BRPI1104663A2 - medidor de precisço para fluxos reduzidos - Google Patents
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Abstract
MEDIDOR DE PRECISçO PARA FLUXOS REDUZIDOS, comprende um bloco de registro (a) um bloco eletrônico (b) e um bloco de comunicação (c) subdividido em um sub-bloco transmissor (c1) e um sub-bloco receptor (c2). O bloco de registro é conectado a um tubo de registro (2) intercalado no duto do fluído a ser medido e apresenta uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída de seção circular e uma parte central com achatamento que provê uma área de medição com um valor adequado e homogeneidade do fluxo magnético (B). O bloco de registro (a) inclui um eletroímã (3) constituído por uma bobina (4), uma canga (5) de formato quase toroidal e duas peças polares separadas (6) que, dispostas como uma continuação dela, apresentam uma parte curvada e extremidades arredondadas. O bloco eletrônico (b) consiste em um microprocessador (8) programável ligado a um gerador (9) do fluxo magnético (B) e uma tela (10) para qual é enviada a medição do sinal de voltagem (E) proveniente dos eletrodos (11) que é previamente amplificada por um amplificador diferencial (12). O microprocessador (8) gera uma série de pulsos quadrados bipolares transformados em pulsos de corrente por um amplificador de corrente (13) que alimenta a bobina (4) do eletroímã (3) que, por sua vez, gera pulsos de fluxo magnético (B) alternado. O sub-bloco transmissor (c1) é constituído por um transceptor de alta frequência de radiofrequência ligado ao microprocessador (8) e envia os dados medidos ao sub-bloco receptor (c2) que também apresenta um transceptor com uma porta USB.
Description
MEDIDOR DE PRECISÃO PARA FLUXOS REDUZIDOS A presente invenção diz respeito a um medidor de precisão para fluxos
reduzidos.
Para tornar a presente invenção mais compreensível de maneira que a mesma possa ser posta em prática com facilidade, uma modalidade preferida de sua realização será descrita com precisão nos parágrafos a seguir. A dita descrição é complementada com desenhos esquemáticos que permitem exemplificar a invenção sem que tal descrição e esquemas possam ser considerados de forma alguma como Iimitativos do alcance da invenção. Os componentes referenciados poderão ser selecionados entre diversos equivalentes sem se afastar dos princípios da presente invenção, estabelecidos nesta descrição. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Considerando o aumento da conscientização de que água não é um recurso renovável e que o abastecimento de água potável implica grandes investimentos no tratamento e distribuição, é cada vez maior o número das cidades do nosso país que se valem do serviço de medição do fluxo.
Isso faz com que uma parte dos custos de extração, tratamento e distribuição seja distribuída de uma maneira mais eqüitativa toda vez que é paga em função do consumo real.
Por outro lado, o fato de o custo do serviço estar diretamente ligado ao uso racional do fluxo assim como ao investimento necessário em conservação e manutenção das instalações domiciliares permite que cada usuário tome precauções necessárias para garantir que os valores correspondentes a canos quebrados, defeitos de fechamento, torneiras adulteradas não tenham reflexo na conta paga.
A medição do consumo não é nada inovadora em nível mundial e não há necessidade de se deslocar até a Europa para constatar o uso de medidores domiciliares já que basta cruzar o Rio da Prata para descobrir que a República Oriental do Uruguai aplica a medição do consumo há mais de cinqüenta anos.
Possivelmente foi a epidemia de febre amarela que levou o então presidente Sarmiento a enfrentar o abastecimento de água potável e serviços de esgoto na cidade de Buenos Aires, determinando que estes serviços fossem oferecidos antes do que no resto dos países, e considerara-se que as dificuldades de realizar a medição do consumo individual permitiam ignorá-la, rateando os gastos entre todos os habitantes.
ι
A estação de tratamento San Martin localizada na região de Palermo foi concebida pensando no futuro e as ampliações e modernizações sucessivas tornaram-na a segunda maior estação do mundo em capacidade de tratamento, posição que manteve até quase o fim do século XX.
Esta capacidade de tratamento e o suprimento de água aparentemente inesgotável que se observava nos rios Uruguai, Paraná e da Prata, levaram o consumo de água na cidade de Buenos Aires medido por habitante e por dia a ser superior a 679 litros enquanto nas cidades do velho mundo, Londres, por exemplo, o mesmo era apenas levemente superior a 370 litros.
Já nas cidades do interior a situação é diferente visto que é comum que o abastecimento de água fique nas mãos de cooperativas que usam o serviço de medição para cobrar de seus clientes.
Nestes casos, as empresas que suprem o fluído, usam medidores do tipo mecânico que não são adequados para determinar com exatidão o volume consumido.
Enquanto a medição do consumo domiciliar é de extrema importância, esta não é a única aplicação do medidor de fluxos reduzidos, revelado pela presente invenção.
De fato, considerando que há erros de leitura que se dão quando se medem os volumes baixos tais como - conforme dito anteriormente - volumes do consumo domiciliar de água potável, volumes de produtos a serem pulverizados, volumes a serem incorporados a certas misturas, etc., e considerando que, no caso de consumo pequeno, o registro realizado com medidores da arte anterior fica inexato, acredita-se que a invenção proposta contará com a aceitação imediata por
ι
parte das empresas distribuidoras e indústrias químicas, para citar apenas alguns exemplos.
As diferenças de registro obtidas com os medidores da arte anterior se traduzem em injustiças no momento da cobrança ou em desperdício do material pulverizado ou até em alteração das formulações, etc.
No caso em que a medição é relevante para a cobrança, uma leitura como a que se obtém com o medidor proposto não apenas evitará qualquer injustiça, mas também reclamações. Nestes casos, o custo administrativo de atender as reclamações dos
usuários é somado ao de reverter a imagem negativa que isso provoca. Isto afeta a análise de custos a médio prazo e tem impacto sobre os resultados econômicos de uma empresa. DESCRIÇÃO: Basicamente, a presente invenção consiste em um medidor de precisão para fluxos reduzidos que compreende um corpo que abriga um bloco de registro, um bloco eletrônico e um sub-bloco transmissor de um bloco de comunicação. O invento é completado com um sub-bloco receptor do dito bloco de comunicação que se encontra separado e permite receber de forma remota as leituras obtidas pelos outros componentes. DESENHOS:
Para compreender melhor o objeto da presente invenção, Figura 1 é uma vista em perspectiva do imã, bobina, canga, peças polares e tubo de registro.
Figura 2 é um diagrama de blocos que representam os três blocos que compõem o medidor revelado pela presente invenção.
Figura 3 é uma vista em perspectiva de um tubo de registro enquanto Figura 4 é um diagrama do circuito eletrônico que detalha os diferentes componentes ligados.
Figura 5 é uma vista em perspectiva da canga do ímã, e, por fim, Figura 6 é uma vista explodida em perspectiva em que os diferentes componentes da invenção podem ser observados. REFERÊNCIAS
As Figuras que acompanham a presente invenção incorporam várias referências que permitem individualizar as diferentes partes e componentes da invenção.
As referências usadas indicam partes ou componentes iguais em todas as ditas figuras.
Por tanto, número 1 refere-se ao corpo; número 2 - tubo de registro; número 3 - eletroímã; número 4 - bobina, número 5 - canga; número 6 - peça polar; número 7 - fonte de alimentação; número 8 - microprocessador; número 9 - gerador; número 10 - tela; número 11 - eletrodo; número 12 - amplificador diferencial; e número 13 - amplificador de corrente. O bloco de registro é identificado com a letra 'a'; o bloco eletrônico com
a letra 'b' e o bloco de comunicação com a letra 'c\
Ό1' refere-se a um sub-bloco transmissor e 'c2' a um sub-bloco
receptor.
Por fim, a letra B é usada para indicar o fluxo magnético e a letra E para indicar a voltagem.
FUNCIONAMENTO:
I
Uma vez determinados os diferentes componentes do invento, desenvolvidos para explicar a sua natureza, os mesmos são em seguida complementados pela sua descrição funcional e operacional e dos resultados que proporcionam.
O medidor de precisão para fluxos reduzidos, revelado pela presente invenção, ao qual nos referiremos, em seguida, simplesmente como medidor, é composto por três blocos, conforme demonstra a Figura 2. De fato, na dita Figura 2 podemos observar um bloco de registro (a), um bloco eletrônico (b) e um bloco de comunicação (c) o qual é subdividido em um sub-bloco transmissor (c1) e um sub-bloco receptor (c2) que é transportável, e, por isso, separado do resto do medidor.
Na prática, os blocos de registro (a) e o eletrônico (b) e o sub-bloco de transmissão (c1) são dispostos no lugar onde deve ser feita a leitura, formando uma unidade, enquanto o sub-bloco receptor (c2) é entregue ao pessoal encarregado de realizar a leitura dos medidores.
A unidade, conforme dito anteriormente, é formada por dois blocos de registro (a) e o eletrônico (b) assim como o sub-bloco transmissor (c1) do bloco de comunicação (c), que estão alojados em um corpo (1) feito de um material que permite manter os componentes protegidos contra a umidade e o ingresso de água, proporcionando também uma cobertura à prova de corrosão.
O dito material que forma o corpo (1) é, de preferência, um plástico.
O bloco de registro (a) é ligado por um tubo de registro (2) que se intercala no duto do fluido a ser medido. Ou seja, considerando que o presente invento é destinado para medir os fluxos reduzidos, o duto do fluido a ser medido poderá ser, por exemplo, o utilizado para o abastecimento de água potável.
O dito tubo de registro (2) é feito de um material não condutor como, por exemplo, um plástico, e apresenta uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, ambas de seção circular, e, conforme o exemplo proposto no parágrafo anterior, dotadas de acopladores de conexão padrão para os canos de água de 1,27cm (1/2"), ou de 1,91 cm (3/4") ou, conforme qualquer outro exemplo, acopladores correspondentes a serem adaptados ao elemento cujo fluxo deve ser medido.
A parte central do tubo de registro (2) possui um achatamento, mas sem que isso implique a modificação da área da seção que é mantida constante a partir da geração de uma seção oblada de dois raios de curvatura.
A transição da seção circular para a oblada é suave para evitar que as condições do fluxo sejam afetadas, ou seja, para que no interior da parte central não haja perdas nem de carga nem de turbulência.
Nesta parte central, a forma oblada provê uma área de medição com um valor adequado e homogeneidade do fluxo magnético B.
Outro componente do bloco de registro (a) é o eletroímã (3) que, conforme demonstra a Figura 5, é constituído por uma bobina (4), uma canga (5) e as peças polares (6).
Levando em consideração que, na maioria dos casos, a fonte de alimentação (7) do medidor será uma bateria, a presente invenção buscou otimizar o consumo, desenvolvendo para este fim um desenho especial da canga (5) assim como das peças polares (6).
Assim, para o desenho da canga (5) foi usada uma liga de aço de baixa permeabilidade magnética, procurando dotá-la de uma forma quase toroidal, a fim de diminuir o tempo de carregamento da bobina (4).
A magnitude do fluxo magnético (B) é mantida desta maneira, o mais alto possível, visto que para um toróide, o fluxo magnético (B) é proporcional ao número de voltas do enrolamento ao quadrado enquanto para um solenóide reto será proporcional ao número de voltas.
Como resultado do exposto acima, o consumo de bateria diminui significativamente já que requer os pulsos de corrente mais curtos.
As peças polares (6) são feitas do mesmo material que a canga (5) e são dispostas como a continuação da última, a fim de minimizar as perdas por relutância como aconteceria no caso de componentes independentes.
Por outro lado, e a fim de possibilitar a diminuição das perdas do fluxo magnético (Β), o desenho geométrico das peças polares (6) maximiza a homogeneidade do dito fluxo magnético (b) no volume entre elas.
Agora, fora do dito volume, a diminuição das perdas de linha do fluxo magnético (B) é obtida a partir da introdução de uma parte curvada nas ditas peças polares (6) e de um formato arredondado nas extremidades.
O segundo bloco que faz parte do medidor, objeto da proteção deste pedido de patente, é o bloco eletrônico (b) e consiste em um microprocessador programável (8) que permite o processamento e armazenamento dos dados coletados e é ligado a um gerador (9) do fluxo magnético (B) e uma tela (10) que possibilita a visualização dos ditos dados.
A medição do sinal de voltagem (E) proveniente dos eletrodos (11) é amplificada por um amplificador diferencial (12) e enviada para o microprocessador (8) que digitaliza, calcula a média e armazena na memória os dados do fluxo. Após um período de tempo pré-determinado para calcular a média dos dados do fluxo medido, o valor obtido do fluxo é enviado para a tela (10), possibilitando assim a visualizar a leitura do fluxo de maneira instantânea.
Além disso, o microprocessador (8) gera uma série de pulsos quadrados bipolares que são transformados em pulsos de corrente por um amplificador de corrente (13) que alimenta a bobina (4) do eletroímã (3), o qual, por sua vez, gera pulsos do fluxo magnético (B) alternado.
O microprocessador (8) possui uma conexão com o sub-bloco transmissor (c1) que resulta do comando e comunicação e permite a transmissão remota, à distância, dos dados acumulados.
Os dados transmitidos a partir do dito sub-bloco transmissor (c1) são recebidos no sub-bloco receptor (c2) que se encontra em poder de uma pessoa encarregada de fazer a leitura dos medidores para então usá-los no controle e cobrança pelo serviço por parte do prestador do serviço.
Considerando que o subconjunto transmissor (c1) tem a potência que permite realizar uma transmissão eficaz a uma distância de até aproximadamente 15-20 metros, à pessoa encarregada de coletar as leituras dos medidores, bastar-lhe-á aproximar-se em distância igual ou menor à mencionada para obter a dita informação de maneira automática.
Esta possibilidade de obter os dados medidos sem precisar de acesso a cada um dos medidores para ver pessoalmente suas telas (10) agiliza enormemente o trabalho de leitura, especialmente a dos medidores instalados em bairros residenciais ou em uma pluralidade de dutos de distribuição ou em um parque de máquinas de pulverização, etc.
Além disso, a possibilidade de obter as leituras à distância, permite posicionar os medidores em locais que sejam inacessíveis aos vândalos e independentiza tais leituras de ter acesso ao local onde estão instalados de
maneira que não é necessário abrir o caminho para aproximar-se e visualizar os
/
dados das leituras.
Também se deve considerar que esta independência que proporciona a possibilidade de obter as leituras à distância, permite obtê-las a qualquer momento, por exemplo, em horários noturnos ou de baixo tráfego ou de um veículo em movimento.
O bloco eletrônico (b) e o bloco de comunicação (c) são alimentados a partir de uma fonte de alimentação (7) constituída, conforme a modalidade preferida de realização, por baterias de longa duração. O sub-bloco de transmissão (c1) remota à distância dos dados acumulados compreende um transmissor receptor (um transceptor) de alta freqüência (HF) de radiofreqüência (RF) que envia e recebe os comandos e/ou dados a partir de e para o microprocessador (8) enquanto o subconjunto receptor (c2) é constituído por um transceptor que envia e recebe comandos e/ou dados a
partir do subconjunto mencionado em primeiro lugar.
A fim de facilitar a leitura, ambos os subconjuntos transmissor (c1) e receptor (c2) têm a capacidade para armazenar comandos e dados.
O operador do subconjunto receptor (c2) ativa o transceptor que envia um código de reconhecimento ao transceptor do subconjunto transmissor (c1) que
o recebe e retransmite ao microprocessador (8) que emite um sinal de conexão aceitável.
Estabelecida a ligação entre os transceptores de ambos os subconjuntos, o subconjunto transmissor (c1) transmite o número de série do medidor ou o do usuário assim como todos os dados relativos ao fluxo que sejam
de interesse para o prestador do serviço ou a pessoa encarregada pelo controle.
Depois disso, o transceptor do subconjunto transmissor (c1) envia um sinal de fim de transmissão, interrompendo a ligação entre ambos os subconjuntos.
Todas as informações recebidas pelo transceptor do subconjunto receptor (c2) são armazenadas na memória no mesmo momento em que ele emite um sinal luminoso para que o operador se assegure que o processo terminou com sucesso.
O microprocessador (8) é programável, podendo ser configurado para que o conjunto dos dados coletados pelo subconjunto transmissor (c1) possa ser selecionado a cômodo pela pessoa responsável pelo controle. Assim, por exemplo, os dados poderão ser: fluxo instantâneo, fluxo médio, consumo acumulado do fluído, hora, data e número de série do medidor ou do usuário, etc.
Todos os dados armazenados no transceptor do subconjunto receptor (c2) podem ser então transferidos para um computador diretamente via uma conexão padrão do tipo USB de forma que posteriormente tais dados possam ser processados pelo prestador de serviços a fim de usá-los na cobrança, elaboração das tendências de consumo, programação de investimentos, desenvolvimento, administração, contabilidade, alteração da administração do fluído medido, etc.
Assim, descreveu-se uma das possíveis seqüências de etapas que levam a concretizar o invento e a maneira de que o mesmo funciona, sendo que a descrição é complementada com a síntese da invenção contida nas cláusulas reivindicatórias a seguir.
Claims (9)
1. Medidor de precisão para fluxos reduzidos, do tipo dotado de um corpo que aloja os componentes, caracterizado por compreender um bloco de registro, um bloco eletrônico e um bloco de comunicação subdividido em um sub-bloco transmissor e um sub-bloco receptor, sendo que o bloco de registro é composto por um tubo de registro intercalado no duto do fluído a ser medido, apresentando uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída de seção circular com um achatamento que provê uma área de medição com um valor adequado e homogeneidade do fluxo magnético; sendo que o bloco de registro inclui um eletroímã constituído por uma bobina, uma canga de formato quase toroidal e duas peças polares que, dispostas como uma continuação dela, apresentam uma parte curvada e extremidades arredondadas; sendo que o bloco eletrônico consiste em um microprocessador programável ligado a um gerador do fluxo eletromagnético e a uma tela a qual remete a medição do sinal de voltagem proveniente dos eletrodos e previamente amplificado por um amplificador diferencial; sendo que o microprocessador gera uma série de pulsos quadrados bipolares transformados em pulsos de corrente por um amplificador de corrente que alimenta a bobina do eletroímã que, por sua vez, gera pulsos de fluxo magnético alternado; sendo que o sub-bloco transmissor compreende um transceptor de alta freqüência de radiofreqüência ligado ao microprocessador y envia os dados medidos para o sub-bloco receptor que também apresenta um transceptor com uma porta USB.
2. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que o tubo de registro apresenta uma seção de área uniforme e o achatamento da parte central não altera a área da seção que é mantida constante a partir da geração de uma seção oblada de dois raios de curvatura, provendo-se entre a seção circular e a oblada uma área de transição suave, evitando afetar as condições do fluxo.
3. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que a canga e as peças polares são feitos de uma liga de aço de baixa permeabilidade magnética.
4. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que o bloco eletrônico e o bloco de comunicação são alimentados a partir de uma fonte de alimentação constituída por, pelo menos, uma bateria de longa duração.
5. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que os blocos de registro e eletrônico e o subconjunto transmissor do bloco de comunicação estão alojados em um corpo feito de um material adequado para manter os ditos componentes protegidos contra a umidade e o ingresso de água, provendo também uma cobertura à prova de corrosão.
6. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que o microprocessador digitaliza, calcula a média e armazena na memória os dados de fluxo recebidos e, depois de um período de tempo pré-determinado, envia-os para a tela, sendo que o dito microprocessador tem uma conexão de comando e comunicação com o sub-bloco transmissor, permitindo a transmissão remota dos dados acumulados.
7. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que os blocos de registro e eletrônico e o sub-bloco de transmissão são dispostos em um local de medição, integrados em uma unidade, e o sub-bloco receptor é móvel e transportável.
8. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que ambos os subconjuntos transmissor e receptor têm a capacidade para armazenar os comandos e dados e o subconjunto transmissor tem uma potência de transmissão com um alcance de entre 15 e 20 metros.
9. Medidor de acordo com a reivindicação 1 em que as extremidades de entrada e saída do tubo de registro estão dotadas de acoplamentos adequados para realizar a conexão com dois dutos respectivos.
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