservatórios, tais como caixasd'água residenciais, estações elevatórias, dentre outros.The state of the art consists in providing means for water transport in several stages, including: water collection, treatment and distribution. At all these steps, water is normally pumped between reservoirs. In the first stage, the abstraction, water usually flows through gravity to a reservoir. From this, the water is pumped to another reservoir, where it will receive various treatments (chemical, bacteriological, etc.). From this, the water is pumped into a distribution network that contains essentially other reservoirs, such as residential water tanks, pumping stations, among others.
Durante o transporte a energia provida pela bomba garante à água umdiferencial de pressão suficiente para que esta consiga alcançar o seureservatório de destino, mesmo que este esteja muito elevado em relação aoreservatório de origem.During transport, the energy provided by the pump ensures that the water has a sufficient pressure differential to reach its destination tank, even if it is very high compared to the original tank.
No caso particular do abastecimento de prédios residenciais, a água,fornecida pela concessionária, é bombeada a partir de um reservatório daconcessionária até atingir as imediações do prédio que pretende abastecer. Omedidor da vazão da água que chega ao prédio (comumente chamado derelógio) é utilizado para computar o valor que a concessionária deverá cobrardo prédio pelos serviços prestados no fornecimento de água. Este medidor devazão representa a fronteira entre a rede de distribuição da concessionária e arede de distribuição interna do prédio.In the particular case of supplying residential buildings, the water supplied by the concessionaire is pumped from a concessionaire reservoir until it reaches the immediate vicinity of the building it intends to supply. The water flow meter that reaches the building (commonly called the clock) is used to compute the amount that the utility will charge the building for water supply services. This devazion meter represents the boundary between the utility's distribution network and the building's internal distribution network.
Assim, a partir do momento em que cruzou o relógio, a água éconsiderada entregue pela concessionária, e a distribuição desta água,internamente ao prédio, cabe à administração do prédio, que usualmente optapela inclusão de outros aparatos de armazenamento de água, tais comocisternas e caixas d'água.Thus, from the moment the watch is crossed, the water is considered delivered by the concessionaire, and the distribution of this water internally within the building is the responsibility of the building management, which usually opt for the inclusion of other water storage apparatus, such as cisterns and Water boxes.
Para o abastecimento interno e transporte entre os diversos aparatos dearmazenamento de água é comum a utilização de bombas hidráulicas. Estasbombas são responsáveis pela elevação da água, por exemplo, das cisternas,até as caixas d'água (em geral as cisternas se situam na base do prédio,enquanto que as caixas d'água se situam no topo do prédio).For internal supply and transportation between the various water storage devices, the use of hydraulic pumps is common. These pumps are responsible for raising water, for example, from cisterns to water tanks (usually the tanks are at the base of the building, while the water tanks are at the top of the building).
Uma vez que a água é bombeada para a caixa dágua, o abastecimentodo prédio passa a ocorrer por gravidade, ou seja, ao abrir uma torneira em,digamos, um apartamento, a água escoa pela tubulação interna do prédio eabastece o referido apartamento.Once the water is pumped into the water tank, the building supplies gravity, that is, when you turn on a faucet in, say, an apartment, the water seeps through the building's internal pipe and supplies the apartment.
Conforme a água vai sendo utilizada, o volume de água na caixa d'águavai diminuindo. Para evitar que ele se esgote, um dispositivo de sensoriamento,(comumente denominados flutuador ou bóia) controla o nível de água na caixad'água, de forma que, toda vez que o nível atinge um determinado valorconsiderado baixo, a bóia, através de um sinal elétrico enviado para a bombadetermina o início da operação de bombeamento.As water is used, the volume of water in the water box decreases. To prevent it from running out, a sensing device (commonly called a float or float) controls the water level in the water tank, so that whenever the level reaches a certain low value, the float, through a electrical signal sent to the pump determines the start of the pumping operation.
A bomba começa a bombear água para a caixa d'água, até que o nível deágua na caixa d'água se restabeleça, atingindo um determinado valor consideradosatisfatório. Neste momento, a bóia determina a parada do funcionamento dabomba.The pump begins to pump water into the water tank until the water level in the water tank is restored to a certain level considered satisfactory. At this time, the float determines to stop the pump operation.
Assim, a bomba opera de forma a procurar manter o nível de água dacaixa d'água sempre dentro de determinados valores confiáveis.Em função da confiabilidade do fornecimento de água, muitos paísesadotaram um sistema de distribuição hidráulica que, internamente aos prédios,inclui o uso de caixas d'água e cisternas.Thus, the pump operates in such a way as to keep the water level of the water tank always within certain reliable values. Due to the reliability of the water supply, many countries have adopted a hydraulic distribution system that, within the buildings, includes the use of water. of water tanks and cisterns.
Ao utilizar este sistema, o usuário final não chega a perceber qualquereventual corte no abastecimento de água porque o reservatório supre ademanda até que o fornecimento se restabeleça.When using this system, the end user does not realize any possible cut in the water supply because the reservoir meets the demand until the supply is restored.
No entanto, o que não fica claro para o usuário é que ele está pagando(e pagando caro) para dispor desta reserva de água. Isto porque, da formacomo a reserva é construída, a bomba responsável pelo bombeamento acabasempre tendo que elevar a água à altura máxima do prédio, qual seja a doreservatório. Na verdade, em muitos casos, o usuário paga mais por manter areserva do que pela água consumida.However, what is not clear to the user is that he is paying (and paying dearly) to have this water reserve. This is because, as the reserve is built, the pump responsible for pumping always has to raise the water to the maximum height of the building, which is the reservoir. In fact, in many cases, the user pays more for maintaining the reserve than for the water consumed.
No âmbito patentário, alguns documentos descrevem métodos degerenciamento de sistemas hidráulicos.In the patent area, some documents describe methods of managing hydraulic systems.
O documento US 4,777,797 descreve um sistema hidráulico, tipicamenteutilizado em tratores agrícolas, que possui como característica principal amanutenção da sucção da bomba de controle objetivando evitar dano à bomba.Possui ainda uma segunda bomba que abastece a primeira em caso de falta defluido. No caso de excesso de fluido de abastecimento, este pode ser utilizadocomo lubrificante e/ou fluido de refrigeração da bomba.US 4,777,797 describes a hydraulic system, typically used in agricultural tractors, which has as its main feature the maintenance of the suction of the control pump in order to prevent damage to the pump. It also has a second pump that supplies the first in case of a lack of fluid. In case of excess supply fluid, it can be used as lubricant and / or pump coolant.
A presente invenção difere desse documento por não possuir qualquercontrole relativo aos níveis de sucção da bomba de controle e por não precisarde uma segunda bomba. Trata-se de um sistema bem mais simples possuindoobjetivos e aplicações completamente distintos, quais sejam, o de reduzir ogasto de energia elétrica para elevar água em instalações prediais.The present invention differs from that document in that it has no control over the suction levels of the control pump and does not require a second pump. It is a much simpler system with completely different objectives and applications, namely to reduce the electricity consumption to raise water in building installations.
O documento US 7,269,944 descreve um sistema hidráulico, tipicamenteutilizado em tratores, que objetiva reaproveitar fluido pressurizado, utilizandopara isto dois acumuladores, que se alternam no acúmulo do referido fluido.US 7,269,944 describes a typically tractor-operated hydraulic system for the purpose of reusing pressurized fluid using two accumulators which alternate in the accumulation of said fluid.
A presente invenção difere desse documento por otimizar a utilização daenergia potencial gravitacional dos fluidos de forma a fornecer a cada quantidadede fluido apenas a energia potencial gravitacional que este necessita parachegar ao seu destino.The present invention differs from that document in that it optimizes the use of the gravitational potential energy of fluids so as to provide each fluid quantity with only the gravitational potential energy it needs to reach its destination.
O documento US 7,089,733 descreve um sistema de controle hidráulicoque utiliza sensores elétricos para detectar valores de pressão em umatubulação e a partir dessas informações uma válvula conectada a umreservatório e à tubulação atua de modo a reduzir ou aumentar a pressãodetectada previamente.US 7,089,733 describes a hydraulic control system which uses electrical sensors to detect pressure values in a pipe and from this information a valve connected to a reservoir and pipe acts to reduce or increase the previously detected pressure.
A presente invenção difere desse documento por otimizar a utilização daenergia potencial gravitacional de armazenamento dos fluidos de forma afornecer a cada quantidade de fluido apenas a energia potencial gravitacionalque este necessita para chegar ao seu destino.The present invention differs from that document in that it optimizes the use of gravitational potential fluid storage energy so as to provide each amount of fluid with only the gravitational potential energy it needs to reach its destination.
O documento US 6,065,288 descreve um sistema hidráulico que objetiva obombeamento bidirecional de fluido e prove um arranjo de válvulas para estafinalidade. A presente invenção difere desse documento por não utilizar e nemdesejar qualquer bombeamento bidirecional de fluido.US 6,065,288 describes a hydraulic system that aims at bi-directional fluid masking and provides a valve arrangement for stiffness. The present invention differs from that document in that it does not utilize or desire any bi-directional fluid pumping.
O documento US 4,463,558 descreve um sistema hidráulico desensoriamento de carregamento. A presente invenção difere desse documentopor não necessitar sensoriar ou monitorar carregamentos. Em verdade, operapreferencialmente sem qualquer sensor de pressão, temperatura oucarregamento. Trata-se de um sistema bem simples, que objetiva a redução degasto de energia elétrica para elevar água em instalações prediais.US 4,463,558 discloses a loading de-damping hydraulic system. The present invention differs from that document in that it does not need to sense or monitor shipments. In fact, it operates preferably without any pressure, temperature or load sensors. This is a very simple system, which aims to reduce the energy loss to raise water in building installations.
Do que se depreende da literatura pesquisada não foram encontradosdocumentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção,de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventivafrente ao estado da técnica.From what can be inferred from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in front of the state of the art.
Sumário da InvençãoSummary of the Invention
Em um primeiro aspecto a presente invenção prove um processo capazde gerenciar o trabalho realizado por uma ou mais bombas para distribuição defluidos em uma ou mais estações.É um objeto da presente invenção, um processo de gerenciamento dotrabalho de uma bomba compreendendo as etapas de:In a first aspect the present invention provides a process capable of managing the work performed by one or more defluent dispensing pumps at one or more stations. It is an object of the present invention, a pump work management process comprising the steps of:
a) enviar, através de um sistema de bombeamento, o fluido para um oumais reservatórios, que se situam fisicamente acima das estações dedistribuição; e(a) send, by means of a pumping system, the fluid to one or more reservoirs, which are physically above the distribution stations; and
b) distribuir o fluido para as estações de distribuição;b) distribute the fluid to the distribution stations;
onde cada reservatório do item (a) é disposto de forma a minimizar aenergia potencial gravitacional de armazenamento do fluido que abastece aestação de distribuição do item (b).where each reservoir of item (a) is arranged to minimize the gravitational potential energy storage fluid that supplies the distribution station of item (b).
Em uma realização preferencial, o processo de gerenciamentocompreende as etapas de:In a preferred embodiment, the management process comprises the steps of:
a) enviar o fluido para um ou mais reservatórios localizados fisicamenteacima das estações de distribuição;a) send the fluid to one or more reservoirs physically located above the dispensing stations;
b) alocar uma quantidade de fluido armazenada para cada conjunto deestações de distribuição;b) allocate a quantity of fluid stored for each set of distribution stations;
c) distribuir o fluido para as estações de distribuição;c) distribute the fluid to the distribution stations;
Em uma segunda realização preferencial, o processo compreende asetapas de:In a second preferred embodiment, the process comprises the steps of:
a) enviar o fluido para um reservatório ou para um conjunto dereservatórios fechados hermeticamente, dispostos de forma a minimizar aenergia potencial gravitacional de armazenamento do fluido que abastece cadaestação de distribuição; e(a) send the fluid to a hermetically sealed reservoir or reservoir assembly arranged to minimize the gravitational potential storage energy of the fluid supplying each distribution station; and
b) distribuir o fluido para as estações de distribuição;b) distribute the fluid to the distribution stations;
onde o interior do reservatório fechado opera preferencialmente empressão superior à pressão externa.where the interior of the closed reservoir preferably operates at higher than external pressure.
Em um segundo aspecto da presente invenção, é provido um aparatocapaz de gerenciar o trabalho efetuado por bombas para a distribuição defluidos.In a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus capable of managing the work done by pumps for the flow distribution.
É um objeto da presente invenção, um aparato de gerenciamento de umsistema de distribuição de fluidos compreendendo:a) meios para armazenar o fluido, onde o armazenamento dofluido é realizado em um reservatório que suporta um valor depressão superior à pressão externa e que se conecta com outrosreservatórios em alturas distintas prescindindo da necessidade deválvulas interligando-os e que uma vez que o fluido entre em umreservatório, está definida a estação de distribuição à que ele sedestina;It is an object of the present invention, a fluid dispensing system management apparatus comprising: a) means for storing fluid, where fluid storage is carried out in a reservoir that supports a depression value greater than external pressure and which connects with other reservoirs at different heights without the need for valves interconnecting them and that once the fluid enters a reservoir, the distribution station to which it is located is defined;
b) meios para bombeamento do fluido até os meios paraarmazenar o fluido;b) means for pumping fluid to the means for storing fluid;
c) meios para suportar um conjunto de reservatórios dispostosverticalmente; ec) means for supporting a vertically arranged reservoir assembly; and
d) meios para interligar sem a utilização de válvulas um conjuntode reservatórios dispostos verticalmente.d) means for seamlessly interconnecting a vertically arranged reservoir assembly.
Em uma realização preferencial, o armazenamento é realizado em umvaso de pressão, o bombeamento é realizado por uma bomba, os meios parasuportar o conjunto de vasos de pressão empilhados são estruturas deconcreto e os meios para interligar os vasos de pressão são tubos hidráulicos.In a preferred embodiment, storage is carried out in a pressure vessel, pumping is performed by a pump, the means for supporting the stacked pressure vessel assembly are deconcrete structures and the means for interconnecting the pressure vessels are hydraulic tubes.
Em um terceiro aspecto a presente invenção proporciona um processode fabricação do aparato, que pode ser realizado a partir de estruturas novasou adaptado a estruturas existentes.In a third aspect the present invention provides an apparatus manufacturing process which can be performed from new structures or adapted to existing structures.
É portanto um objeto da presente invenção um processo de produção deum aparato compreendendo as etapas de:It is therefore an object of the present invention a process for producing an apparatus comprising the steps of:
a) Dispor verticalmente os meios para armazenar o fluido;(a) arranging the means for storing the fluid vertically;
b) Conectar os meios para armazenar o fluido através de um ou maistubos substancialmente verticais, preferencialmente prescindindo douso de sensores, medidores, reguladores, válvulas ou atuadores;b) Connect the means for storing fluid through one or substantially vertical maistubes, preferably without the need for sensors, gauges, regulators, valves or actuators;
c) Conectar os meios para armazenar o fluido aos meios debombeamento de fluido;c) Connecting the fluid storage means to the fluid pumping means;
Em uma realização preferencial, os meios de armazenamento de fluidosão vasos de pressão dispostos verticalmente sobre uma estrutura metálica,localizada fisicamente sobre a cisterna do prédio e sobre a bomba. A bombabombeia o fluido da cisterna para os diferentes vasos de pressão, localizados umsobre o outro. Este arranjo tende a reduzir significativamente a perda de cargado sistema, uma vez que se reduz o número de elementos de perda de carga,tais como joelhos, além de minimizar as distâncias desnecessariamentepercorridas pelo fluido.In a preferred embodiment, the fluid storage means are pressure vessels arranged vertically on a metal frame, physically located over the building cistern and over the pump. The pump pumps the fluid from the cistern to the different pressure vessels located above each other. This arrangement tends to significantly reduce the loss of system load as it reduces the number of pressure drop elements such as knees and minimizes the unnecessarily fluid distances.
Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizadospelos versados na arte e serão descritos em detalhes suficientes para suareprodução na descrição a seguir.These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and will be described in sufficient detail for their production in the following description.
Breve Descrição das FigurasBrief Description of the Figures
A figura 1 apresenta um exemplo de arranjo de gerenciamento dedistribuição de fluidos, onde (A) representa um prédio; (B) representa umabomba; (C) representa um relógio; (h) representa a diferença de altura ou nívelentre a entrada de água da concessionária e a torneira.Figure 1 presents an example of a fluid distribution management arrangement, where (A) represents a building; (B) represents a pump; (C) represents a clock; (h) represents the difference in height or level between the utility water inlet and the tap.
A figura 2 apresenta um exemplo de arranjo de gerenciamento dedistribuição de fluidos, onde (D) representa uma caixa d'água; (B) representauma bomba; (C) representa um relógio; (E) representa uma Cisterna (opcional);(h) representa a diferença de altura ou nível entre a entrada de água daconcessionária e a torneira.Figure 2 presents an example of a fluid distribution management arrangement, where (D) represents a water tank; (B) represents a bomb; (C) represents a clock; (E) represents a Cistern (optional), (h) represents the difference in height or level between the concessionaire's water inlet and the tap.
A figura 3 apresenta um exemplo de arranjo de gerenciamento dedistribuição de fluidos, onde (D) representa uma caixa d'água; (B) representauma bomba; (C) representa um relógio; (E) representa uma Cisterna (opcional);(h) representa a diferença de altura ou nível entre a entrada de água daconcessionária e a torneira; (H) representa a diferença de altura ou nível entrea entrada de água da concessionária e a caixa d'água.Figure 3 presents an example of a fluid distribution management arrangement, where (D) represents a water tank; (B) represents a bomb; (C) represents a clock; (E) represents a Cistern (optional): (h) represents the difference in height or level between the water supply of the concessionaire and the tap; (H) represents the difference in height or level between the utility's water inlet and the water tank.
A figura 4 apresenta um exemplo de arranjo de gerenciamento dedistribuição de fluidos, onde (D) representa uma caixa d'água; (B) representauma bomba; (C) representa um relógio; (h) representa a diferença de altura ounível entre a entrada de água da concessionária e a torneira; (H) representa adiferença de altura ou nível entre a entrada de água da concessionária e acaixa d'água.Figure 4 presents an example of a fluid distribution management arrangement, where (D) represents a water tank; (B) represents a bomb; (C) represents a clock; (h) represents the difference in height between the utility water inlet and the tap; (H) represents the difference in height or level between the utility water intake and the water level.
A figura 5 apresenta um arranjo aonde diversos vasos de pressão,dispostos um sobre o outro, conseguem armazenar fluido para abastecer asestações de distribuição do diversos pavimentos, onde (B) representa umabomba; (J) representa um vaso de pressão; (K) representa um vaso de pressãodisposto sobre (J);Figure 5 shows an arrangement in which several pressure vessels disposed one above the other can store fluid to supply the distribution stations of the various floors, where (B) represents a pump; (J) represents a pressure vessel; (K) represents a pressure vessel disposed on (J);
A figura 6 apresenta um arranjo aonde diversos vasos de pressão,dispostos um sobre o outro, conseguem armazenar fluido para abastecer asestações de distribuição do diversos pavimentos, onde (B) representa umabomba; (J) representa um vaso de pressão; (K) representa um vaso de pressãodisposto sobre (J); (h) representa a diferença de altura ou nível entre a bomba(B) e o vaso de pressão (J); (H) representa a diferença de altura ou nível entrea bomba (B) e o vaso de pressão (K); (S) representa a estrutura metálica quesuporta os vasos de pressão verticalmente dispostos.Figure 6 shows an arrangement in which several pressure vessels disposed one above the other can store fluid to supply the distribution stations of the various floors, where (B) represents a pump; (J) represents a pressure vessel; (K) represents a pressure vessel disposed on (J); (h) represents the difference in height or level between the pump (B) and the pressure vessel (J); (H) represents the difference in height or level between the pump (B) and the pressure vessel (K); (S) represents the metal structure that supports the vertically arranged pressure vessels.
Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention
Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar umadas inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, oescopo da mesma.The examples shown herein are intended solely to exemplify one of the numerous ways of carrying out the invention, but without limitation, the scope thereof.
O problema técnico que a presente invenção busca resolver é o detransportar fluidos consumindo menos energia, com conseqüente redução nocusto do transporte. Há um desperdício desnecessário de energia associado àsinterfaces dos reservatórios.The technical problem that the present invention seeks to solve is the deportation of fluids consuming less energy, with consequent noiceable reduction of transport. There is an unnecessary waste of energy associated with reservoir interfaces.
ReservatórioReservoir
O reservatório fechado hermeticamente é um reservatório capaz desuportar uma pressão interna maior que a pressão externa. Exemplos dereservatórios úteis incluem, sem limitações reservatórios feitos de concreto,plástico, resinas, etc, como por exemplo vasos de pressão comumenteencontradas na indústria.Opcionalmente, os vasos de pressão podem ser substituídos por umarranjo que contém caixas dágua dotadas de válvulas para regular a entradade água.The hermetically sealed reservoir is a reservoir capable of supporting an internal pressure greater than the external pressure. Examples of useful reservoirs include, without limitation, reservoirs made of concrete, plastics, resins, etc., such as pressure vessels commonly found in industry. Optionally, pressure vessels may be replaced by an arrangement containing water boxes with valves to regulate the inlet. Water.
FluidoFluid
O fluido a ser transportado e distribuído é escolhido do grupo quecompreende, sem limitações, líquidos como água, insumos químicos, gasesliqüefeitos e combinações dos mesmos.The fluid to be transported and distributed is chosen from the group which comprises, without limitation, liquids such as water, chemical inputs, liquid gases and combinations thereof.
Processo de gerenciamento do trabalho de uma bombaPump work management process
O processo de gerenciamento da presente invenção compreende asetapas de:The management process of the present invention comprises the steps of:
a) enviar, através de um sistema de bombeamento, o fluido para um oumais reservatórios, que se situam fisicamente acima das estações dedistribuição; e(a) send, by means of a pumping system, the fluid to one or more reservoirs, which are physically above the distribution stations; and
b) distribuir o fluido para as estações de distribuição;b) distribute the fluid to the distribution stations;
onde cada reservatório do item (a) é disposto de forma a minimizar aenergia potencial gravitacional de armazenamento do fluido que abastece aestação de distribuição do item (b).where each reservoir of item (a) is arranged to minimize the gravitational potential energy storage fluid that supplies the distribution station of item (b).
O processo descrito acima pode ser realizado de diversas formasdiferentes. Exemplos não limitantes dessas formas alternativas estão listadosabaixo.The process described above can be performed in several different ways. Non-limiting examples of these alternative forms are listed below.
Uma forma preferencial de execução é um processo dé gerenciamentocompreendendo as etapas de:A preferred form of execution is a management process comprising the steps of:
a) enviar o fluido para um ou mais reservatórios localizados fisicamenteacima das estações de distribuição;a) send the fluid to one or more reservoirs physically located above the dispensing stations;
b) alocar uma quantidade de fluido armazenada para cada conjunto deestações de distribuição;b) allocate a quantity of fluid stored for each set of distribution stations;
c) distribuir o fluido para as estações de distribuição;c) distribute the fluid to the distribution stations;
Em uma segunda realização preferencial, o processo compreende asetapas de:In a second preferred embodiment, the process comprises the steps of:
a) enviar o fluido para um reservatório ou para um conjunto dereservatórios fechados hermeticamente, dispostos de forma a minimizar aenergia potencial gravitacional de armazenamento do fluido que abastece cadaestação de distribuição; e(a) send the fluid to a hermetically sealed reservoir or reservoir assembly arranged to minimize the gravitational potential storage energy of the fluid supplying each distribution station; and
b) distribuir o fluido para as estações de distribuição;b) distribute the fluid to the distribution stations;
onde o interior do reservatório fechado opera preferencialmente empressão superior à pressão externa.where the interior of the closed reservoir preferably operates at higher than external pressure.
O envio do fluido é realizado por uma ou mais bombas e as estações dedistribuição são estações que dão acesso aos fluidos como, por exemplo,chuveiros, torneiras e válvulas residenciais e/ou industriais.Fluid is shipped by one or more pumps, and distribution stations are stations that provide access to fluids such as residential and / or industrial showers, taps, and valves.
Aparato de gerenciamentoManagement apparatus
O aparato de acordo com a presente invenção é um aparato quecompreende:The apparatus according to the present invention is an apparatus comprising:
a) meios para armazenar o fluido, onde o armazenamento dofluido é realizado em um reservatório que suporta um valor depressão superior à pressão externa e que se conecta com outrosreservatórios em alturas distintas prescindindo da necessidade deválvulas interligando-os e que uma vez que o fluido entre em umreservatório, está definida a estação de distribuição à que ele sedestina;a) means for storing the fluid, where fluid storage is performed in a reservoir that supports a depression value greater than external pressure and which connects with other reservoirs at different times without the need for valves interconnecting them and that once the fluid enters in a reservoir, the distribution station to which he sedestin is defined;
b) meios para bombeamento do fluido até os meios paraarmazenar o fluido;b) means for pumping fluid to the means for storing fluid;
c) meios para suportar um conjunto de reservatórios dispostosverticalmente; ec) means for supporting a vertically arranged reservoir assembly; and
d) meios para interligar sem a utilização de válvulas um conjuntode reservatórios dispostos verticalmente.d) means for seamlessly interconnecting a vertically arranged reservoir assembly.
Em uma realização preferencial, o armazenamento é realizado emum vaso de pressão, o bombeamento é realizado por uma bomba, osmeios para suportar o conjunto de vasos de pressão empilhados é umaestrutura de concreto e os meios para interligar os vasos de pressão sãotubos hidráulicos.In a preferred embodiment, storage is carried out in a pressure vessel, pumping is performed by a pump, means for supporting the stacked pressure vessel assembly is a concrete structure and the means for interconnecting the pressure vessels are hydraulic pipes.
Os meios de armazenamento do item a) são conforme descritosanteriormente no item reservatórios.Os meios de bombeamento adequados incluem, sem limitações, uma ouuma pluralidade de bombas, de qualquer tipo conhecido do estado da técnica.The storage means of item a) are as described above in the reservoirs item. Suitable pumping means include, without limitation, one or a plurality of pumps of any kind known in the prior art.
Dentro de cada reservatório pode opcionalmente haver um sensor denível (bóia ou flutuador) que determina a partida e parada das bombas.Inside each reservoir there may optionally be a level sensor (float or float) that determines the starting and stopping of the pumps.
Adicionalmente, de forma a evitar o consumo de energia elétrica nohorário de pico, o sistema pode completar todos os reservatórios nos horáriosem que houver maior oferta de energia elétrica, evitando assim que as bombaspartam nos horários de pico e que procurem sempre partir em horários maisconvenientes do ponto de vista energético, notadamente nos horáriosconhecidos como sendo os de tarifas mais baratas, tais como a conhecidatarifa diferenciada'. Este gerenciamento do uso da energia elétrica acarreta emum melhor uso da rede elétrica, gerando maior confiabilidade no sistemaelétrico e reduzindo, em muitos casos, os gastos globais com energia elétrica.In addition, in order to avoid peak hour electricity consumption, the system can complete all reservoirs at peak times, thus preventing pumps from departing at peak times and always seeking to depart at more convenient times. from an energy point of view, notably at times known as cheaper fares, such as the This management of electricity use results in better use of the electricity grid, generating greater reliability in the electricity system and reducing, in many cases, the overall expenses with electricity.
O reservatório pode compreender meios para filtragem, como porexemplos filtros conhecidos do estado da técnica, como por exemplo filtro decompostos de organoclorados.The reservoir may comprise filtering means, such as known prior art filters, such as decomposed organochlorine filters.
Processo de Produção do AparatoApparatus Production Process
O aparato da presente invenção pode ser produzido a partir deestruturas novas ou adaptado a estruturas pré-existentes.The apparatus of the present invention may be made from new structures or adapted to pre-existing structures.
Um exemplo de um processo de produção de materiais a partir deestruturas novas compreende as etapas de:An example of a process of producing materials from new structures comprises the steps of:
a) Dispor verticalmente os meios para armazenar o fluido;(a) arranging the means for storing the fluid vertically;
b) Conectar os meios para armazenar o fluido através de um ou maistubos substancialmente verticais, preferencialmente prescindindo douso de sensores, medidores, reguladores, válvulas ou atuadores;b) Connect the means for storing fluid through one or substantially vertical maistubes, preferably without the need for sensors, gauges, regulators, valves or actuators;
c) Conectar os meios para armazenar o fluido aos meios debombeamento de fluido;c) Connecting the fluid storage means to the fluid pumping means;
Em uma realização preferencial, os meios de armazenamento de fluidosão vasos de pressão dispostos verticalmente sobre uma estrutura metálica,localizada fisicamente sobre a cisterna do prédio e sobre a bomba. A bombabombeia o fluido da cisterna para os diferentes vasos de pressão, localizados umsobre o outro. Este arranjo tende a reduzir significativamente a perda de cargado sistema, uma vez que se reduz o número de elementos de perda de carga,tais como joelhos, além de minimizar as distâncias desnecessariamentepercorridas pelo fluido.In a preferred embodiment, the fluid storage means are pressure vessels arranged vertically on a metal frame, physically located over the building cistern and over the pump. The pump pumps the fluid from the cistern to the different pressure vessels located above each other. This arrangement tends to significantly reduce the loss of system load as it reduces the number of pressure drop elements such as knees and minimizes the unnecessarily fluid distances.
Um exemplo de implementação possível deste aparato é demonstradonas figuras 5 e 6. Vale ainda ressaltar que há diversas implementações possíveispara o referido aparato, o importante é que ele atue de forma a que a água queestá sendo consumida em uma torneira não precise ser necessariamentearmazenada em um local excessivamente elevado em relação à esta torneira.An example of a possible implementation of this apparatus is shown in figures 5 and 6. It is also noteworthy that there are several possible implementations for this apparatus, the important thing is that it acts in such a way that the water that is being consumed in a tap does not necessarily have to be stored in a excessively high relative to this tap.
Como se pode concluir do acima exposto, o objetivo deste novo aparatoé o de minimizar o consumo de energia elétrica percebido pela bomba e é,preferencialmente, acoplado à disposição dos reservatórios, que aqui sãoilustrados como vasos de pressão dispostos verticalmente em uma estruturaque se assemelha a uma torre. Visando a minimização da perda de carga atorre é disposta sobre a bomba, que bombeia a água verticalmente,minimizando assim o número de joelhos e demais elementos hidráulicosresponsáveis por eventuais perdas de carga.As can be concluded from the above, the purpose of this new apparatus is to minimize the perceived electricity consumption of the pump and is preferably coupled to the arrangement of reservoirs, which are illustrated here as pressure vessels arranged vertically in a structure resembling a a tower. Aiming at minimizing the pressure drop it is placed on the pump, which pumps the water vertically, thus minimizing the number of knees and other hydraulic elements responsible for any pressure drop.
Em tese, este novo arranjo deve proporcionar uma redução de 50% dosgastos com energia elétrica associados ao armazenamento de água emreservatórios.In theory, this new arrangement should provide a 50% reduction in the electrical energy costs associated with water storage in reservoirs.
Exemplo 1Example 1
Um prédio de quinze pavimentes, sendo onze residenciais (e os demaisocupados por garagem, portaria e área de lazer), possui uma caixa d'água quese localiza a aproximadamente 45 metros acima da tubulação por onde chegao fornecimento de água do prédio. Este prédio consome mais de 3000 metroscúbicos de água por mês, o que representa uma média de 100 metros cúbicosde água por dia.A building of fifteen floors, eleven residential (and the others occupied by garage, concierge and leisure area), has a water tank that is located approximately 45 meters above the pipe through which I get the building's water supply. This building consumes over 3000 cubic meters of water per month, which represents an average of 100 cubic meters of water per day.
Considerando que a densidade da água é de aproximadamente 1tonelada por metro cúbico, e que a aceleração da gravidade é deaproximadamente 10 m/s2, o consumo de energia diário para elevar estas 100toneladas de água à uma altura de 45 metros é dado por:Considering that the density of water is approximately 1 ton per cubic meter, and the acceleration of gravity is approximately 10 m / s2, the daily energy consumption to raise these 100 tons of water to a height of 45 meters is given by:
Energia = massa x gravidade x alturaEnergy = mass x gravity x height
Energia = 105 [kg] x 10 [m/s2] x 45 [m]Energy = 105 [kg] x 10 [m / s2] x 45 [m]
Energia = 45.106 Joule = 45 MJEnergy = 45,106 Joule = 45 MJ
Como é sabido que: 1 kwh = 3.6 MJAs is known: 1 kwh = 3.6 MJ
Temos que a energia utilizada para elevar diariamente 100 toneladas deágua a uma altura de 45 metros é equivalente a:We have the energy used to raise 100 tons of water daily to a height of 45 meters is equivalent to:
Energia = 45 [MJ] = 45 [MJ] + 3.6 [Kwh/MJ] = 12.5 KwhEnergy = 45 [MJ] = 45 [MJ] + 3.6 [Kwh / MJ] = 12.5 Kwh
É sabido que este mesmo prédio consome aproximadamente 530kwh deenergia elétrica por mês e que em função do seu consumo, sua conta de luz éda ordem de R$6.700,00 (seis mil e setecentos reais). Assim, para esta faixade consumo o valor do kwh é da ordem de R$13,00/kwh (treze reais porKiloWattHora). Ou seja, a energia para elevar 100 toneladas de água a umaaltura de 45 metros custa diariamente ao condomínio um valor de:It is well known that this same building consumes approximately 530kwh of electrical energy per month and that, due to its consumption, its electricity bill is around R $ 6,700.00 (six thousand seven hundred reais). Thus, for this consumption range the value of kwh is on the order of R $ 13.00 / kwh (thirteen reais per KiloWattHora). That is, the energy to raise 100 tons of water to a height of 45 meters daily costs the condominium a value of:
Custo diário = 13 [R$/kwh] x 12.5 [kwh] = R$ 162,50 / diaDaily Cost = 13 [$ / kwh] x 12.5 [kwh] = $ 162.50 / day
O que resulta no mês, um gasto deCusto mensal = Custo diário x 30 = 162,50 [R$/dia] x 30 [dias] = R$ 4.875,00What results in the month, an expense ofMonth Cost = Daily Cost x 30 = 162.50 [$ / Day] x 30 [Days] = $ 4,875
Ou seja, a principio, desconsiderando perdas de carga e outros fatoreshidráulicos, aproximadamente 70% da conta de luz gasta pelo prédio refere-seao consumo de energia elétrica para elevar diariamente 100 toneladas de água auma altura de 45 metros.That is, at first, disregarding pressure losses and other hydraulic factors, approximately 70% of the building's electricity bill refers to the consumption of electricity to raise 100 tons of water daily to a height of 45 meters.
O exemplo acima apresentado objetiva demonstrar que o gasto queenvolve o bombeamento de água é significativo, podendo corresponder a maisda metade da conta de luz de um prédio, conforme indicado no exemplo acima.The above example aims to demonstrate that the expense of water pumping is significant and may correspond to more than half of a building's electricity bill, as indicated in the example above.
Conforme dito anteriormente, a presente invenção decide resolver esseproblema por perceber que este desperdício representa um gasto excessivo deenergia elétrica e que, considerando-se o elevado número de prédios quecontêm caixas d'água, a redução do consumo global deverá ser muitosignificativa.As stated above, the present invention decides to solve this problem by realizing that this waste represents an excessive expense of electrical energy and that, considering the large number of buildings that contain water tanks, the reduction in overall consumption should be very significant.
Em uma realização preferencial, a bomba parte elevando água atravésde um tubo vertical que atende a diversos vasos de pressão dispostosverticalmente. Através deste tubo, os vasos de pressão vão sendo preenchidospor fluido. A entrada de fluido se dá por cima, de forma a que o ar presente novaso de pressão possa sair conforme entra fluido no referido vaso de pressão.In a preferred embodiment, the pump departs by raising water through a vertical pipe that serves several vertically arranged pressure vessels. Through this tube, the pressure vessels are filled with fluid. The fluid inlet is from above so that the present new pressure air can come out as fluid enters said pressure vessel.
Nesta realização, a saída de fluido do vaso de pressão se dá por baixo,de forma a que não saia ar pela tubulação que atende às torneiras, chuveiros edemais estações de distribuições. Os vasos de pressão são dispostos de formaa que haja sempre uma pressão mínima na tubulação que atende a estação dedistribuição. Neste sentido, recomenda-se posicionar o vaso de pressão algunsmetros acima das estações de distribuição.In this embodiment, the outflow of fluid from the pressure vessel is from below, so that no air escapes through the piping that serves the taps, showers and dispensing stations. The pressure vessels are arranged so that there is always a minimum pressure in the piping that serves the distribution station. In this sense, it is recommended to position the pressure vessel a few meters above the distribution stations.
A bomba vai enchendo todos os vasos de pressão até que um sensor novaso de pressão mais superior informa que todos os demais já estãopreenchidos. Neste momento a bomba para seu funcionamento e o fluidopassa a escoar por gravidade, atendendo às diversas estações de distribuição.The pump will fill all pressure vessels until a new higher pressure sensor informs that all others are already filled. At this moment the pump for its operation and the fluid starts to flow by gravity, attending the several distribution stations.
Conforme dito anteriormente, o gerenciamento da bomba pode levar emconsideração o uso de horários preferenciais, como por exemplo os de tarifadiferenciada, evitando assim o consumo de energia elétrica nos horários depico de demanda de energia elétrica.Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados epoderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outrosvariantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.As stated earlier, pump management can take into consideration the use of preferential schedules, such as differentiated tariffs, thus avoiding the consumption of electricity during peak demand times. Those skilled in the art will appreciate the knowledge presented herein and may reproduce the invention in the embodiments set forth and in other embodiments within the scope of the appended claims.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0804979 BRPI0804979A2 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | process and apparatus for fluid distribution management and apparatus production process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0804979 BRPI0804979A2 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | process and apparatus for fluid distribution management and apparatus production process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0804979A2 true BRPI0804979A2 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=42352845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0804979 BRPI0804979A2 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | process and apparatus for fluid distribution management and apparatus production process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0804979A2 (en) |
-
2008
- 2008-11-19 BR BRPI0804979 patent/BRPI0804979A2/en not_active IP Right Cessation
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