MX2012001663A

MX2012001663A - Metodo y aparato para medir las propiedades fisicas de materiales de flujo libre en recipientes.

Info

Publication number: MX2012001663A
Application number: MX2012001663A
Authority: MX
Inventors: Alexander M Raykhman; Francis M Lubrano; Eugene Naidis; Val V Kashin; Alex Klionsky; John Couto
Original assignee: Ultimo Measurement Llc
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-06-19
Also published as: ZA201201596B; WO2011017355A3; CN102597741B; US20120222471A1; EP2462425A2; RU2012108086A; CN102597741A; EP2462425A4; WO2011017355A2; RU2535249C2; CA2770118A1

Abstract

Se describen los métodos y los aparatos para la determinación simultánea, no invasora de la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso. En un ejemplo, el material de flujo libre no gaseoso es colocado dentro de un recipiente a un nivel conocido o constante. De acuerdo a este ejemplo, el método y el aparato utilizan un modelo matemático ajustable para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, basada en las mediciones del sistema, que comprende el material de relleno, la pared del recipiente y el instrumento de medición dinámica que interactúan con la pared.

Description

METODO Y APARATO PARA MEDIR LAS PROPIEDADES FISICAS DE MATERIALES DE FLUJO LIBRE EN RECIPIENTES Campo de la Invención Los aspectos de la presente invención se refieren a los sistemas y métodos para la medición no invasora de propiedades mecánicas de material de flujo libre, no gaseoso, en un recipiente, y más particularmente, a la determinación de la densidad y las variables relacionadas a la resistencia al esfuerzo cortante de la materia de flujo libre, no gaseosa .

Antecedentes de la Invención La medición de la densidad y la viscosidad es una parte indispensable de muchos procesos tecnológicos que abarcan un número de industrias incluyendo la industria química, farmacéutica, petrolera y de aceite, de los alimentos, de los materiales de construcción y del agua de desecho, como algunos ejemplos. Aunque un número de métodos para la medición de la densidad y la viscosidad han sido desarrollados en los últimos siglos de la evolución industrial, solo unos pocos pudieron reclamar ser capaces de medir la densidad o la viscosidad de manera no invasora.

La medición no invasora de las propiedades físicas de los materiales no gaseosos dentro de recipientes es convencionalmente llevado a cabo mediante la inspección del EF.:227586 material utilizando uno de diversos procedimientos. Las técnicas de inspección empleadas dentro de estos procedimientos pueden ser de naturaleza radiométrica, gravitacional , óptica o ultrasónica.

Los métodos basados en la radiación monitorizan la atenuación de la energía radioactiva que pasa a través de las paredes de un recipiente y el material contenido dentro. Infortunadamente los métodos basados en radiación sufren de un número de desventajas. Por ejemplo, la densidad es típicamente un foco principal de tales métodos, debido a que los métodos basados en radiación son en general no aplicables a la medición de las variables relacionadas a la resistencia al esfuerzo cortante, como la viscosidad de los líquidos o la coalescencia de las partículas sólidas. Además, los dispositivos de medición de densidad que utilizan la radiación son típicamente no portátiles, debido a la exactitud y la precisión de montaje, calibración y mantenimiento de tales dispositivos requiere personal calificado. Además, estos sistemas funcionan con exactitud reducida sobre densidades en el intervalo de 20 a 150 g/1 asociadas con materiales de polvo ligero tales como, por ejemplo, Aerosil. Además, los sistemas basados en radiación requieren típicamente diseño especial y esfuerzo operacional para mantener un grado suficiente de seguridad. Los ejemplos de procesos no invasores, basados en radiación, para la medición de la densidad de materiales no gaseosos incluyen el aparato Radiation Uni-Probé LG 491 comercializado por Berthold Technologies y los dispositivos y métodos descritos en las siguientes Patentes de los Estados Unidos: 4292522 (Okumoto) , 4506541 (Cunningham) , 6738720 (Robins) y 7469033 (Kulik et . al . ) .

Los sistemas gravitacionales para la medición de la densidad de materiales no gaseosos, requieren el ajuste para explicar el peso del recipiente vacío y las dimensiones internas. Los sistemas gravitacionales están limitados en su aplicabilidad debido a los problemas con la instalación del equipo de medición de peso el cual frecuentemente utiliza diversos arreglos de celda de carga. Además, los sistemas de medición de peso no son aplicables a la medición de viscosidad.

Los métodos ópticos son aplicables a la medición de densidad de materiales en recipientes equipados con una abertura para enfocar un haz óptico a través del material de relleno. La Patente de los Estados Unidos 5110208 (Sreepada, et al.) describe un procedimiento de este tipo en el cual el material de relleno es "...esencialmente transparente" y puede tener una "... fase dispersa constituida de burbujas, gotitas o partículas esencialmente transparentes que tienen superficies lisas y redondas." Los métodos no invasores, ópticos para la medición de la densidad tienen uso limitado debido a los requerimientos de transparencia impuestos sobre el material que va a ser medido.

Los métodos que utilizan la propagación de las ondas ultrasónicas para la medición de las propiedades físicas de los materiales que llenan un recipiente, son de interés particular. Los métodos basados en ultrasonido demuestran excelente habilidad para discriminar entre diversas propiedades del material en el recipiente. Si se aplican a líquidos, estos métodos permiten la medición de la densidad o la viscosidad después de que es predeterminada una de estas propiedades. Sin embargo, los métodos de medición convencionales que utilizan ondas ultrasónicas tienen diversas desventajas.

Por ejemplo, los métodos basados en ultrasonido requieren una cantidad sustancial de homogeneidad del material de relleno. De este modo, las tecnologías basadas en ultrasonido no son aplicables a los sólidos sueltos y líquidos heterogéneos como el lodo, material suspendido, pulpa o suspensiones. La presencia en el recipiente de diversos tipos de miembros de agitación, mezcladores o formadores de burbujas, puede producir un efecto similar sobre la exactitud de la medición de la densidad o la viscosidad. Además, estos métodos requieren una conexión de emisor/receptor de ultrasonido a la pared del recipiente. Estas conexiones requieren típicamente tratamiento especial de la superficie del recipiente con el fin de crear un conducto para las sondas ultrasónicas que emiten por un transductor hacia el recipiente. Además, los métodos basados en ultrasonido son altamente sensibles a las perturbaciones que afectan la velocidad del sonido en el medio, por ejemplo, las variaciones de temperatura y de flujo. De este modo, las técnicas de compensación especiales son convencionalmente empleadas para proporcionar la no variación de las variables de salida hacia estas perturbaciones. También, la cantidad de energía consumida por un transductor de ultrasonido en la provisión de una pulsación suficiente, podría limitar la aplicabilidad de estos métodos.

Los ejemplos de diversas implementaciones de mediciones de densidad o de viscosidad por ultrasonido, son descritos en las Patentes de los Estados Unidos y Solicitudes de Patentes de los Estados Unidos: Solicitud de Patente de los Estados Unidos 20030089161, la Patente de los Estados Unidos 7059171 (Gysling) , para medir la densidad de los líquidos que fluyen, únicamente; la Patente de los Estados Unidos 5359541 (Pope, et al.) que está limitada a la medición de densidad de líquidos en recipientes con emisor y receptor acústico colocado en lados opuestos del recipiente; la Patente de los Estados Unidos 6945094 (Eggen, et al.) para la medición de las propiedades reológicas de los líquidos que fluyen, únicamente; la Patente de los Estados Unidos 5686661 (Singh) para la medición de viscosidad de materiales fundidos de alta densidad; la Patente de los Estados Unidos 6194215 (Rauh, et al.) para la medición y el control de la composición de una solución. Algunos métodos basados en ultrasonido incluyen acciones (y algunos dispositivos que utilizan el método incluyen los medios) para reducir al mínimo la influencia de la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno cuando se mide la densidad.

Breve Descripción de la Invención Los aspectos y ejemplos descritos en la presente, manifiestan una apreciación de que la medición simultánea de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante (por ejemplo, la viscosidad de líquidos homogéneos) crea una oportunidad para ampliar el intervalo de medición, mejorando la exactitud de la medición y proporcionando mayor versatilidad a los métodos de ultrasonido para la medición de las propiedades físicas de materiales no gaseosos. Además, los aspectos y los ejemplos descritos en la presente manifiestan una apreciación de que todas las técnicas de medición de material de relleno, no invasoras, conocidas, están limitadas al menos por los factores de^l material de relleno, el ambiente y el efecto simultáneo de las diferentes propiedades del material sobre las variables de salida de los sistemas de medición respectivos. De este modo, al menos algunos ejemplos desarrollan un método basado en vibración para una medición no invasora simultánea de la densidad de contenido del recipiente y las variables relacionadas a la resistencia al esfuerzo cortante, que está libre de las limitaciones anteriormente mencionadas.

De acuerdo a un ejemplo, se proporciona un método para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material que fluye libremente, no gaseoso, que llena un recipiente a un nivel conocido o a un nivel constante. El método incluye las acciones de inicializar la vibración al menos en una posición predeterminada simple sobre la pared exterior del recipiente llenado a un nivel predeterminado con el material que fluye libremente, no gaseoso, capturando la respuesta oscilatoria de la pared a la carga mecánica, analizando la respuesta capturada, produciendo valores de al menos dos variables de evaluación que resultan del análisis, poblando un sistema de ecuaciones vinculado al material de relleno, que incluye al menos una variable relacionada a la densidad del material de relleno y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, como incógnitas, y al menos un valor de la primera variable de evaluación y un valor de la segunda variable de evaluación, y resolviendo el sistema de ecuaciones contra las incógnitas, con lo cual se proporciona la medición no invasora simultánea de la variable relacionada a la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno existente en el volumen asociado en la cercanía del centro de la carga mecánica aplicada a la pared del recipiente.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante, de un material de flujo libre no gaseoso, que llena un recipiente hasta un nivel conocido o hasta un nivel constante. El aparato incluye un mecanismo para generar una carga mecánica temporal en la pared exterior del recipiente, un mecanismo para controlar los parámetros dinámicos de la carga temporal, un mecanismo para recibir y dirigir el procesamiento posterior de la respuesta oscilatoria de la pared, un mecanismo para analizar la respuesta oscilatoria y para producir variables de evaluación que resultan del análisis, un mecanismo para poblar ecuaciones que participan en el proceso de medición, un mecanismo para resolver las ecuaciones y producir los valores medidos de las variables buscadas, y un mecanismo para dar un valor de las variables buscadas y cualesquiera valores variables adicionales contingentes sobre las variables medidas fuera del aparato.

El método y el aparato permiten la medición simultánea de la densidad y la viscosidad de líquidos homogéneos, y la viscosidad de líquidos heterogéneos, y las variables relacionadas a la densidad aparente y a la resistencia al esfuerzo cortante de materiales sólidos sueltos.

De acuerdo a otro ejemplo más, es proporcionado un método para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre no gaseoso, que llena un recipiente. El método comprende las acciones de: determinar un valor óptimo de energía cinética que debe ser inducido dentro de la pared exterior de un recipiente después del momento de aplicación de la carga mecánica temporal dirigida a la pared; inicializar la vibración al menos en una posición predeterminada simple sobre la pared exterior del recipiente llenado a un nivel predeterminado con el material de flujo libre, no gaseoso; la captura de la respuesta oscilatoria de la pared a la carga mecánica; el análisis de la respuesta capturada; la producción de valores de al menos dos variables de evaluación resultante del análisis; la población de un sistema de ecuaciones vinculadas al material de relleno, que incluyen al menos una variable relacionada al material de relleno y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante como incógnitas, y al menos un valor de la primera variable de evaluación y un valor de la segunda variable de evaluación como los parámetros del sistema de ecuaciones; y la resolución del sistema de ecuaciones contra las incógnitas, con lo cual se proporciona la medición no invasora simultánea de la variable relacionada a la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno presente en el volumen asociado en la cercanía del centro de la carga mecánica aplicada a la pared del recipiente.

En el método, el material de relleno puede ser un líquido homogéneo, un líquido heterogéneo, o un material sólido suelto. Además, en el método, la vibración puede originarse a través de una carga temporal mecánica aplicada a la pared exterior del recipiente; la carga que es accionada por una de una interacción del cuerpo del material sólido con la pared, una interacción fluida-dinámica que incluye el aire y el agente líquido, una percusión balística y una interacción electro-dinámica.

En el método, la carga mecánica puede incluir un pulso simple, una carga en tren de pulsos, y una carga periódica continua. Además, en el método, la carga mecánica puede ser modulada como una de una modulación de amplitud, una modulación de frecuencia, una modulación de pulsos, una modulación de códigos de pulsos, una modulación de anchura de pulsos, y una combinación de las mismas, y la carga mecánica puede ser originada por la transformación de una fuente de energía de impulsión seleccionada de una de una impulsión electromagnética, una energía mecánica utilizada en resortes, un aparato neumático, un aparato hidráulico y un aparato de percusión balística.

En el método, la acción de captura puede incluir una acción de convertir la oscilación en una señal adquirible por un mecanismo de procesamiento de señales y analizable adicionalmente por un mecanismo de procesamiento de datos que da como resultado la creación de un grupo de variables informativas que sirven como una entrada para generar variables de evaluación del método. En el método, un resultado del análisis de la señal capturada incluye, pero no está limitado a al menos uno de los siguientes grupos de variables informativas que caracterizan la resistencia de la respuesta de la pared al golpe: a) grupo de máximos de la señal filtrada y rectificada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil mayor que un periodo de muestreo; b) la suma de los máximos; c) la suma de las diferencias entre los máximos adyacentes. Además, en el método, el resultado del análisis de la señal capturada puede ser el tiempo de la respuesta de la pared, calculado bajo la condición de que la señal capturada es mayor que un umbral establecido. Además, en el método, el resultado del análisis de la señal capturada puede ser el factor de decremento o amortiguamiento logarítmico de la señal. Además, en el método, el resultado del análisis de la señal capturada puede ser el espectro armónico de la señal .

En el método, la acción de determinación de un valor óptimo de la energía cinética puede incluir los actos de: inicializar la vibración de la pared al golpear la pared a cierto valor de inicio de la energía cinética; capturar la respuesta del sensor; evaluar la señal de salida del sensor contra los criterios de la representación de señales; ajustar el valor de energía cinética que el golpeador induce en la pared, de acuerdo a un paradigma de optimización; regresar al acto de inicialización de la vibración si no es lograda la optimización; y utilizar el valor óptimo obtenido de la energía cinética en la medición.

En el método, la primera variable de evaluación puede ser construida sobre el grupo de variables informativas que caracterizan la resistencia de la respuesta de la pared y; la segunda variable de evaluación puede ser construida sobre el grupo de variables informativas que caracterizan las propiedades temporales de la respuesta de oscilación capturada. Además, en el método, la primera variable de evaluación puede relacionarse a la respuesta de vibración de la pared capturada y; la segunda variable de evaluación puede relacionarse a la respuesta oscilatoria capturada, que representa al menos una onda elástica que se propaga a través de la pared y el material de relleno, en donde el recipiente es llenado con líquido homogéneo.

En el método, al menos una de las variables de evaluación puede ser construida sobre el grupo de variables informativas que caracterizan la resistencia de la respuesta de la pared. También, de acuerdo al método, al menos una de las variables de evaluación puede ser construida sobre el grupo de variables informativas que caracterizan las propiedades temporales de la respuesta oscilatoria de la pared. Además, en el método, al menos una de las variables de evaluación puede ser construida sobre el grupo de variables informativas que caracterizan una combinación de la amplitud de la respuesta oscilatoria capturada y las propiedades temporales que incluyen y no están limitadas a la potencia mecánica y al trabajo mecánico producidos por la pared sobre la duración de la respuesta de la pared, oscilatoria, capturada.

En el método, el sistema predeterminado de ecuaciones puede incluir la evaluación de las variables y comparación del número de variables calculadas tal que cada variable de evaluación hace un par con la variable calculada correspondiente; ambos componentes del par de variables son descritas por unidades dimensionales iguales. Además, en el método, al menos una variable calculada puede ser una función de la variable relacionada a la densidad, y al menos una variable calculada puede ser una función de la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante.

En el método, el sistema predeterminado de ecuaciones puede tener la siguiente estructura: \Sm-Se[F{p,/i)} = 0 {Qm-Qc\U(p, )\ = 0 En donde Sm denota el primer valor de la variable de evaluación medida; Qm denota el segundo valor de la variable de evaluación medida; Sc denota la primera variable de evaluación calculada; Qc denota la segunda variable calculada; las funciones F{p, µ) y U(p, µ) representan leyes naturales que regulan las relaciones entre las variables (Sm, Qm) y las variables buscadas ( , µ) con la variable relacionada a la densidad, denotada por p y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante denotada por µ. Las funciones F(p, µ) y U(p, µ) representan un modelo matemático de un sistema dinámico comprendido de un elemento de creación de impacto mecánico, que interactúa con la pared del recipiente, y la pared que interactúa con el material de relleno .

El método puede incluir además un sistema de ecuaciones de Navier-Stokes en el modelo matemático, en donde el material de relleno es un líquido. El método puede incluir además un sistema de ecuaciones similares a Burgers en el modelo matemático, en donde el material de relleno es un sólido suelto.

En el método, donde una de las variables buscadas desconocidas (p, µ) es predeterminada, el método puede incluir la resolución de una ecuación simple: Wm - Wc [?(?) ] = 0 En donde Wm denota el valor medido de la variable de evaluación; Nc denota la variable de evaluación calculada; función ?(?) representa las leyes naturales que regulan la relación entre la variable Wm y la variable buscada ? = ??µ. En el método, si el modelo matemático WC[N(Á) ] no está disponible, el método puede incluir un acto de realizar la medición de la variable buscada por la ejecución de un procedimiento de medición que comprende 2 actos. De acuerdo al método, el primer acto puede incluir la sustitución del modelo matemático WC[N(Á) ] con una curva experimental denotada por Wce( {¿*} ) > {?*}e[?' , ?" ] y un grupo de valores previamente medidos de la variable ? denotada por {?*} y el segundo acto puede incluir la resolución de la ecuación Wm -Wce{Á) = 0 contra la variable buscada desconocida ? = ??µ . Además, la operación del primer acto del procedimiento de medición puede ser un proceso de medición de puntos múltiples con el número mínimo de mediciones iguales a dos, y la operación es decribible por el siguiente sistema de ecuaciones algebraicas: En donde, iym* denota una columna de vector de valores de la variable de evaluación medida W; denota una columna de vector de los valores pre-medidos de la variable buscada ? = ??µ.

De acuerdo a otro aspecto más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso, que llena un recipiente. El aparato incluye un mecanismo para generar una carga mecánica temporal en la pared externa del recipiente; un mecanismo para controlar los parámetros dinámicos de la carga temporal; un mecanismo para recibir y dirigir el procesamiento adicional de la respuesta oscilatoria de la pared; un mecanismo para analizar la respuesta oscilatoria y la producción de variables de evaluación que resultan del análisis; un mecanismo para poblar las ecuaciones que participan en el proceso de medición; un mecanismo para resolver las ecuaciones y para producir los valores medidos de las variables buscadas; y un mecanismo para distribuir los valores de las variables buscadas y cualesquiera valores de las variables adicionales, contingentes sobre las variables medidas fuera del aparato.

Los mecanismos del aparato pueden incluir una pluralidad de elementos de hardware (equipo físico) y software (dotación lógica informática) mecánicos, eléctricos o electrónicos, destinados a la creación de un ambiente legible en computadora, proporcionando el funcionamiento de un sistema de medición o los mecanismos de medición que implementan la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante del material de flujo libre que llena el recipiente. Un ejemplo de un sistema de computadora que incluye los elementos de hardware y software es discutido posteriormente con referencia a la figura 14 siguiente. Además, la función de generación de una carga mecánica temporal en la pared exterior del recipiente puede ser atribuida a una unidad Golpeadora del mecanismo de medición. Además, la función para controlar los parámetros dinámicos de la carga temporal puede ser atribuida a la unidad de Control de Golpeo del mecanismo de medición. Además, la función para recibir y dirigir el procesamiento adicional de la respuesta oscilatoria de la pared, es atribuida a la unidad Receptora del mecanismo de medición. Además, la función para analizar la respuesta oscilatoria y para producir variables de evaluación que resultan del análisis, puede ser atribuida a la unidad Analizadora del mecanismo de medición. Además, la función para poblar ecuaciones que participan en el proceso de medición puede ser atribuida a la unidad Generadora de Ecuaciones del mecanismo de medición. También, la función para resolver las ecuaciones y para producir valores medidos de las variables buscadas, puede ser atribuida a la unidad Resolutora de Ecuaciones del mecanismo de medición, y la función para distribuir los valores de las variables buscadas y cualesquiera valores de variables adicionales contingentes sobre las variables buscadas fuera de lo anterior, pueden ser atribuidas a la unidad de Interconexión de Salida del aparato del mecanismo de medición.

En el aparato, la salida de la unidad Receptora puede ser conectada a la entrada de la unidad Analizadora y; la primera salida de la unidad Analizadora puede ser conectada a la primera entrada de la Unidad de Control de Golpeo, cuya primera salida puede estar conectada a la primera entrada de la unidad Golpeadora, y la segunda salida puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad Golpeadora; la segunda salida de la unidad Analizadora puede estar conectada a la segunda entrada de la Unidad de Control de Golpeo, cuya segunda salida puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad Golpeadora y la segunda salida puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad Golpeadora; la tercera salida de la unidad Analizadora puede estar conectada a la primera entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones, y el valor de estimación predeterminado para la variable de densidad puede ser la segunda entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones, y el valor de estimación predeterminado de la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, puede ser la tercera entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones y; la salida de la unidad Generadora de Ecuaciones puede estar conectada a la entrada de la unidad Resolutora de Ecuaciones, cuya primera salida puede ser la variable de densidad medida, y cuya segunda salida puede ser la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, medida, y; la primera salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede estar conectada a la primera entrada de la unidad de Interconexión de Salida, y la segunda salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad de Interconexión de Salida y; la primera salida de la unidad de Interconexión de Salida distribuye la información respecto a la densidad medida fuera del aparato, y la segunda salida de la unidad de Interconexión de Salida distribuye la información respecto a la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, medida, fuera del aparato, y la tercera salida de la Interconexión de Salida puede ser un vector de alarmas binarias para diversas versiones del control de ENCENDIDO/APAGADO .

En el aparato, la unidad Golpeadora puede ser accionada por una combinación de señales de entrada que vienen de la unidad de Control de Golpeo, y la unidad Golpeadora puede aplicar un impacto mecánico del tipo de un pulso simple, una serie de pulsos o una carga periódica continua modulada en la pared del recipiente. Además, en el aparato, la unidad Golpeadora puede comprender los dos elementos funcionales y el primer elemento funcional puede ser responsable de la producción de la carga temporal, de acuerdo con un cierto diagrama de velocidad - tiempo y el segundo elemento funcional puede ser responsable de la producción de la carga temporal de acuerdo con un cierto diagrama de masa de golpeo - tiempo, y ambos canales en funcionamiento pueden ser sincronizados, con lo cual se permite el control transitorio de la cantidad de energía cinética generada por la carga mecánica temporal.

En el aparato, los canales funcionales pueden utilizar energía electromagnética de solenoides o motores eléctricos. Además, en el aparato, los canales funcionales pueden utilizar el sistema de accionamiento hidráulico o neumático. Además, en el aparato, los elementos funcionales utilizan un accionamiento magnetoestrictivo . Además, los elementos funcionales pueden utilizar un accionamiento pieso-transductor. Además, los elementos funcionales utilizan un accionamiento balístico. Además, los elementos funcionales utilizan un accionamiento basado en la posible combinación de los mismos.

En el aparato, la unidad Receptora que captura la respuesta oscilatoria de la pared puede estar comprendida del mecanismo receptor de la oscilación mecánica, y mecanismo formador de la señal proporcional en respuesta y el mecanismo formador de la señal proporcional en respuesta puede realizar el acondicionamiento de señales, la cuantificación, el almacenamiento, y otras operaciones requeridas para la distribución de la señal hacia la unidad Analizadora.

En el aparato, la unidad Analizadora puede realizar las operaciones sobre la señal proporcional a la respuesta, formando al menos tres tipos de variables y el primer tipo de variable, destinado para la optimización de la calidad de la señal capturada por la unidad Receptora, puede estar asociado con la primera salida de barra colectiva de la unidad Analizadora, y el segundo tipo de variable destinado para la optimización de la calidad de la señal capturada por la unidad Receptora, puede estar asociada con la segunda salida de barra colectiva de la unidad Analizadora y el tercer tipo de variable puede estar asociado con la tercera salida de barra colectiva de la unidad Analizadora, incluyendo al menos dos variables de evaluación destinadas para la alimentación de la unidad Generadora de Ecuaciones.

En el aparato, la unidad de Control de Golpeo puede optimizar la cantidad de energía cinética inducida en la pared por la unidad Golpeadora, a través del control de los sistemas de accionamiento de los elementos funcionales de la unidad Golpeadora, de acuerdo con el método de optimización de la energía cinética, y la primera salida de la unidad de Control de Golpeo puede hacer posible el control de velocidad de la unidad Golpeadora y la segunda salida de la unidad de Control de Golpeo hace posible el control de la masa efectiva de la unidad Golpeadora.

En el aparato, la unidad Generadora de Ecuaciones puede aceptar las variables de evaluación provenientes de la tercera salida de barra colectiva de la unidad Analizadora, para poblar el sistema de ecuaciones de reglaje, del método, y el par de valores de estimación de la variable de densidad buscada, asociado con la segunda entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones y la variable buscada relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante asociada con la tercera entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones, puede crear un vector de estimación requerido para resolver numéricamente el sistema de ecuaciones de reglaje y los componentes del vector de estimación pueden ser almacenados en la base de datos administrable de la unidad Generadora de Ecuaciones y la salida de barra colectiva de la unidad Generadora de Ecuaciones puede ser el sistema numéricamente poblado de las ecuaciones de reglaje, destinadas a ser resueltas por la unidad Resolutora de Ecuaciones.

En el aparato, la unidad Resolutora de Ecuaciones puede ejecutar al menos un método adecuado para resolver la clase de ecuaciones suministradas por la unidad Generadora de Ecuaciones, produciendo los valores numéricos de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante, asociada con el caso del estado transitorio del material de relleno al momento en que ha sido capturada la salida de la unidad Receptora.

En el aparato, cuando se configura para procesar líquidos homogéneos, la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede incluir la densidad y la viscosidad dinámica. Además, la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede incluir la densidad aparente, cuando es configurada para procesar líquidos heterogéneos. Adem s, la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede incluir la variable relacionada a la densidad aparente y a la resistencia al esfuerzo cortante, cuando se configura para procesar sólidos sueltos.

El aparato puede incluir interconexiones de entrada analógica y digitales y, en el aparato, cualquier interconexión de entrada analógica o digital o interconexión de salida analógica o digital puede estar comprendida de hardware o software o hardware y software combinados. Además, la interconexión puede representar una funcionalidad de la comunicación de datos vectoriales dentro del mecanismo de cómputo y control y otras unidades funcionales del aparato. Las unidades funcionales y las interconexiones pueden tener múltiples implementaciones, incluyendo un diseño de parte simple, y las unidades funcionales y las interconexiones pueden tener múltiples implementaciones que incluyen un diseño de dos partes con la unidad Golpeadora, la unidad de Control de Golpeo y la unidad Receptora, situada en un alojamiento, y el resto del aparato situado en otro alojamiento.

De acuerdo a otro aspecto más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora de una variable relacionada al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante, de un material de flujo libre no gaseoso, que llena un recipiente. El aparato incluye un aparato para la medición simultánea no invasora de la variable relacionada al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso que llena un recipiente y un aparato para la medición no invasora del flujo volumétrico de un material de flujo libre, no gaseoso que viaja a través de un recipiente, con lo cual se permite la medición simultánea de la variable relacionada al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante por la producción de la medición de flujo de masa mediante la realización de la multiplicación de la densidad medida por el flujo volumétrico medido. El aparato puede incluir además un medidor de flujo basado en Efecto Doppler de ultrasonido, para la medición de flujo volumétrico.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un método para la medición simultánea no invasora de una variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso que llena un recipiente. El método incluye los actos de determinar un valor óptimo de la energía mecánica que debe ser inducida dentro de la pared externa del recipiente, después del momento de la aplicación de la carga mecánica temporal dirigida a la pared; la inicialización de la vibración al menos en una posición predeterminada simple sobre la pared externa del recipiente llenado a un nivel conocido con el material de flujo libre, no gaseoso; la captura de la respuesta oscilatoria de la pared a la carga mecánica; el análisis de la respuesta capturada; la producción de valores de al menos dos variable de evaluación que resultan del análisis; la población de un sistema de ecuaciones vinculado al material de relleno, que incluye al menos una variable relacionada a la densidad del material de relleno y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, como incógnitas, y al menos un valor de la primera variable de evaluación y un valor de la segunda variable de evaluación, y la resolución del sistema de ecuaciones contra las incógnitas, con lo cual se proporciona la medición no invasora simultánea de la variable relacionada a la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno presentes en el volumen asociado en la cercanía del centro de la carga mecánica aplicada a la pared del recipiente.

En el método, el material de relleno puede ser un material heterogéneo y el material heterogéneo puede ser una mezcla de materiales líquidos y sólidos o un líquido de fases múltiples con o sin una interfaz clara entre los materiales componentes. Además, la vibración puede originarse a través de una carga temporal mecánica aplicada a la pared externa del recipiente; la carga puede ser accionada por una de una interacción del cuerpo del material sólido con la pared, una interacción dinámica fluida que incluye aire y/o el agente líquido, una percusión balística y una interacción electrodinámica. Además, el resultado del análisis de la señal capturada puede incluir al menos uno de los siguientes grupos de las variables informáticas que caracterizan la respuesta de la pared a dicho golpe: a) un grupo de máximos de la señal alternada filtrada y rectificada, obtenida sobre una ventana móvil mayor que un periodo de muestreo; b) la suma de los máximos; c) la suma de las diferencias entre los máximos adyacentes. Además, el resultado del análisis de la señal capturada puede incluir el espectro armónico de la señal.

En el método, una optimización de la cantidad de energía mecánica inducida en la pared puede ser realizada por la ejecución de los siguientes actos: establecer los valores inicial y final del intervalo dinámico y la sensibilidad del mecanismo sensor de vibraciones, con lo cual se crea un circuito o circuito exterior del control de golpeo; la inicialización de la vibración de la pared al golpear en la pared a cierto valor inicial de la energía cinética, con lo cual se crea un circuito interno del control de golpeo; la captura de la respuesta del sensor; la evaluación de la señal de salida del sensor contra los criterios de la representación de señales; la verificación de que la optimización de golpeo es lograda; el uso del valor óptimo obtenido de la energía cinética en la medición si es lograda la optimización de golpeo; si no es lograda la optimización de golpeo, entonces se ajusta el valor de la energía cinética que el golpeador induce en la pared de acuerdo a un paradigma de optimización; regresando al paso de vibración de inicialización, con lo cual se cierra un ciclo interno del control de golpeo; el cambio del intervalo dinámico y/o la sensibilidad del medio sensor de vibraciones si la optimización de golpeo no es lograda con el circuito interno, con lo cual se cierra un circuito externo del control de golpeo; la ejecución del segundo paso del método de control de golpeo y el uso del valor óptimo obtenido de la energía cinética en la medición si es lograda la optimización de golpeo .

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso que llena un recipiente. El aparato incluye un mecanismo para generar una carga mecánica temporal en la pared externa del recipiente; un mecanismo para controlar los parámetros dinámicos de la carga temporal; un mecanismo para recibir y dirigir el procesamiento adicional de la respuesta oscilatoria de la pared; un mecanismo para analizar la respuesta oscilatoria y para producir variables de evaluación que resultan del análisis; un mecanismo para poblar ecuaciones que participan en el proceso de medición; un mecanismo para resolver las ecuaciones y para producir valores medidos de las variables buscadas, y un mecanismo para distribuir los valores variables buscados y cualesquiera valores variables adicionales contingentes sobre las variables medidas fuera del aparato.

En el aparato, la salida de la unidad Receptora puede estar conectada a la entrada de la unidad Analizadora; la primera salida de la unidad Analizadora puede estar conectada a la primera entrada de la Unidad de Control de Golpeo, cuya salida está conectada a la entrada de la unidad Golpeadora; la segunda salida de la unidad Analizadora puede estar conectada a la primera entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones; la tercera salida de la unidad Analizadora puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad Receptora; el valor de estimación predeterminado para la variable de densidad incluye la segunda entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones, y el valor de estimación predeterminado de la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, incluye la tercera entrada de la unidad Generadora de Ecuaciones; la salida de la unidad Generadora de Ecuaciones puede estar conectada a la entrada de la unidad Resolutora de Ecuaciones, cuya primera salida incluye la variable de densidad medida, y cuya segunda salida incluye la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, medida; la primera salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede estar conectada a la primera entrada de la unidad de Interconexión de Salida, y la segunda salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede estar conectada a la segunda entrada de la unidad de Interconexión de Salida; la primera salida de la unidad de Interconexión de Salida puede distribuir la información respecto a la densidad medida fuera del aparato de la presente invención, y la segunda salida de la unidad de Interconexión de Salida puede distribuir la información respecto a la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, medida, fuera del aparato de la presente invención, y la tercera salida de la Interconexión de Salida incluye un vector de alarmas binarias para diversas versiones del control de ENCENDIDO/APAGADO .

En el aparato, la unidad Analizadora puede llevar a cabo las operaciones sobre la señal proporcional a la respuesta, que forma al menos tres tipos de variables; el primer tipo de variable; destinado para la optimización de la calidad de la señal capturada por la unidad Receptora, puede estar asociado con la primera salida de la unidad Analizadora; el segundo tipo de variable puede estar asociado con la segunda salida de barra colectiva de la unidad Analizadora, incluyendo al menos dos variable de evaluación destinadas a alimentar la unidad Generadora de Ecuaciones; el tercer tipo de variable, destinado para la optimización de la calidad de la señal capturada por la unidad Receptora por el control de la selección de los parámetros de ajuste del mecanismo receptor de vibraciones, puede estar asociada con la tercera salida de la unidad Analizadora. Además, la unidad de Control de Golpeo puede optimizar la cantidad de energía cinética inducida hacia la pared por la unidad Golpeadora, a través del control de los sistemas de accionamiento de los elementos funcionales de la unidad Golpeadora, de acuerdo con el método de optimización de energía cinética. Además, la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede contener densidad y viscosidad dinámica; la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede contener valores aparentes de densidad y viscosidad; y, la barra colectiva de salida de la unidad Resolutora de Ecuaciones puede contener la variable relacionada a la densidad aparente y a la resistencia al esfuerzo cortante.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso que llena un recipiente. El aparato incluye un aparato para la medición simultánea no invasora de las variables relacionadas al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso, que llena un recipiente, y un aparato para la medición no invasora del flujo volumétrico de un material de flujo libre, no gaseoso que viaja a través de un recipiente, con lo cual se permite la medición simultánea de la variable relacionada al flujo de masa, a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante por la producción de la medición del flujo de masa mediante la realización de la multiplicación de la densidad medida por el flujo volumétrico medido. El aparato puede incluir además una aplicación en donde la medición del flujo volumétrico es realizada por un medidor de flujo basado en Efecto Doppler de ultrasonido.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un aparato para la medición simultánea no invasora, capa por capa de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre no gaseoso, que llena un recipiente. El aparato incluye un aparato para la medición simultánea no invasora, de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante de un material de flujo libre, no gaseoso que llena un recipiente, y un sistema de transductores acústicos situados coaxialmente sobre los extremos opuestos del recipiente. En el aparato, el primer transductor puede emitir una onda elástica que se proyecta a través de la pared del recipiente y del contenido del recipiente; el segundo transductor puede recibir la onda elástica emitida por el primer transductor y la generación de onda elástica puede ser sincronizada con los golpes del aparato para la medición simultánea no invasora simultánea de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante. Además, el aparato puede provocar también la modificación secuencial de la energía mecánica de los golpes para incrementar gradualmente el volumen asociado del material del contenido del recipiente que participa en las oscilaciones en la dirección normal a la superficie de la pared, dando como resultado una superposición de ondas elásticas y la oscilación . del volumen asociado del material del contenido del recipiente, con lo cual se permite la medición capa por capa de la densidad y la variable de resistencia al esfuerzo cortante variable del material del contenido.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un método para la medición de las propiedades físicas del material en un recipiente. El método incluye los actos de iniciar una vibración sobre una pared del recipiente; capturar una respuesta a la vibración; producir valores para al menos dos variables de evaluación basadas en la respuesta y en la resolución de un sistema de ecuaciones que incluyen al menos una variable de densidad y al menos una variable de resistencia al esfuerzo cortante, utilizando al menos dos variable de evaluación.

En el método, el acto de iniciar la vibración puede incluir un acto de aplicar una carga mecánica a una pared exterior del recipiente. Además, el acto de aplicación de la carga mecánica puede incluir un acto de aplicación de al menos uno de un pulso simple, una carga en tren de pulsos y una carga periódica continua. Además, el acto de iniciar la vibración puede incluir un acto de iniciar una vibración en el material, siendo el material al menos uno de un líquido homogéneo, un material sólido suelto y un material heterogéneo que incluye una mezcla de materiales líquidos y sólidos. Además, el acto de captura de la respuesta puede incluir un acto de captura de las variables informativas que caracterizan la respuesta de la pared a la vibración.

El método puede incluir además un acto de analizar la respuesta para determinar al menos uno de un grupo de máximos de una señal alternada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil mayor que un periodo de muestreo, una suma del grupo de máximos y una suma de las diferencias entre los máximos adyacentes del grupo. Además, el método puede incluir también un acto de analizar la respuesta para determinar un decremento logarítmico de la señal o un factor de amortiguamiento. Además, el método puede incluir también un acto de analizar la respuesta para determinar espectro armónico de una señal. Además, el método puede incluir también un acto de ajustar una cantidad de energía cinética utilizada para iniciar la vibración por el análisis de la respuesta. En el método, el acto de ajustar la cantidad de energía cinética puede incluir un acto de verificar la cantidad de energía cinética que da como resultado otra respuesta a una vibración que cumple un grupo predeterminado de características de umbral.

De acuerdo a otro ejemplo más, se proporciona un aparato para la medición de propiedades físicas del material en un recipiente. El aparato incluye un golpeador configurado para iniciar una vibración sobre una pared del recipiente; un sensor configurado para capturar una respuesta a la vibración, y un controlador configurado para producir valores para al menos dos variables de evaluación basadas en la respuesta, y resolver un sistema de ecuaciones que incluyen al menos una variable de densidad y al menos una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, utilizando al menos dos variables de evaluación.

En el aparato, la unidad Golpeadora puede ser configurada para aplicar una carga mecánica a una pared exterior del recipiente. Además, la carga mecánica puede incluir al menos una de un pulso simple, una carga de tren de pulsos, y una carga periódica continua. Además, el material puede incluir al menos una de un líquido homogéneo, un material sólido suelto y un material heterogéneo que incluye una mezcla de materiales líquidos y sólidos. Además, el sensor puede ser configurado para capturar las variables informativas que caracterizan la respuesta de la pared a la vibración. Además, el controlador puede ser también configurado para analizar la respuesta para determinar al menos uno de un grupo de máximos de una señal alternada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil, mayor que un periodo de muestreo, una suma del grupo de máximos y una suma de las diferencias entre los máximos adyacentes del grupo.

En el aparato, el controlador puede ser además configurado para analizar la respuesta para determinar un decremento logarítmico de la señal o un factor de amortiguamiento. Además, el controlador puede ser configurado también para analizar la respuesta para determinar un espectro armónico de una señal . El aparato puede incluir también un control de golpeo acoplado al Golpeador y al sensor, y configurado para ajustar, por análisis de la respuesta, una cantidad de energía cinética utilizada por el Golpeador para iniciar la vibración. En este ejemplo, el controlador de golpeo puede ser además configurado para verificar la cantidad de energía cinética que da como resultado otra respuesta a una vibración que cumple un grupo predeterminado de características de umbral .

Otros aspectos, ejemplos, y ventajas adicionales de estos aspectos ejemplares, y ejemplos, se discuten con detalle más adelante. Además, se debe entender que la información anterior y la descripción detallada siguiente son ejemplos meramente ilustrativos de los diversos aspectos y modalidades, y están destinados a proporcionar un panorama general o un marco para el entendimiento de la naturaleza y el carácter de los aspectos y modalidades reclamadas. Cualquier ejemplo discutido en la presente puede ser combinado con cualquier otro ejemplo de cualquier manera consistente con al menos uno de los objetivos, metas y necesidades descritas en la presente, y las referencias a, "un ejemplo", "algunos ejemplos", "un ejemplo alternativo", "diversos ejemplos", "un ejemplo", "al menos un ejemplo", "este y otros ejemplos" o similares no son necesariamente mutuamente exclusivos y están destinados a indicar que un rasgo, estructura y característica particular descrito en conexión con el ejemplo puede ser incluido en al menos un ejemplo. Las apariciones de tales términos en la presente no son necesariamente referentes todos al mismo ejemplo.

Breve Descripción de las Figuras Diversos aspectos de al menos un ejemplo son discutidos más adelante con referencia a las figuras anexas, las cuales no están dibujadas a escala. Las figuras son incluidas para proporcionar una ilustración y un entendimiento adicional de los diversos aspectos y ejemplos, y son incorporados en y constituyen una parte de esta especificación, pero no están destinados a ser una definición de los límites de la invención. Las figuras, junto con el resto de la especificación, sirven para explicar los principios y operaciones de los aspectos y ejemplos decretos y reclamados. En las figuras, cada componente idéntico o casi idéntico que es ilustrado en las diversas figuras es representado por un número similar. Para fines de claridad, no todos los componentes pueden ser etiquetados en cada figura. En las figuras: La figura 1 es un diagrama de bloques unidimensional que describe el comportamiento de un líquido no Newtoniano dentro de una pared de un recipiente cuando la pared es accionada por un impacto proveniente del Golpeador en una dirección normal a la pared; La figura 2 es un diagrama de bloques unidimensional que describe el comportamiento de un material sólido suelto dentro de la pared del recipiente, cuando la pared es accionada por un impacto proveniente del golpeador en una dirección normal a la pared; La figura 3 es un diagrama funcional de una instalación experimental para probar un método para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante de materiales de relleno líquido; La figura 4a es una representación gráfica de la respuesta oscilatoria de la pared de un tanque de prueba, medida en unidades estándares (s.u., por sus siglas en inglés) de la señal de salida del dispositivo de monitoreo de oscilaciones (OMD, por sus siglas en inglés) para la viscosidad cinemática de los líquidos de prueba medidos en cSt ; La figura 4b es una representación gráfica de la respuesta oscilatoria de la pared del tanque de prueba, medida en unidades estándares (s.u.) de la salida del OMD a la viscosidad cinemática de los líquidos de prueba medidos en cSt ; La figura 5 es un diagrama esquemático del tubo de prueba montado con un OMD; La figura 6 es una representación gráfica de la respuesta oscilatoria de la pared del tanque de prueba, medida en unidades estándares (s.u.) de la señal de salida de OMD para la densidad aparente de una muestra de polvo medida en g/1; La figura 7 es un diagrama de barras que demuestra la dependencia de la señal de salida de OMD proveniente de la posición vertical de OMD sobre la pared, y la presencia de aplicación no generada por el OMD, aplicada al cuerpo del recipiente de prueba; La figura 8 es un diagrama de tiempo simulado que demuestra un armónico fundamental de la salida del sensor de vibraciones, que depende del grado de cambio en la densidad aparente de la muestra en polvo; La figura 9 es un diagrama de bloques funcional de un aparato para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante; La figura 10 es un diagrama de bloques generalizado de una versión del subsistema de control de golpeo adaptativo para un aparato para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante; La figura 11 es un diagrama de bloques del subsistema de control de golpeo adaptativo, de un aparato para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante; La figura 12 es un diagrama esquemático que proporciona una explicación de un principio de operación de un perfil transversal de la aplicación de medición de densidad/viscosidad; La figura 13 es un diagrama de flujo de un método para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante; y La figura 14 es un diagrama de bloques de un ejemplo de un sistema de computadora que puede ser utilizado para realizar los procesos descritos en la presente.

Descripción Detallada de la Invención Los aspectos y ejemplos descritos en la presente, se refieren a aparatos y procesos para determinar las propiedades físicas de un material alojado dentro de un recipiente. Por ejemplo, de acuerdo a un ejemplo, un aparato incluye un golpeador, un sensor de vibración y un controlador configurado para determinar la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante de un material no gaseoso colocado dentro de un recipiente. En algunos ejemplos, el material no gaseoso es un fluido. En otros ejemplos, el material no gaseoso es un sólido. De acuerdo a otro ejemplo más, un aparato, tal como el aparato descrito anteriormente, ejecuta un método para determinar las propiedades físicas de un material alojado dentro de un recipiente. Mientras que se ejecuta el método ejemplar, el aparato determina la densidad y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante de un material no gaseoso colocado dentro del recipiente por población de un sistema de ecuaciones con datos empíricos y la resolución del sistema de ecuaciones .

Se debe apreciar que los ejemplos de los métodos y aparatos discutidos en la presente no están limitados en aplicación a los detalles de construcción y el arreglo de componentes descritos en la siguiente descripción, o ilustrados en las figuras anexas . Los métodos y los aparatos son susceptibles de implementación en otros ejemplos y a ser practicados o a ser llevados a cabo de diversas formas. Los ejemplos de implementaciones específicas son proporcionados en la presente para fines ilustrativos únicamente y no se pretende que sean limitantes. En particular, los actos, elementos y características discutidas en conexión con uno o más ejemplos no están destinados a ser excluidos de un papel similar en cualesquiera otros ejemplos.

También, la fraseología y la terminología utilizada en la presente son para fines de descripción y no debe ser considerada como limitante. Cualesquiera referencias a ejemplos o elementos o actos de los sistemas y métodos referidos en la presente en el modo singular, pueden también abarcar los ejemplos que incluyen una pluralidad de estos elementos, y cualesquiera referencias en plural a cualquier ejemplo o elemento o acto en la presente, pueden también abarcar los ejemplos que incluyan únicamente un elemento simple. Las referencias en la forma singular o plural no están destinadas a limitar los sistemas o métodos actualmente descritos, sus componentes, actos, o elementos. El uso en la presente de "que incluye", "que comprende", "que tiene", "que contiene", "que involucra", y variantes de los mismos, se entiende que abarca los artículos listados de aquí en adelante y equivalentes de los mismos, así como otros artículos adicionales. Las referencias a "o" pueden ser consideradas como incluyentes, de modo que cualesquiera términos que describen el uso de "o" pueden indicar cualquiera de uno simple, más de uno, y todos los términos descritos .

Procesos de Medición Los métodos ejemplarse descritos en la presente están basados en el monitoreo de movimiento oscilatorio de la pared externa de un recipiente. Tal movimiento puede ser iniciado por la aplicación de una carga mecánica temporal dirigida a la pared. El método explota las propiedades del sistema dinámico de dos regiones "Pared de recipiente Material de relleno" tal que a una distancia relativamente corta entre el punto carga, la oscilación del sistema dinámico mecánico "masa de material de relleno asociado actual - masa de pared de recipiente asociada actual", es utilizado para obtener la información para determinar de manera simultánea la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, que caracteriza el material de flujo libre, no gaseoso en el recipiente. El método de medición es aplicable a ambos tipos básicos de contenidos de recipiente de flujo libre, no gaseosos que son materiales líquidos, homogéneos y no homogéneos; y sólidos sueltos que incluyen polvos y otros materiales granulados. En el caso de los líquidos, la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del método está asociada con la viscosidad de los líquidos. En el caso de sólidos sueltos y líquidos no homogéneos, la variable de densidad del método representa la densidad aparente de estos materiales.

Integralmente, el proceso de desarrollado 1300 es una secuencia de los siguientes actos, como se ilustra en la figura 13. El proceso 1300 comienza en 1302. En 1304, un aparato de medición determina un valor óptimo de la energía cinética que debe ser inducida hacia la pared del recipiente después del momento de aplicación de la carga mecánica temporal dirigida a la pared. En 1306, el aparato de medición inicia la vibración al menos en una posición predeterminada simple sobre la pared externa del recipiente lleno con el material de flujo libre no gaseoso, al nivel conocido. En 1308, el aparato de medición captura la respuesta oscilatoria de la pared a la carga mecánica. En 1310, el aparato de medición analiza la respuesta capturada. En 1312, el aparato de medición produce valores de al menos dos variables de evaluación que resultan del análisis. En 1314, el aparato de medición puebla un sistema de ecuaciones teóricas que incluye al menos una variable relacionada a la densidad del material de relleno, y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, como incógnitas, y al menos un valor de la primera variable de evaluación y un valor de la segunda variable de evaluación. En 1316, el aparato de medición resuelve el sistema de ecuaciones contra las incógnitas, con lo cual se proporciona la medición simultánea no invasora simultánea de la variable relacionada a la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno presente en el volumen asociado en la cercanía del centro de la carga mecánica aplicada a la pared del recipiente. El proceso 1300 termina en 1318.

En seguida, cada acto del método propuesto es descrito con detalle para la versión mínima del método de una fuente simple de vibración.

Acto 1304: Determina un valor óptimo de la energía cinética que debe ser inducida dentro de la pared de un recipiente después del momento de la aplicación de la carga mecánica temporal dirigida a la pared.

De acuerdo a la física del método descrito de medición por percusión, el nivel puntual, la densidad o la medición de la viscosidad, requiere que la señal de salida del sensor satisfaga ciertas condiciones de una representación de señales. Esta condición puede incluir un valor de intervalo dinámico, una ventana basada en tiempo del valor de observación y un comportamiento de decaimiento de señales. Un proceso de control de golpeo adaptativo es sugerido para soportar la satisfacción de las condiciones de la señal de salida del sensor de la representación de señales, no obstante de los parámetros de la aplicación de medición. El proceso realiza una optimización del valor de la energía cinética que el golpeador induce en la pared del recipiente y requiere la realización de las siguientes operaciones antes de la medición inicial: • Inicialización de la vibración de la pared por golpeo en la pared a un cierto valor inicial de la energía cinética • Captura de la respuesta del sensor • Evaluación de la señal de salida del sensor contra el criterio de la representación de la señal · El ajuste del valor de la energía cinética que el golpeador induce en la pared de acuerdo a un paradigma de optimización, tal como el método de descenso gradual • El retorno al acto de inicialización de la vibración si la optimización no es lograda • El uso del valor óptimo obtenido de la energía cinética en la medición después de que es lograda la optimización Acto 1306: Inicializar la vibración al menos en una posición predeterminada simple sobre la pared externa de un recipiente lleno con cierto material a un nivel predeterminado .

La vibración se origina en la cercanía . de un impacto mecánico con su centro localizado sobre la pared externa del recipiente. El diagrama de tiempo de carga de impacto podría ser de diversas formas incluyendo un pulso simple, una carga de tren de pulsos o una carga periódica continua como ejemplos particulares. Cada tipo de carga permite algún tipo de modulación, por ejemplo, Modulación de Amplitud, Modulación de Frecuencia, Modulación de Código de Pulso, o sus combinaciones. En algunos ejemplos, el impacto mecánico en la pared puede originarse vía una aplicación de cualquier fuente de energía adecuada dependiendo de los requerimientos técnicos del proyecto de medición particular. Las fuentes de energía adecuadas pueden incluir un solenoide, un resorte, un dispositivo hidráulico basado y un dispositivo basado en presión de aire.

Acto 1308: Capturar la respuesta oscilatoria de la pared a la carga mecánica.

Una vibración mecánica capturada por el receptor del sistema de medición es cuantificada y almacenada en el almacén de datos, tal como el almacén de datos descrito más adelante con referencia a la figura 12, para el análisis posterior .

Acto 1310: Analizar la respuesta capturada.

El grupo de datos cuantificados , almacenados es una entrada para una operación consecuente de procesamiento de datos llevada a cabo por un controlador que está conectado a un almacén de datos. Esta operación de procesamiento de datos da como resultado la generación de un vector de variables informativas que caracterizan la energía, las propiedades espectrales temporales y de frecuencia de la respuesta a la vibración o la señal que puede ser descrita pero no limitada por los siguientes ejemplos. Las variables de caracterización de energía de vibración podrían incluir: a) un grupo de máximos de la vibro-señal rectificada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil mayor que una proporción de muestreo; b) . La suma de los máximos; c) . La suma de diferencias entre los máximos adyacentes. Las propiedades temporales de la señal de vibración podrían ser evaluadas por el tiempo de respuesta calculado bajo la condición de que la señal capturada sea mayor que un umbral establecido. Otra variable más, que caracteriza las propiedades temporales de señal es el decremento logarítmico de la señal o el factor de amortiguamiento. Las propiedades de frecuencia espectral podrían ser evaluadas por la representación armónica de la señal a través de la aplicación del Procedimiento de Transformación Rápida de Fourier que distribuye el espectro de amplitud de la señal, definido sobre un intervalo de frecuencias.

Acto 1312: Producción de valores de al menos dos variables de evaluación que resultan del análisis.

Las dos variables de evaluación son construidas sobre el vector de variables informativas generadas en el Acto 1310. La meta de este ejemplo es la medición de al menos dos propiedades mecánicas del material de relleno; de aquí que al menos se requieran dos variables de evaluación para participar en el proceso de resolución de ecuaciones. Las dos variables de evaluación consecuentemente denotadas por Sm, Qm, deben estar en relación con cada una de las dos variables cuyos valores van a ser medidos : En donde, la variable p denota la variable relacionada a la densidad del material de relleno; la variable µ denota la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno, y el subíndice m significa "medido" . Por ejemplo, el decremento logarítmico y armónico fundamental de la vibro- señal dependen de (p, µ) , que satisfaga la condición (1.1) .

Acto 1314: Población de un sistema de ecuaciones teóricas que incluyen al menos una variable relacionada a la densidad del material de relleno y una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante como incógnitas, y al menos un valor de la primera variable de evaluación y un valor de la segunda variable de evaluación.

Un sistema predeterminado de ecuaciones de reglaje incluye las variables medidas Smi Qm y de las variables calculadas de las mismas dimensiones SCl Qc, tal que: Sc=Sc(p, ) Qc=Qc(p, ) Las funciones F() y U() del (1.3) representan las leyes naturales que regulan las relaciones entre las variables (Sm, Qm) y las variables buscadas {p, µ) . Por ejemplo, en un ejemplo que tiene el recipiente lleno con un fluido Newtoniano, las funciones F() y U() podrían ser descritas por el sistema de ecuaciones representadas en la figura 1.

La figura 1 es presentada en la forma de un Diagrama de Bloques de Unidades Dinámicas que puede ser encontrado en Mathematical Control Theory: Deterministic Finite Dimensional Systems. Second Edition, Texts en Applied Mathematics/6 , Eduardo D. Sontag, 1998, que se incorpora por referencia en la presente en su totalidad. Aquí, el sistema de las ecuaciones de reglaje (1.3) incluye el sistema de ecuaciones de Navier-Stokes que describe la dinámica del contenido de líquido del recipiente en el volumen efectivo vinculado al modelo matemático de la oscilación de la pared del recipiente que resulta de la aplicación de la carga mecánica normalmente dirigida, proveniente del golpeador.

De acuerdo a un ejemplo que tiene el recipiente lleno con material sólido suelto, las funciones F() y C7() podrían ser descritas en el caso de un problema unidimensional del diagrama de bloques mostrado en la figura 2. La figura 2 refleja un modelo matemático de material granular presentado en el trabajo del Dr. Loktionova en Analysis of dynamics of vibration-based technologies and equipment for processing non-uniform loóse solids: Loktionova O. G. , Dr. Sci. Thesis Abstract, página 35, la cual se incorpora por referencia en la presente en su totalidad. Otros ejemplos de modelos matemáticos para los materiales sólidos sueltos podrían ser encontrados en los siguientes documentos: "FREE-FLO ING MEDIA DYNAMIC PROBLEMS": V.M. Sadovskii, Mathematical Modeling Vol. 13, No. 5, 2001 /Institute of Computational Modeling of Rus. Acad, of Sci; "Kinematics of the raotion of loóse materials relative to rigid surfaces" : S. B. Stazhevskii y A. F. Revuzhenko, Journal of Mining Science Vol. 11, No. 1, Jan., 1975, pp. 78 - 80; "Particle size segregation in inclined chute flow of dry cohesionless granular solids": S. B. Savage y C. K. K. Lun, Journal of Fluid Mechanics (1988), 189:311-335 Cambridge University Press; "A three-phase mixture theory for particle size segregation in shallow granular free-surface flows" : A. R. THORNTON, J. M. N. T. GRAY y A. J. HOGG, Journal of Fluid Mechanics (2006), 550: 1-25 Cambridge University Press, cada una de las cuales se incorpora por referencia en la presente en su totalidad.

La descripción matemática del comportamiento dinámico de los sólidos sueltos es extremadamente multivariada y depende de aspectos específicos de un proyecto de medición, por lo tanto diversos modelos matemáticos del sistema dinámico de "Pared del recipiente - Material de relleno" pueden ser utilizados para la implementación del Acto 1314 del presente método adicionalmente a los modelos citados. De interés particular son los modelos que utilizan las variables relacionadas a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante, "un paradigma aquí es proporcionado por la famosa ecuación de Burgers" [propuesta de Dave Harris en www.maths .manchester . ac . uk/~dh/MScProj ects/NumAnalProj 07. html , en . wikipedia . org/wiki/Burgers%27_equation] , que es incorporada por referencia en la presente en su totalidad.

Acto 1316: Resolución del sistema de ecuaciones contra las incógnitas, mediante el cual se proporciona la medición simultánea no invasora de la variable relacionada a la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante del material de relleno presente en el volumen asociado en la cercanía del centro de la carga mecánica aplicada a la pared del recipiente .

Los sistemas de ecuaciones con vínculos y funciones descritas en las figuras 1 y 2 no pueden ser resueltos analíticamente incluso en los casos más simples debido a su no linealidad. Por lo tanto, en algunos ejemplos, el método es implementado por un controlador con instalaciones de hardware o software para resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales parciales Numerical Recipes in C++: The art of scientific computing, William H. Press, et al. -2a edición para obtener las soluciones en tiempo real para (p, µ) , que se incorpora por referencia en la presente en su totalidad.

Se debe apreciar que otra característica importante de la presente invención es que el uso de un modelo matemático adecuado del sistema dinámico "Pared del recipiente - Material de relleno" evita la calibración de la secuencia de operaciones de medición.

Además, en un ejemplo donde una de las variables desconocidas (?, µ) es constante, el método propuesto de medición es reducido al mínimo para la resolución de una ecuación del tipo (1.3) : Wm -WC[N( ) ] = 0 (1.4) En donde Wm denota el valor medido de la variable de evaluación; Wc denota la variable de evaluación calculada; la función ?(?) representa las leyes naturales que regulan la relación entre la variable Wm y la variable buscada ? = ??µ .

La ecuación (1.4) puede ser resuelta analíticamente en una cercanía suficientemente pequeña de un valor conocido ? = ?° o utilizando diversos tipos de tablas de referencia o curvas de calibración o métodos numéricos. En algunos ejemplos, donde la descripción matemática del WC[N{ ) ] no está disponible, la operación de la resolución de la ecuación (1.4) se vuelve un proceso que incluye: a) La construcción de una curva experimental ^(U'D.U'le "] - "Calibración"; b) La resolución de la ecuación Wm - Wce [?) = O contra la variable desconocida ? = ??µ - "Medición" En donde, {?*} denota un grupo de valores pre-medidos de la variable ?. La operación de calibración es un proceso de medición de puntos múltiples con el número mínimo de mediciones igual a dos; la operación es describible con el número mínimo de mediciones igual a dos; la operación es decribible por el siguiente sistema de ecuaciones algebraicas: ¾-^( ) =0 ]"cin^>2 En donde, j denota una columna de vector de valores de la variable de evaluación^'nedida W; denota una columna de vector de los valores pre-medidos de la variable buscada ? = ??µ .

El proceso 1300 describe una secuencia particular de actos en un ejemplo particular. Los actos incluidos en el proceso 1300 pueden ser realizados por, o utilizando, uno o más sistemas de computadora especialmente configurados como se discute en la presente. Algunos actos son opcionales, y como tales, pueden ser omitidos de acuerdo con uno o más ejemplos. Además, el orden de los actos puede ser alterado, u otros actos pueden ser agregados, sin apartarse del alcance de los sistemas y métodos discutidos en la presente. Además, como se discutió anteriormente, en al menos un ejemplo, los actos son realizados sobre una máquina particular, especialmente configurada, específicamente un sistema de computadora configurado de acuerdo a los ejemplos descritos en la presente .

La utilidad de la presente invención es definible por la sensibilidad de la oscilación de la pared al cambio en la densidad/viscosidad del material de relleno. Teniendo esto como un objetivo, serán descritos más adelante dos pruebas de sensibilidad conducidas sobre tanques rellenos con líquidos (Prueba A) y material sólido suelto (Prueba B) .

Prueba A Con el fin de observar el efecto de la densidad/viscosidad del material líquido sobre la oscilación de la pared del recipiente, un OMD fue montado sobre el recipiente. El diagrama esquemático de la instalación experimental es mostrado en la figura 3. El dispositivo de monitoreo fue equipado con un mecanismo de golpeo configurado para aplicar un impacto mecánico (un golpe) en la pared exterior del recipiente y con un receptor basado en acelerómetro, colocado sobre el cuerpo del golpeador. Por la duración de la prueba, el nivel de líquido en el recipiente fue mantenido constante. El recipiente estuvo en posición fija previniendo el movimiento, mientras que éste estaba siendo llenado o vaciado. De acuerdo al procedimiento de prueba, el recipiente fue llenado con diversas sustancias líquidas de prueba.

El tiempo - respuesta oscilatorio (S) del sensor de vibración fue procesado por las siguientes fórmulas : Los resultados numéricos de la Prueba A son presentados en la Tabla 1 e ilustrados gráficamente en la figura 4a-4b. En donde, los valores de densidad para las soluciones de prueba fueron determinados directamente mediante el pesaje de cada solución de muestra en el recipiente de volumen conocido a temperatura ambiente los valores de viscosidad dinámicas fueron obtenidos en el artículo "Viscosity" : httpV/hypertextbook . com/physics/matter/viscosidad/ , la cual se incorpora por referencia en la presente en su totalidad.

Tabla 1 Gravedad Viscosidad Viscosidad Salida específica dinámica cinemática (S) cp cSt s . u Agua 1 1.002 1.004 37.4 Salmuera 1.2 1.4 1.17 26.29 Alcohol 0.8 1.2 1.5 19.71 Aceite 0.9 72 80 6.53 vegetal El análisis de los datos de la Prueba A condujeron a la conclusión de que la respuesta oscilatoria de la pared del recipiente a cada golpe simple está en proporción inversa al valor de la viscosidad cinemática de líquido homogéneo que llena el recipiente de prueba a un nivel constante L.

En un ejemplo del método, la variable de aceleración de la pared, medida en la cercanía de los golpes, es utilizada para la evaluación de la respuesta de vibración. De acuerdo a este ejemplo, la variable de aceleración es evaluada después de que es aplicada una carga mecánica temporal (un golpe o impacto) a la pared, y luego cancelada por el golpeador. No obstante, la evaluación de la vibración de la pared no está limitada al procedimiento descrito por las fórmulas (1.5) . Cualquier método definible sobre el tiempo o el dominio de frecuencia, que proporcione la sensibilidad requerida a la densidad/viscosidad de un líquido de relleno, puede ser aplicado de acuerdo a los ejemplos descritos en la presente.

Prueba B Resumen de las Pruebas El objetivo de la prueba B fue producir, monitorizar y registrar los cambios en la señal de salida de vibración provocada por los cambios en la densidad aparente de la muestra en polvo. El cambio de densidad deseado fue obtenido por los siguientes tres métodos: • Método 1: La densidad fue cambiada al modificar el volumen de muestra del polvo y manteniendo la masa del polvo sin cambio. La prueba 1 fue conducida por la ejecución del método 1.

• Método 2: La densidad fue cambiada al modificar la masa de la muestra de polvo y manteniendo el volumen de la muestra de polvo sin cambio. La prueba 4 fue conducida por la ejecución del método 2.

• Método 3: La densidad fue cambiada por medio de vibración. La prueba 2 y la prueba 3 fueron conducidas al ejecutar el método 3.

Procesamiento de datos Durante estas pruebas, la densidad aparente inicial de la muestra de polvo fue calculada utilizando la fórmula: Peso del tubo llenado - Peso del Tubo Vacío Densidad aparente inicial = (1.6) Volumen Interno del tubo En donde el peso fue medido en gramo-fuerza y el volumen fue medido en litros. Una descripción esquemática del tubo de prueba con el OMD montado sobre éste se muestra en la figura 5.

Durante estas pruebas, la densidad de la muestra de polvo fue calculada como sigue: Peso del Polvo Peso del Polvo Densidad experimentad = (1.7) Volumen . g 0.25KD2 (H-h). g En donde D denota el diámetro interno del tubo; H denota la altura del tubo; h denota la distancia desde la parte superior del tubo hacia la interfaz polvo/aire y g denota la constante de la gravedad.

Análisis de Datos Evaluación de la salida de OMD En estas pruebas, la salida del OMD fue evaluada por el siguiente método: Donde Umi2 denota una i-ésima amplitud del armónico fundamental de la reacción condicionada por el sensor de OMD i a un golpe: u(t)= j u(x)dx y K ¿enota e número de ?-G medios periodos de oscilaciones contados sobre el intervalo de tiempo de monitoreo de señales.

La sensibilidad experimental de la salida de OMD a la densidad aparente de la muestra, fue calculada de acuerdo a las siguientes fórmulas: de OMD a la densidad de la muestra; ?3 denota el porcentaje del cambio de valor de salida del dispositivo por densidad de muestra; p denota el cambio de densidad denota la salida de DM evaluada, promediada; , denota la media de la densidad aparente de la j'-ésima muestra de polvo; Uj denota la media de la salida de DM evaluada, correspondiente con la j-ésima muestra de polvo, y s.u. denota la unidad estándar de la salida de OMD que es representada.

La repetibilidad estimada de las mediciones de densidad aparente fue calculada utilizando las siguientes fórmulas: P ^ [Pmk\ ' Pmax ] ' donde e denota la repetibilidad de la medición; o denota la STD de la variable de salida del dispositivo U; q denota el coeficiente que caracteriza la volatilidad de la densidad de la muestra por medición, que es igual a 1 en el caso recomendado cuando la repetibilidad del OMD es evaluada sobre un recipiente vacío.

Para una estimación aproximada de la repetibilidad' de la medición, podría se aplicada la siguiente fórmula empírica e = ?? , p e [3,5] (1.11) Prueba 1 La densidad aparente de la muestra fue cambiada por el método de compresión. Los datos experimentales registrados y condicionados son presentados en la tabla 2 y la gráfica siguiente mostrada en la figura 6.

Tabla 2 Prueba 2 La densidad aparente de la muestra fue cambiada por el método de vibración. Los datos experimentales registrados y condicionados son presentados en la tabla 3 siguiente.

Tabla 3 Prueba 3 El procedimiento de la prueba 2 fue repetido cuando el OMD fue acoplado a la pared a 150 mm de la parte superior del tubo. Los datos experimentales registrados y condicionados son presentados en la tabla 4 siguiente.

Tabla 4 Prueba 4 La densidad aparente de la muestra fue cambiada por la adición de una masa de polvo predeterminada y manteniendo sin cambio el nivel del material. Los datos experimentales registrados y condicionados son presentados en la tabla 5 siguiente .

Tabla 5 El análisis de los datos obtenidos en la Prueba B apoyó dos observaciones: Observación 1 Un pequeño incremento en la densidad en la cercanía del OMD produjo un incremento casi proporcional en el valor de la lectura de OMD. La observación es apoyada por la curva en la figura 6, donde la densidad del material en polvo en la cercanía del punto de la pared del tubo localizado a 500 mm por debajo de la parte superior del tubo, fue cambiada por la aplicación de una carga vertical relativamente pequeña a las capas de polvo en la parte superior del tubo (Prueba 1) . La misma observación es verdadera para los registros de la Prueba 2 y la Prueba 3. No obstante de la posición del OMD sobre la pared del tanque, una vez que fue aplicada la vibración a la pared, las lecturas de OMD disminuyeron en comparación a las lecturas obtenidas sin la vibración. Un diagrama de barras de las lecturas de vibración en la figura 7 muestra los datos que apoyan en esta observación.

Observación 2 Un incremento sustancial en la densidad en la cercanía del OMD produjo una disminución perceptible en el valor de la lectura de OMD. Una comparación de las lecturas del OMD obtenidas para la posición de 500 mm del OMD sobre la pared del tanque, con las lecturas asociadas con la posición del OMD de 150 mm sobre la pared del tanque, prueba el carácter correcto de esta observación (Prueba 2, Prueba 3). La diferencia en las lecturas registradas en las posiciones de 500 mm y 150 mm del OMD puede estar vinculada a la diferencia entre las densidades del polvo evaluadas en cada posición. La densidad aparente a 150 mm de la parte superior del tubo es sustancialmente más pequeña que la densidad a 500 mm de la parte superior del tubo, debido a un efecto de compresión de las capas superiores del polvo. Los datos de la prueba 4 también confirman el carácter correcto de esta observación. En la prueba 4, la adición de polvo adicional al mismo nivel del material produjo una disminución al 35% en el valor de la lectura del OMD.

El fenómeno de tendencias opuestas en las lecturas de OMD, dependientes de los valores de densidad iniciales, crea una oportunidad para el desarrollo de un instrumento de medición a escala doble capaz de medir de manera exacta las densidades aparentes de los polvos con intervalos muy amplios .

El fenómeno anteriormente descrito puede ser explicado con una expresión analítica del armónico fundamental de la reacción de oscilación en decaimiento de la señal de salida del sensor de OMD (u(t)) a un golpe individual aplicado a la pared del tubo. Una descripción matemática del u(t) tiene la siguiente vista: u * (t) » Ume~atsen(cot + f) , (1.12) > 0 Donde Um representa la amplitud de la armónica fundamental y OÍ denota el decremento logarítmico de la señal que caracteriza la disipación de la energía mecánica en el sistema dinámico OMD <?· Material de Polvo <? Pared del Tubo. La alimentación de la fórmula (1.8) con u*(t) de la expresión (1.12) da la siguiente fórmula que será utilizada en la investigación numérica consecuente: V ^(^+f)-^^-2^ sen2 (cott_1 + <p)) (1.13) Una representación gráfica de la expresión (1.13) es mostrada en la figura 8.

Los procesos mostrados en la figura 8 ilustran el caso cuando la densidad cambia en valores relativamente pequeños que afectan el decremento logarítmico a (fricción interna) pero que dejan prácticamente sin cambio la amplitud armónica fundamental. La suma de las diferencias de amplitud adyacentes para la "curva de línea discontinua" es más pequeña que la suma de las diferencias de amplitud adyacentes para la "curva de línea sólida". En este ejemplo, la "curva de línea discontinua" está asociada con el material de menor densidad y la "curva de línea sólida" está asociada con el material de mayor densidad.

La imagen opuesta aparece cuando la densidad del material en polvo cambia sustancialmente . En este caso, la amplitud armónica fundamental del sistema dinámico mecánico investigado se reduce notablemente debido a un gran incremento en la rigidez del sistema dinámico mecánico. La aplicación de la fórmula (1.13) da el resultado opuesto. Con el fin de probar esta conclusión, fueron analizados los dos casos hipotéticos numéricamente en los siguientes parámetros: Caso 1: Caso 2 : es sustancialmente {pl es sustancialmente mayor mayor que p2) que p2) 0 Um2 = 100 Umi = 95 Um2 = 100 25 a2 = 0.25 ai = 0.15 a2 = 0. i U = 1401.19 U 1812.23 U = 2328.7 U - 1812.23 Sensibilidad Basada en el Experimento de OMD y Repetibilidad Estimada por OMD Diversos tipos de variables que evalúan la calidad de un dispositivo de medición fueron descritos en las fórmulas (1.9 - 1.13) . Utilizando estas fórmulas y los resultados numéricos de la prueba 1, se permite la determinación de la sensibilidad de la medición de la densidad por un prototipo de OMD.

Repetibilidad de la Medición de la Densidad de OMD, experimental, derivada de la fórmula = 5,/31JU, =150j?/L ?, e, g/L s.u. ¾ 0.031 0.103 0.06 0.020 0.154 0.513 Los resultados de las pruebas realizadas de acuerdo al esquema de la Prueba B demostraron la aplicabilidad del método de la presente invención a la medición de la densidad aparente de materiales sólidos sueltos, especialmente polvos muy ligeros de densidad aparente probada en el intervalo de 20 - 150 g/L con una repetibilidad agregada de 0.212%.

En general, los resultados de las pruebas descritas mostraron que: ¦ El monitoreo de la respuesta oscilatoria de las paredes de los recipientes da información respecto a la densidad del material de relleno con suficiente resolución que permite la construcción de dispositivos de medición no invasores utilizando la pared del recipiente como una membrana sensible y ¦ Una familia de métodos de procesamiento de datos puede ser generada utilizando la respuesta oscilatoria de la pared del recipiente para obtener la medición de las variables relacionadas a la densidad o a la resistencia al esfuerzo cortante con exactitud que cumple o que excede los requerimientos de los sistemas industriales de control de proceso. En un ejemplo, el grupo básico de fórmulas del que se pueden construir los métodos de procesamiento de datos, incluyen las expresiones (1.5, 1.8, 1.13).

Aparato de Medición De acuerdo a los diversos ejemplos, el método para la medición simultánea de la variable relacionada a la densidad y a la resistencia al esfuerzo cortante, es implementado por un aparato de medición. El principio de operación y la funcionalidad del aparato serán descritos utilizando su diagrama de bloques funcional mostrado en la figura 9. El aparato de medición está comprendido de las siguientes unidades funcionales: un golpeador 1, una unidad 2 de control de golpeo, un receptor 3, un analizador 4, un generado de ecuaciones 5, un resolutor de ecuaciones 6 y una interconexión de salida 7. Las unidades 1 y 3 forman un módulo de sensor/receptor del aparato. Las unidades 2, 4 - 6 constituyen un Módulo de Procesamiento del dispositivo. De acuerdo a algunos ejemplos, el aparato de medición puede incluir un sistema de computadora, tal como el sistema de computadora descrito con referencia a la figura 14 siguiente, para implementar una o más de sus funciones. Se debe apreciar que el sistema de computadora incluido dentro del aparato de medición puede ser un sistema de computadora relativamente simple, tal como un controlador con memoria incrustada.

La salida del receptor 3 está conectada a la entrada del analizador 4. La primera salida del analizador está conectada a la entrada de la Unidad de Control de Golpeo 2 cuya salida está conectada a la entrada del Golpeador respectivamente. La segunda salida del analizador está conectada a la primera entrada del Generador de Ecuación 5. La tercera salida del Analizador está conectada a la segunda entrada del Receptor. El valor de estimación para la variable de densidad es la segunda entrada del generador de ecuaciones. El valor de estimación de la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante es la tercera entrada del Generador de Ecuaciones. La salida del vector del Generador de Ecuaciones está conectada a la entrada de la unidad 6 Resolutora de Ecuaciones, cuya primera salida es la variable de densidad medida y la segunda salida es la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, medida. La primera salida del resolutor de ecuaciones está conectada a la primera entrada de la unidad 7 de Interconexión de Salida del aparato. La segunda salida del resolutor de ecuaciones está conectada a la segunda entrada de la interconexión de salida del aparato. La primera salida de la unidad 7 distribuye la información respecto a la densidad medida fuera del aparato de medición. La segunda salida de la unidad 7 distribuye la información respecto a la variable medida relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, fuera del aparato de medición. La tercera salida de la unidad 7 es un vector de alarmas binarias para diversas versiones del control de ENCENDIDO/APAGADO .

El aparato funciona de acuerdo a la siguiente descripción. La Unidad de Control de Golpeo 2 que ejecuta el procedimiento de optimización del golpe de acuerdo con el Acto 1304 del método de medición descrito, el golpeador 1 aplica un impacto mecánico en la pared 8 del recipiente. El impacto puede ser un pulso simple, una serie de pulsos o una carga periódica continua, modulada. La pared del recipiente es excitada por el impacto y consecuentemente involucra una porción del material de relleno 9 en el proceso de oscilación. La respuesta oscilatoria de la pared es capturada por el receptor 3. El receptor 3 puede incluir un sensor de vibración y un amplificador. La salida del receptor 3 puede ser acondicionada y preparada para el procesamiento posterior teniendo el receptor 3 y el analizador 4 que comparten la ejecución de uno o más de los procedimientos similares a aquellos descritos en las expresiones (1.5, 1.8, y 1.13).

La primera salida del analizador 4 controla el tipo del impacto mecánico que el golpeador 1 aplica a la pared por la modificación de la cantidad de energía cinética que el golpeador distribuye a la pared. Dependiendo del tipo de la energía de accionamiento utilizada para mover el mecanismo golpeador, la fuerza de accionamiento podría ser producida por el voltaje o por la corriente eléctrica sobre el tiempo del sistema de accionamiento electromagnético, por ejemplo, un solenoide o un motor lineal; la presión o el flujo sobre el tiempo del sistema de accionamiento hidráulico neumático, etc. La tercera salida del analizador 4 controla el intervalo del sistema sensor del receptor 3 de acuerdo con los criterios de calidad de la señal de vibración adquirida, con lo cual se cierra la retroalimentación del Subsistema de Control de Golpeo Adaptativo (ASCS por sus siglas en Inglés) incluyendo las unidades funcionales del Receptor 3, el Analizador 4 y el Control de Golpeo 2, del dispositivo. Un diagrama de bloques generalizado del ASCS de acuerdo a un ejemplo se muestra en la figura 10. De acuerdo a este diagrama, el optimizador de golpeo 4.2 analiza la respuesta oscilatoria de la pared y cambia automáticamente la dinámica del movimiento del golpeador para optimizar la calidad de la señal capturada por el Receptor 3. Una posible implementación del sistema de control de golpeo automático es descrita en la figura de la figura 11. El ASCS mostrado en la figura 11 funciona como sigue. El grupo de sensores (Sj j = 1,N ) adquiere la vibración de la pared. La unidad Seleccionadora elige el sensor particular, cuya salida satisface los criterios de calidad de la señal de vibración. El seleccionador es controlado por la retroalimentación proveniente de la segunda salida de la unidad Optimizadora de Golpeo del Analizador. La primera salida del optimizador de golpeo del analizador envía las señales de control a la Unidad de Control de Golpeo que controla la potencia del golpeador. El golpeador podría ser controlado utilizando el método de modulación de anchura de pulso-. Los criterios de calidad de la señal de vibración pueden tener diversas representaciones. La representación de la modalidad preferida de los criterios incluye el constreñimiento de intervalo dinámico, el constreñimiento de proporción de señal a ruido y el constreñimiento de longitud representativa. La Unidad de Control de Golpeo optimiza la secuencia de control en la entrada del golpeador, tal que la combinación del sensor de vibración seleccionado y el impulso de la fuerza producida por el Golpeador crean la respuesta dinámica de la pared del recipiente que es satisfactoria para los criterios de calidad de la señal de vibración.

Regresando ahora a la figura 9, la segunda salida del Analizador es una salida de vector que incluye en el caso general las variables medidas, Sm[F{p, µ)] y Qm[F( , µ) ] del sistema de ecuaciones (1.3). El Generador de Ecuaciones 5 acepta las variables 5m y Qm para poblar el sistema de ecuaciones (1.3). Los valores de estimación (p* , v ) de las incógnitas (p, v) son los componentes del vector de estimación requerido para resolver numéricamente el sistema de ecuaciones (1.3). Los valores para (p* , v ) son almacenados en una memoria de datos disponible para la unidad 5. La salida de la unidad 5 es el sistema dé ecuaciones (1.3) numéricamente poblado. Este sistema de ecuaciones está siendo resuelto por la Unidad 6 Resolutora de Ecuaciones que puede realizar al menos un método adecuado para resolver la clase de ecuaciones representadas por los diagramas de bloques mostrados en la figura 1 y en la figura 2. El resultado de la resolución del sistema de ecuaciones (1.3) es los valores numéricos de la densidad y la variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, asociada con el caso del estado transitorio del material de relleno en el momento en que ha sido capturada la señal de salida al receptor 3. Dependiendo del tipo de material de relleno, el par de calculadas = medidas {p, v) puede representar respectivamente: a) la densidad, la viscosidad dinámica para líquidos homogéneos; b) la densidad aparente, la viscosidad para líquidos heterogéneos; y e) la densidad aparente, la variable relacionada al esfuerzo cortante para los sólidos sueltos. Se debe apreciar que la medición de la viscosidad cinemática es también posible por los diversos ejemplos descritos en la presente. El módulo sensor/receptor del aparato y el módulo de procesamiento del aparato no son elementos funcionales del sistema sino los módulos de diseño; éstos pueden tener múltiples implementaciones incluyendo un diseño de parte simple cuando ambos módulos están situados en el mismo alojamiento. Por ejemplo, en una de las soluciones de diseño probadas para el aparato, el módulo sensor/receptor fue construido de acuerdo a la figura descrita en la figura 11.

Las aplicaciones de los ejemplos descritos en la presente pueden incluir la medición de las variables diferentes de la densidad y la viscosidad y otras variables relacionadas a la resistencia al esfuerzo cortante. Por ejemplo, la combinación del método descrito y el dispositivo para la medición de la densidad con un dispositivo de medición de flujo volumétrico, no invasor, por ejemplo un medidor de flujo con ultrasonido utilizando el efecto Doppler, podría hacer fácilmente al aparato de la presente invención adecuado para medir el flujo de masa - una variable importante que caracteriza una gran variedad de procesos industriales .

Otra aplicación de algunos ejemplos permite el análisis seccional transversal de la viscosidad y/o la densidad de los materiales del contenido. Esta aplicación es descrita con referencia a la figura 12. De acuerdo al bosquejo, el perfilaraiento en sección transversal de la viscosidad/densidad del material de flujo libre no gaseoso, podría ser obtenido por un cambio consecuente de la fuerza a partir de golpes débiles a fuertes (o fuertes a débiles) tal que el diferente volumen del material podría estar involucrado en el proceso de oscilación. Otro ejemplo más de la misma aplicación incluye un emisor acústico 1 y el receptor 2 que envía y que recibe ondas elásticas que se propagan a través de la anchura del material contenido al mismo tiempo que los golpes son aplicados a la superficie exterior de la pared. En este caso, los parámetros de onda acústica tales como la amplitud, el desplazamiento de fase, los armónicos superiores de la envolvente acústica, etc., se vuelven dependientes de la cantidad de la energía que cada golpe lleva hacia el sistema de oscilación, con lo cual se proporciona la medición no invasora de la densidad/viscosidad en diversas capas del material del contenido a lo largo de la sección transversal del recipiente.

Con referencia a la figura 14, se ilustra un diagrama de bloques de un sistema de computadora 302, en el cual pueden ser practicados diversos aspectos y funciones descritas en la presente. El sistema de computadora 302 puede incluir uno o más sistemas de computadora que intercambian (por ejemplo envían o reciben) información.

Como se muestra, el sistema de computadora 302 puede ser interconectado por, o pueden intercambiar datos a través de, una red de comunicación. La red puede incluir cualquier red de comunicación a través de la cual los sistemas de computadora pueden intercambiar datos . Para intercambiar datos utilizando la red, el sistema de computadora 302 y la red pueden utilizar diversos métodos, protocolos y estándares, incluyendo, entre otros, Fibre Channel, Token Ring, Eternet, Eternet inalámbrico, Bluetooth, IP, IPV6, TCP/IP, UDP, DTN, HTTP, FTP, SNMP, SMS, MMS , SS7, JSON, SOAP, CORBA, REST y servicios de la Red (Web Services) . Para asegurar que la transferencia de datos sea segura, el sistema de computadora 302 puede transmitir datos vía la red utilizando una variedad de medidas de seguridad que incluyen, por ejemplo, TSL, SSL o VPN. La red puede incluir cualquier medio y protocolo de comunicación.

La figura 14 ilustra un ejemplo particular de un sistema de computadora 302. Como se ilustra en la figura 14, el sistema de computadora 302 incluye un procesador 310, una memoria 312, una barra colectiva 314, una interconexión 316 y la memoria de datos 318. El procesador 310 puede realizar una serie de instrucciones que dan como resultado datos manipulados. El procesador 310 puede ser un procesador comercialmente disponible tal como un Intel Xeon, Itanium, Core, Celeron, Pentium, AMD Opteron, Sun UltraSPARC, IBM Power5+, o un chip de estructura principal de IBM, pero puede ser cualquier tipo de procesador, multiprocesador o controlador. El procesador 310 está conectado a otros componentes del sistema incluyendo uno o más dispositivos de memoria 312, por la barra colectiva 314.

La memoria 312 puede ser utilizada para almacenar programas y datos durante la operación del sistema de computadora 302. De este modo, la memoria 312 puede ser una memoria de acceso aleatorio, volátil, de rendimiento relativamente alto, tal como una memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM por sus siglas en Inglés) o memoria estática (SRAM por sus siglas en Inglés) . No obstante la memoria 312, puede incluir cualquier dispositivo para almacenar datos, tal como una unidad de disco u otro dispositivo de almacenamiento no volátil. Diversos ejemplos pueden organizar la memoria 312 en estructuras particularizadas y, en algunos casos, únicas para realizar las funciones descritas en la presente.

Los componentes del sistema de computadora 302 pueden ser acoplados por un elemento de interconexión tal como la barra colectiva 314. La barra colectiva 314 puede incluir una o más barras colectivas físicas, por ejemplo, las barras colectivas entre los componentes que están integrados dentro de una misma máquina, pero pueden incluir cualquier acoplamiento de comunicación entre elementos del sistema incluyendo tecnologías de barra colectiva de computo, especializada o estándar tales como IDE, SCSI, PCI y InfiniBand. De este modo, la barra colectiva 314 hace posible las comunicaciones, tales como datos e instrucciones, para ser intercambiadas entre los componentes de sistema, del sistema de computadora 302.

El sistema de computadora 302 también incluye uno o más dispositivos de interconexión 316 tales como los dispositivos de entrada, dispositivos de salida y combinación de dispositivos de entrada/salida . Los dispositivos de interconexión pueden recibir la entrada y proporcionar salida. Más particularmente, los dispositivos de salida pueden prestarle información para la presentación externa. Los dispositivos de entrada pueden aceptar la información desde fuentes externas. Los ejemplos de dispositivos de interconexión incluyen teclados, dispositivos de ratón, rodantes, micrófonos, pantallas de tacto, dispositivos de impresión, pantallas de visualización, altavoces, tarjetas de interconexión de red etc. Los dispositivos de interconexión permiten que el sistema de computadora 302 intercambie información y se comunique con entidades externas, tales como los usuarios y otros sistemas.

El almacenamiento de datos 318 puede incluir un medio de almacenamiento de datos no volátil (no-transitorio) legible y escribible en computadora en el cual son almacenadas las instrucciones que definen un programa u otro objetivo que puede ser ejecutado por el procesador 310. El almacenamiento de datos 318 puede también incluir la información que es grabada, sobre o en el medio, y esta información puede ser procesada por el procesador 310 durante la ejecución del programa. Más específicamente, la información puede ser almacenada en una o más estructuras de datos específicamente configuradas para conservar el espacio de almacenamiento o incrementar el funcionamiento de intercambio de datos . Las instrucciones pueden ser persistentemente almacenadas como señales codificadas, y las instrucciones pueden provocar que el procesador 310 lleve a cabo cualquiera de las funciones descritas en la presente. El medio puede, por ejemplo, ser un disco óptico, disco magnético o memoria instantánea, entre otros. En operación, el procesador 310 o algún otro controlador puede provocar que los datos sean leídos desde el medio de grabación no volátil en otra memoria, tal como la memoria 312, que permite el acceso más rápido a la información por el procesador 310 que el que realiza el medio de almacenamiento incluido en el almacén de datos 318. La memoria puede estar localizada en el almacén de datos 318 o en la memoria 312, no obstante, el procesador 310 puede manipular los datos dentro de la memoria 312, y luego copiar los datos al medio de almacenamiento asociado con el almacén de datos 318, después de que se completa el procesamiento. Una variedad de componentes puede manejar el movimiento de datos entre el medio de almacenamiento y otros elementos de memoria y los ejemplos no están limitados a los componentes particulares de manejo de datos. Además, los ejemplos no están limitados a un sistema de memoria particular o al sistema de almacenamiento de datos .

Aunque el sistema de computadora 302 es mostrado a manera de ejemplo como un tipo de sistema de computadora sobre el cual pueden ser practicados diversos aspectos y funciones, los aspectos y las funciones no están limitados a ser implementados sobre el sistema de computadora 302 como se muestra en la figura 3. Diversos aspectos y funciones pueden ser practicados en una o más computadoras que tienen diferentes arquitecturas o componentes de aquellos mostrados en la figura 3. Por ejemplo, el sistema de computadora 302 puede incluir el hardware de propósitos especiales, especialmente programado, tal como un circuito integrado específico de aplicación (ASIC) diseñado para realizar una operación particular descrita en la presente. Mientras que otro ejemplo más puede llevar a cabo la misma función utilizando diversos dispositivos de cómputo para fines generales que corren el sistema X de MAC OS con los procesadores Motorola PowerPC y varios dispositivos de cómputo especializados que corren sistemas operativos y hardware de propietario.

El sistema de computadora 302 puede ser un sistema de computadora que incluye un sistema operativo que maneja al menos una porción de los elementos del hardware incluidos en el sistema de computadora 302. En algunos ejemplos, un procesador o controlador, tal como el procesador 310, ejecuta un sistema operativo. Los ejemplos de un sistema operativo particular que pueden ser ejecutados incluyen un sistema operativo basado en Windows, tal como los sistemas operativos Windows NT, Windows 2000 (Windows ME) , Windows XP, Windows Vista o Windows 7, disponibles de Microsoft Corporation, un sistema operativo MAC OS System X disponible de Apple Computer, una de muchas distribuciones del sistema operativo basados en Linux, por ejemplo el sistema operativo Enterprise Linux disponible de Red Hat Inc., un sistema operativo Solaris disponible de Sun Microsystems, o un sistema operativo UNIX disponible de diversas fuentes. Muchos otros sistemas operativos pueden ser utilizados, y los ejemplos no están limitados a algún sistema operativo particular.

El procesador 310 y el sistema operativo definen conjuntamente una plataforma de computadora para la cual pueden ser escritos programas de aplicación en lenguajes de programación de alto nivel. Estas aplicaciones de componentes pueden ser ejecutables, intermedias, de códigos de bites (octetos) o código interpretado que se comunica con una red de comunicaciones, por ejemplo, la Internet, utilizando un protocolo de comunicación, por ejemplo, TCP/IP. De manera similar, los aspectos pueden ser implementados utilizando un lenguaje de programación orientado al objetivo, tales como .Net, SmallTalk, Java, C++, Ada, o C# (C-Sharp) . Otros lenguajes de programación orientados al objetivo pueden ser también utilizados. Alternativamente, pueden ser utilizados lenguajes de programación funcionales, de codificación o lógicos.

Además, diversos aspectos y funciones pueden ser implementados en un ambiente no programado, por ejemplo, los documentos creados en HTML, XML y otro formato que, cuando se observa en una ventana de un programa buscador, hace que los aspectos de un usuario gráfico se interconecten o realicen otras funciones. Además, diversos ejemplos pueden ser implementados como elementos programados o no programados, o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, una página de la red puede ser implementada utilizando HTML mientras que un objeto de datos llamados desde dentro de la página de la red puede ser escrito en C++ . De este modo, los ejemplos no están limitados a un lenguaje de programación específico y podría ser utilizado cualquier lenguaje de programación adecuado. De este modo, los componentes funcionales descritos en la presente pueden incluir una amplia variedad de elementos, por ejemplo, código ejecutable, estructuras de datos objetos, configurados para realizar las funciones descritas en la presente. Además, los aspectos y funciones pueden ser implementados en software, hardware o microprogramación, o cualquier combinación de los mismos. De este modo, los aspectos y las funciones pueden ser implementados dentro de los métodos, actos, sistemas, elementos de sistema y componentes utilizando una variedad de configuraciones de hardware y software, y los ejemplos no están limitados a ninguna arquitectura red o protocolo de comunicación distribuido, particular.

En algunos ejemplos, los componentes descritos en la presente pueden leer parámetros que afectan las funciones realizadas por los componentes. Estos parámetros pueden ser físicamente almacenados en cualquier forma de memoria adecuada incluyendo una memoria volátil (tal como la RAM) o memoria no volátil (tal como una unidad de disco duro magnético) . Además, los parámetros pueden ser lógicamente almacenados en una estructura de datos de propietario (tal como una base de datos o archivo definido por una aplicación de modo de usuario) o en una estructura de datos comúnmente compartida (tal como un registro de aplicación que es definido por un sistema operativo) . Además, algunos ejemplos proporcionan al sistema y a los usuarios las interconexiones que permiten que entidades externas modifiquen los parámetros y con esto configuren el comportamiento de los componentes.

Habiendo descrito de este modo los diversos aspectos de al menos un ejemplo, se debe apreciar que diversas alteraciones, modificaciones y mejoramientos aparecerán fácilmente para aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo se discute la detección de fraude de cheques, los ejemplos descritos en la presente pueden ser también utilizados en otros contextos tales como para detectar otros tipos de fraudes dentro de las industrias diferentes de la industria financiera, tales como la industria del cuidado de la salud. Tales alteraciones, modificaciones, y mejoramientos están destinados a ser parte de esta descripción, y están destinados a estar dentro del alcance de los ejemplos discutidos en la presente. En consecuencia, la descripción anterior y las figuras son a manera de ejemplo únicamente .

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para medir las propiedades físicas de un material en un recipiente, caracterizado porque comprende : iniciar una vibración sobre la pared del recipiente ; capturar una respuesta a la vibración; producir valores para al menos dos variables de evaluación basadas en la respuesta; y resolver un sistema de ecuaciones que incluye al menos una variable de densidad y al menos una variable de resistencia al esfuerzo cortante, utilizando al menos dos variables de evaluación.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el inicio de la vibración incluye la aplicación de una carga mecánica a una pared externa del recipiente.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la aplicación de la carga mecánica incluye la aplicación de al menos uno de un pulso simple, una carga de tren de pulsos y una carga periódica continua.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el inicio de la vibración incluye el inicio de una vibración en el material, el material es al menos uno de un líquido homogéneo, un material sólido suelto y un material heterogéneo que incluye una mezcla de materiales líquidos y sólidos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la captura de la respuesta incluye capturar variables informativas que caracterizan la respuesta de la pared a la vibración.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además analizar la respuesta para determinar al menos uno de un grupo de máximos de una señal alternada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil mayor que un periodo de muestreo, una suma del grupo de máximos y una suma de diferencias entre los máximos adyacentes del grupo.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el análisis de la respuesta para determinar un decremento logarítmico de la señal o un factor de amortiguamiento.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el análisis de la respuesta para determinar un espectro armónico de una señal .

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el ajuste de una cantidad de energía cinética utilizada para iniciar la vibración por el análisis de la respuesta.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el ajuste de la. cantidad de energía cinética incluye la verificación de la cantidad de energía cinética que da como resultado otra respuesta a una vibración, que cumple un grupo predeterminado de características de umbral.

11. Un aparato para medir las propiedades físicas de un material en un recipiente, caracterizado porque comprende : un golpeador configurado para iniciar una vibración sobre una pared del recipiente; un sensor configurado para capturar una respuesta a la vibración; y un controlador configurado para: producir valores para al menos dos variables de evaluación basadas en la respuesta; y resolver un sistema de ecuaciones que incluye al menos una variable de densidad y al menos una variable relacionada a la resistencia al esfuerzo cortante, utilizando al menos dos variables de evaluación.

12. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el golpeador está configurado para aplicar una carga mecánica a una pared externa del recipiente.

13. El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la carga mecánica incluye al menos uno de un pulso simple, una carga de tren de pulsos y una carga periódica continua.

14. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el material incluye al menos uno de un líquido homogéneo, un material sólido suelto y un material heterogéneo que incluye una mezcla de materiales líquidos y sólidos.

15. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el sensor está configurado para capturar variables informativas que caracterizan la respuesta de la pared a la vibración.

16. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el controlador está configurado además para analizar la respuesta para determinar al menos uno de un grupo de máximos de una señal alternada obtenida sobre una ventana de tiempo móvil mayor que un periodo de muestreo, una suma de grupo de máximos y una suma de las diferencias entre los máximos adyacentes del grupo.

17. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el controlador está configurado además para analizar la respuesta para determinar un decremento logarítmico de la señal o el factor de amortiguamiento.

18. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el controlador está además configurado para analizar la respuesta para determinar un espectro armónico de una señal .

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende además un controlador de golpeo acoplado al golpeador y al sensor, y configurado para ajustar, por análisis de la respuesta, una cantidad de la energía cinética utilizada por el golpeador para iniciar la vibración.

20. El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el controlador de golpeo está además configurado para verificar la cantidad de energía cinética que da como resultado otra respuesta más a una vibración que cumple un grupo predeterminado de características de umbral.