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CONTROL DIFERENCIAL DE PRESIÓN EN UNA CELDA ELECTROLITICA
DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a celdas electrolíticas, particularmente a celdas electrolíticas acuosas para la producción de hidrógeno y oxígeno y más particularmente, para control de la diferencial de presión a través de la membrana/separador de la celda. La electrosíntesis es un método para la producción de la o las reacciones químicas que se impulsan eléctricamente por el paso de una corriente eléctrica, típicamente una corriente directa (CD) , en una celda electroquímica a través de un electrolito entre un electrodo ánodo y un electrodo cátodo a partir de una fuente de poder externa. La velocidad de producción es proporcional al flujo de corriente en la ausencia de reacciones parásitas. Por ejemplo, en una celda electrolítica acuosa alcalina líquida, la corriente de CD se pasa entre los dos electrodos en un electrolito acuoso para separar el agua, el reactivo, en productos gaseosos del componente, es decir, hidrógeno y oxígeno en donde los productos gaseosos se desarrollan en las superficies de los electrodos respectivos. Los electrólitos acuosos han confiado típicamente en sistemas de control de presión para controlar la presión entre las dos mitades de una celda electrolítica para asegurar que los dos gases, es decir, oxígeno e hidrógeno producidos en la reacción electrolítica se . mantienen separados y no se mezclan. En el diseño de celda monopolar convencional en amplio uso comercial hoy en día, una celda o una disposición de celdas (en paralelo) está contenida dentro de un electrólito funcional, compartimento celular, • ? tanque individual. Cada celda se compone de un ensamble de pares de electrodos en un tanque separado en donde cada ensamble de pares de electrodos conectados en paralelo actúa como un par de electrodos individuales. La conexión a la celda es a través de un contacto de área limitada usando una barra conductora de interconexión tal como la descrita en la Patente Canadiense No. 302,737, expedida para A. T. Stuart (1930) . La corriente se sustrae de una porción de un cátodo en una celda hasta el ánodo de una celda adyacente usando conexiones eléctricas de punto a punto usando el ensamble de barra conductora mencionado anteriormente entre los compartimentos celulares. La corriente se extrae normalmente de un electrodo en varios puntos y se hace la conexión con el siguiente electrodo en varios puntos por medio de fijación con pernos, soldadura o tipos similares de conexiones y cada conexión debe ser capaz de pasar densidades de corrientes significativas . La mayoría de los electrólitos de tipo filtro prensa aislan las partes anódicas y catódicas de la celda usando una diversidad de materiales que puede incluir metales, plásticos, cauchos, cerámica y diversas estructuras basadas en fibras. En muchos casos, las ranuras de anillo en forma de 0 se maquinan en tramas o los tramas se moldean para 5 permitir insertar los anillos en forma de 0. Típicamente, al menos dos materiales diferentes a partir del ensamble son necesarios para encerrar los electrodos en la celda y crear canales para la circulación del electrolito, alimentación de reactivo y eliminación de producto. 10 La 098/29912, publicada el 9 de julio de 1998, a nombre de The Electrolyser Corporation Ltd. and Stuart Energy Systems Inc., describe tal sistema electrolítico de celda monopolar configurado en un flujo de corriente en serie, en un electrólito de una sola pila (SSE) o en un flujo paralelo 15 de corriente en un electrólito de varias pilas (MSE) . La 098/29912 antes mencionada proporciona detalles de los componentes y diseños de ensamble para los electrólitos de SSE y MSE. Como se usa en la presente, el término "celda" o -á?f 20 "celda electroquímica" se refiere a una estructura que comprende al menos un par de electrodos que incluye un ánodo y un cátodo siendo cada uno soportado adecuadamente dentro de una configuración de pila celular. Esta última comprende adicionalmente una serie de componentes tales como tramas de 25 circulación y juntas a través de las cuales se circula el
»____>»< electrolito acuoso y el producto desconectado.. La celda incluye adicionalmente un ensamble separador que tiene medios apropiados para sellar y soportar mecánicamente el separador dentro de la caja y una pared final usada para separar 5 bloques de celdas adyacentes. Las celdas múltiples pueden conectarse en serie o en paralelo para formar pilas • celulares y no existe límite en cuantas celdas pueden usarse para formar una pila. Un bloque de celdas es una unidad que comprende una o más pilas celulares y bloques de celdas
10 múltiples que se conectan juntas por una barra conductora externa. La solicitud de PCT anterior W098/29912 describe electrólitos funcionales que comprenden una o más celdas que
• se conectan juntas en paralelo, en serie, o en una combinación de las mismas. 15 Dependiendo de la configuración de tal sistema electroquímico de pilas celulares, cada una incluye una caja terminal en cada extremo de cada pila en la configuración de serie más simple o una colección de cajas terminales unidas al extremo de cada bloque de celdas . Las modalidades -B 20 alternativas de un electrólito incluyen cajas terminales adaptadas para ser acopladas a una caja de registro horizontal cuando se ensambla una combinación en paralelo y en serie de celdas. En la operación de la pila celular durante la
25 electrólisis del electrolito, el ánodo sirve para generar gas oxígeno mientras que el cátodo sirve para generar gas hidrógeno. Los dos gases se mantienen separados y únicos por un separador de membrana de baja permeabilidad a gases. Algunas propiedades deseables de los separadores incluyen: Alta resistividad eléctrica, baja resistividad iónica, baja permeabilidad de gases, buena integridad mecanicay y bajo costo. El flujo de gases y electrolitos dentro de la celda se conduce por medio de ensambles de tramas y juntas de circulación que también actúan para sellar un componente de celda a un segundo y para contener el electrolito en una configuración de pila celular en analogía a un tanque. Las cajas terminales rígidas pueden servir varias funciones que incluyen proporcionar un canal de regreso para el electrolito que fluye de la parte superior de la celda además de servir como un dispositivo de separación de gas/líquido. La caja terminal también puede proporcionar una ubicación para los componentes usados para controlar el nivel de electrolito, tal como, sensores de nivel de líquido y temperatura, es decir, por ejemplo calentadores, enfriadores o intercambiadores de calor. Además, con los sensores apropiados en las cajas terminales, puede observarse el electrolito de la pila celular individual y la pureza del gas. También, mientras que la mayoría del electrolito se recircula a través del electrólito, una corriente de electrolito puede sustraerse de cada caja terminal para proporcionar el control de nivel externo, densidad de electrolito, temperatura, control y observación de la presión de la celda y pureza del gas. Esta corriente se regresa a la 5 misma caja terminal o se mezcla con otras corrientes similares y se regresa a las cajas terminales. Alternativamente, pueden insertarse sondas dentro de las cajas terminales para controlar estos parámetros. Una caja terminal también puede obtener un conducto para proporcionar
10 la mezcla de dos fases a líquido existente en la caja terminal para mejorar la separación gas líquido. Las cajas terminales de tipo similar que contienen el mismo tipo de gas pueden conectarse por medio de un colector tal que comparten un nivel de electrolito común. 15 Un sistema de control de la presión de la técnica anterior proporciona un sello de agua para compensar la presión en las dos mitades de la celda. Esta es la propuesta más frecuentemente seguida en los electrólitos "hechos en casa". Típicamente, el sello de agua es de un par de pulgadas
20 de profundidad y así la celda opera un par de pulgadas de
• presión WC arriba de la atmosférica. Un sistema alternativo proporciona un separador de membrana que puede sostener una diferencia de presión entre las dos mitades de la celda sin mezcla de gases. La celda PEM
25 es el mejor ejemplo de este tipo de sistemas. La celda PEM
Hj^ lg^^ puede sostener hasta una diferencia de presión de 2500 psi sin pérdida significativa de pureza de gas. Un tercero es un sistema de control activo que detecta la presión y controla la salida de gases de las dos celdas. El control puede lograrse en una de dos formas: Por un sistema mecánico que confía en reguladores de presión, tales como un regulador de flujo cargado de domo para controlar la presión entre las dos celdas que, por ejemplo, pudiera emplear la presión de oxígeno como una presión de referencia para regular la presión en la mitad de hidrógeno de la celda; y Por un sistema electrónico que confía en la medición de la diferencia en la presión de gas entre las dos celdas para controlar las velocidades de salida del gas a partir de los dos lados de la celda para mantener una diferencia de presión deseada de normalmente cero o con el lado del hidrógeno ligeramente mayor. Típicamente, sin embargo, para generadores de hidrógeno comerciales muy pequeños (0.1 Nm3/h) se favorecen las celdas de electrólisis tipo PEM. Aunque el costo de la celda es mucho mayor que para electrólitos alcalinos, estos costos están más que fuera de los límites por los controles necesitados para los sistemas alcalinos que usan accionadores mecánicos o electrónicos, y por la necesidad de presiones mayores y, en consecuencia, de compresión en los electrólitos
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usando un sistema de control de presión de sello de agua. Los sistemas de control que confían en los accionadores mecánicos son difíciles de calibrar y asegurar una diferencia de presión "cercana a cero" sobre una celda presurizada. En el caso de una celda de Stuart, uno necesita asegurar que la diferencia de presión no fuerza una diferencia de nivel suficientemente grande para exponer un lado de la celda a la fase de gas del lado opuesto de la celda puesto que esto reducirá la eficiencia de la celda o puede resultar en pobre pureza del gas. Los electrólitos que confían en accionadores mecánicos tienen típicamente una diferencia de presión de una atmósfera poco más o menos entre los dos lados de la celda. La pureza del gas se mantiene por, por ejemplo, una membrana de asbesto tejida o una de aguja afieltrada de sulfuro de polifenileno (PPS) . Los sistemas de control que confían en accionadores electrónicos sufren de la debilidad de que para mantener las diferencias de nivel entre los dos lados de la celda dentro de una pulgada de altura, que se requiere para asegurar que la membrana está cubierta en ambos lados, se necesitan mediciones de presión de alta resolución sofisticada. Las demandas de la medición y el sistema de control se ponen en perspectiva cuando se considera controlar la presión hasta 2 cm de WC en una celda presurizada a 7 bar o 7000 cm de WC. Sería ventajoso proporcionar a los sistemas electrólitos de la técnica anterior con un monitor simple, de bajo costo, de control de nivel in situ que pueda utilizarse para control de sistemas. Esto eliminaría la necesidad de sistemas de medición de presión caros, complejos que deben retener su integridad en un ambiente de proceso hostil de temperatura elevada de, por ejemplo, 30-100°C y ambientes de álcali concentrado de, digamos, 20-40% en peso de KOH. Es más importante que los niveles de líquido del diferencial de presión se mantengan dentro de límites bien definidos para reducir el riesgo de intermezcla de productos gaseosos, es decir, hidrógeno y oxígeno a través de la membrana, y para asegurar el manejo de fluido apropiado para permitir la operación segura y funcional de la celda electrolítica. Sin embargo, persiste una necesidad de un método confiable y de relativamente bajo costo para controlar la presión en el electrólito presurizado. Es un objeto de la presente invención proporcionar un método de bajo costo para controlar la presión entre las mitades de anolito y catolito de la celda en una celda alcalina presurizada que sea capaz de controlar la diferencia de presión entre las partes de la celda dentro de +2 cm de WC del punto de referencia. En un aspecto, la invención proporciona un método para controlar la presión entre los compartimentos de oxígeno e hidrógeno de una celda electrolítica, particularmente un electrólito acuoso, entre un rango deseado de valores diferenciales de presión, particularmente debajo de un valor máximo seleccionado, detectando el nivel de líquido anolito y/o el nivel de líquido catolito a algo mejor que 2 cm. En consecuencia del diferencial de presión medido, se lleva a cabo después el ajuste de la presión de un compartimento con relación a otro para llevar el diferencial de presión dentro del rango aceptado. En una modalidad preferida, la medición continua del diferencial de presión se hace y alimenta a un controlador que tiene medios de control algorítmicos que instruyen activar un medio de compensación como se requiera para proporcionar el diferencial de presión deseado. El medio de compensación puede comprender, por ejemplo, una válvula de control de oxígeno de abertura variable que, al arranque de la celda se fija para proporcionar una presión de oxígeno prefijada. Un valor diferencial de presión que puede incluir cero puede fijarse y medirse muy precisamente, preferentemente, a una fracción de 1 cm de columna de agua. La práctica de la invención es de valor en que no depende del punto de referencia de la presión de la celda absoluto. Puede lograrse control hasta una diferencia de nivel diferencial de presión específico. En consecuencia, en un aspecto, la invención proporciona un proceso mejorado para proporcionar hidrógeno a partir de una celda electrolítica que tiene: una solución de anolito que tiene un nivel de líquido anolito; una solución de catolito que tiene un nivel de líquido catolito; generando oxígeno a una presión de oxígeno arriba del nivel de anolito; generando hidrógeno a una presión de hidrógeno arriba del nivel de catolito; la mejora comprende (a) detectar al menos uno de los niveles de líquido de anolito y catolito como datos del nivel de anolito y nivel de catolito; (b) alimentar los datos de nivel a un medio de procesamiento central; (c) determinar el diferencial de presión entre los niveles de los datos de nivel, y los datos de ajuste de presión por el medio de procesamiento central; y (d) proporcionar los datos de ajuste al medio de control de presión para mantener el diferencial de presión dentro de un rango seleccionado. Más preferentemente, el proceso anterior lleva a cabo continuamente, secuencialmente los pasos (a)-(d), en donde el diferencial de presión se somete a un tratamiento algorítmico por el medio de procesamiento central para determinar los datos de ajuste de presión para definir mejor los datos de ajuste. Por el término continuo se quiere decir que el o los momentos en que se detecta cualquiera y todos los cambios en el o los niveles del o de los líquidos por el medio de detección, el o los cambios se computan para proporcionar la acción instantánea por el medio de ajuste. Si la operación segura está entre los puntos de referencia A:B, entonces a A + ?x y A + ?x1 puede desearse que no tome acción el controlador, es decir, se permite una banda inactiva. En una modalidad, una válvula de retención de carga de muelle simple controla el flujo de la salida del lado del oxígeno de la celda y mantiene la presión de la celda en el valor fijado por la válvula de retención. La presión de la válvula de retención puede ajustarse para fijar la presión máxima necesitada en una aplicación particular. En el lado del hidrógeno, una válvula de control de flujo variable se abre o cierra para regular el flujo de gas hidrógeno de la salida. El nivel del electrolito medido en los compartimentos de ánodo y cátodo determina la diferencia de presión entre los dos lados de la celda. La diferencia de nivel medido se compara con un punto de referencia de diferencia de nivel y el error se usa para ajustar la calibración de la válvula de control de hidrógeno. En modalidades alternativas de acuerdo con la invención puede detectarse uno o más de los niveles de líquido, por ejemplo, por medios de detección óptica, generación eléctrica o magnética y medios de detección, generación ultrasónica y medios de detección o combinaciones de las mismas. Los métodos antes mencionados de control de presión de acuerdo con la invención son bien adecuados para celdas de electrólito acopladas a un compresor que opera continuamente en donde la presión del gas en la succión del compresor se mantiene por un bucle de recirculación que conecta la descarga a la succión a través de un regulador de presión que mantiene la succión a una presión elevada constante. La presente invención puede usarse en celdas individuales o en pilas celulares que usan cajas terminales en donde se ubican los tubos de descarga. Adicionalmente, también puede usarse sobre pilas celulares interconectadas para formar bloques de celdas por medio de un registro, en donde las mezclas de gas/líquido se descargan y el nivel de electrolito se controla a alguna altura deseada. Así, el término "celda electrolítica" como se usa en esta especificación y reivindicaciones incluye la práctica de la invención en donde la detección de los niveles de anolito y/o catolito se efectúa dentro de la celda per se, las cajas terminales y/o registradores asociados. La presente invención proporciona electrólitos de agua presurizada alcalina de costo efectivo que podrían usarse en una multitud de aplicaciones de energía e industriales y que no requiere el uso de sellos de agua. En un aspecto adicional, la invención proporciona una celda electrolítica mejorada para la producción de hidrógeno que comprende una solución de anolito que tiene un nivel de líquido anolito; una solución de catolito que tiene un nivel de líquido catolito; oxígeno generado a una presión de oxígeno arriba del nivel de anolito; hidrógeno generado a una presión de hidrógeno arriba del nivel de catolito; la mejora comprende (i) medios de detección para detectar al menos uno de los niveles de anolito y catolito como datos de nivel de anolito y datos de nivel de catolito; (ii) medio de procesamiento central; (iii) medios para alimentar los datos de nivel al medio de procesamiento central para determinar el diferencial de presión entre los niveles de los datos de nivel, y los datos de ajuste de presión; y (iv) medios de control de presión para recibir los datos de ajuste y ajustar al menos uno de la presión de
_ -._ >'_ . ^...fc^iafca oxígeno y presión de hidrógeno para mantener el diferencial de presión dentro de un rango seleccionado. En modalidades preferidas, la celda electrolítica de acuerdo con la invención comprende medios de detección ópticos, generación eléctrica o electromagnética y medios de detección, generación ultrasónica y medios de detección o combinaciones de los mismos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para que la invención pueda entenderse mejor, se describirán ahora las modalidades preferidas a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos anexos en donde . La Figura 1 es una vista en perspectiva en despiece de un sistema electroquímico de pila múltiple (MSE) que consiste de la conexión en serie de cuatro pilas que consisten de dos celdas cada una conectadas en paralelo de acuerdo con la técnica anterior; La Figura 2 es una vista en despiece en perspectiva de un electrólito de una sola pila de dos celdas (SSE) de acuerdo con la técnica anterior; La Figura 3 es una vista en despiece, en perspectiva, en parte, de un electrólito MSE que tiene una pluralidad de cajas terminales y una caja de registro de acuerdo con la técnica anterior; La Figura 4 es una vista en perspectiva en despiece de un sistema electroquímico de pila múltiple (MSE) que consiste de la conexión en serie de cuatro pilas que consisten de dos celdas cada una conectadas en paralelo de acuerdo con la invención que tiene un sensor de nivel 5 ultrasónico; La Figura 5 es una vista en despiece en perspectiva de un electrólito de una sola pila de dos celdas (SSE) de acuerdo con la invención que tiene un sensor óptico; La Figura 6 es una vista en despiece, en
10 perspectiva, en parte, de un electrólito MSE que tiene una pluralidad de cajas terminales y una caja de registro de acuerdo con la invención que tiene un sensor
• eléctrico/electromagnético; La Figura 7 es una vista en perspectiva en despiece
15 de un sistema electroquímico de pila múltiple (NSE) que consiste de la conexión en serie de cuatro pilas que consisten de dos celdas cada una conectadas en paralelo de acuerdo con la invención que tiene un detector de nivel de líquido de flotador mecánico; 20 La Figura 8 es un diagrama de bloque lógico del sensor de control del nivel directo lógico que ilustra las características de detección, control y ajuste de uso en una modalidad de acuerdo con la invención; y en donde los mismos números denotan partes similares. 25 La Figura 1 muestra generalmente como 20 un MSE monopolar de acuerdo con la técnica anterior como se abarca en la W098/29912 antes mencionada. El sistema electroquímico 20 se muestra como un bloque de celdas que comprende cuatro pilas 22 de celdas con conexiones en serie entre las pilas celulares y las dos celdas de electrólisis de cada pila conectada en paralelo. Cada pila 22 comprende dos celdas que tienen dos ánodos 110 y dos cátodos 30. En cada compartimento un trama 38 de anolito se ubica adyacente a los ánodos 110 para definir una cámara de anolito y una trama 40 de catolito se ubica adyacente a los cátodos 30 que define una cámara de catolito. Una trama 38 de anolito es esencialmente idéntica en estructura a la trama 40 de catolito y pueden referirse generalmente como tramas de circulación de electrolito. Cada cámara de ánodo y cátodo en una celda dada esta separada por un separador 36 para reducir la mezcla de los diferentes productos de electrólisis, es decir, oxígeno e hidrógeno, producidos en la cámaras de ánodo y cátodo respectivas. El sistema 20 electroquímico incluye una caja 44 terminal en cada extremo de cada pila 22. Refiriéndose específicamente a la Figura 1, cada caja 44 terminal se proporciona con una abertura 46 inferior y una abertura 48 superior en el lado de la caja en comunicación con la respectiva cámara de anolito o catolito. Una salida 50 de gas en la parte superior de cada caja 44 proporciona una salida para recolectar el gas respectivo involucrado durante la reacción de electrólisis. Las pilas 22 de celdas y el bloque 20 de celdas completo se sostienen juntos con fuerza suficiente para que se haga un sello hermético de fluido para prevenir la fuga de electrolito o gases. El uso de un elemento estructural rígido tal como un tubo rectangular usado para formar la caja 44 terminal con barra 52 sujetadoras y varillas de conexión y afianzadores asociados (no mostrados) proporciona una superficie que distribuye la carga igualmente para sellar las pilas 22 a presiones sujetadoras modestas. Los paneles 54 eléctricamente aislados se intercalan entre las superficies exteriores de las cajas 44 finales y las barras 52 sujetadoras para prevenir que las cajas terminales se conecten eléctricamente una con otra por las barras sujetadoras. Una junta 26 plana aislante se dispone en el extremo de cada pila entre las tramas 38 ó 40 de electrolito y las cajas 44 finales para aislar el contacto de la cara de la caja 44 terminal con el electrolito. La junta 26 se proporciona con una abertura superior y una abertura inferior
(no mostradas) en alineación con las aberturas 48 y 46, respectivamente, en la caja 44 terminal para circulación de fluidos. Se entenderá que los sistemas electroquímicos conocidos pueden modificarse para incluir las cajas terminales descritas en la presente a manera de retroajuste. Para las celdas de electrólisis usadas en la electrosíntesis, puede alimentarse un líquido hacia delante a partir de un bloque de celdas al siguiente bloque de celdas entre cajas adyacentes para ayudar a la conversión por pasos. Las cajas 44 finales pueden fabricarse a partir de una diversidad de materiales adecuados para sistemas electroquímicos basados en álcali o ácido que incluyen acero, acero inoxidable, níquel o plásticos con, si es necesario, refuerzos apropiados. La Figura 2 muestra una configuración de la técnica anterior de un sistema electroquímico mostrado generalmente como 160 referido como la configuración de sistema electroquímico de pila individual (SSE) que se caracteriza por el hecho de que dos o más compartimentos de celda se colocan uno detrás del otro para formar una sucesión o "muelle", de compartimentos de celda conectados eléctricamente en serie. La conexión eléctrica entre las celdas se hace usando una placa 130 de electrodo de doble dobles. Para que la corriente pase alrededor del borde del panel aislante que constituye una pared 76 final. Las tramas 70 de anolito y los tramas 70' de catolito son idénticas a las tramas 38 y 40 de electrolito correspondientes de la Figura 1. Cada celda se separa de las celdas adyacentes por un ensamble 180 de trama de electrolito formado por el panel 76 impermeable a líquidos intercalado entre las dos tramas. El contacto externo de la fuente de poder (no mostrada) con el sistema 170 electroquímico se hace para electrodos 30' de placa individual. El sistema 160 electroquímico en la Figura 2 comprende dos celdas que tienen una placa 130 de electrodo doble y dos electrodos 30' y 31' de placa individual ubicándose uno en cada extremo de la pila. Se entenderá que para una SSE con tres celdas, se requerirían dos placas 130 de electrodo dobles, para una SSE con cuatro celdas, se requerirían tres placas de electrodos dobles y así sucesivamente. Un panel 26' aislante se usa en los extremos de la pila adyacente a las cajas 44 finales. La trama 70 de anolito, trama 70' de catolito y el panel 76 intercelda se intercalan entre la selección 114 de ánodo y la sección 116 de cátodo en el electrólito ensamblado. Se proporciona la placa 103 de electrodo doble con dos aberturas 132 superiores y dos aberturas 132' inferiores. Una junta 150 de doble abertura se ubica en cada abertura 132 y 132' para separar el ánodo de los canales de flujo del cátodo. Se proporciona la placa 130 de electrodo doble con las aberturas 134 que forman una ranura 136 en la placa doblada para permitir espacio para las varillas de conexión (no mostradas) cuando el SSE se ensambla como en la Figura 2 antes de sujetarse.
Con referencia a la Figura 3, una . modalidad alternativa de un electrólito MSE incluye cajas 44 finales adaptadas para acoplarse a una caja 300 de registro horizontal que tiene un respiradero 302 para productos gaseosos. Las cajas 44 finales se proporcionan con aberturas 316 y 318 superior e inferior respectivamente. Una- junta 310 con pares espaciados de aberturas 312 y 314 inferior y superior respectivamente se intercala entre la caja 300 de registro y las cajas 44 finales. Con referencia ahora a la Figura 4, esta muestra una celda NSE de la Figura 1 que tiene un generador ultrasónico y sensor de nivel mostrados generalmente como 400 ubicados dentro de la caja 44 terminal por medio de la rosca 402 de tornillo en la parte superior de la caja 44 terminal. El generador/sensor 400 proporciona una onda de sonido por medio de una vibración mecánica directa o por medio de una vibración mecánica inducida por la conversión de una señal eléctrica dentro de un desplazamiento mecánico por medio de una unidad 404 piezoeléctrica. La unidad 404 genera una señal fuente que se refleja de la superficie 406 del electrolito 408 y se detecta por el anillo 410 de detección. La frecuencia, amplitud y cambio de fase entre la fuente y la señal de regreso puede usarse para computar el nivel de líquido dentro de +2 cm del punto de referencia seleccionado. Con referencia a la Figura 5, esta muestra un sensor de nivel óptico generalmente como 500 retenido en la SSE de la Figura 2 por las cuerdas 502. El sensor 500 de nivel genera una fuerte coherente fina de luz de una longitud de onda dada que se transmite de la punta 504 inferior hasta 5 la superficie 506 del electrolito 508. El rayo 502 refractado se detecta por un fotomultiplicador 512. La -frecuencia, longitud de onda, intensidad, cambio de fase y refracción del rayo de luz se usa para computar el nivel de líquido sobre una base continua. 10 La Figura 6 muestra la caja 300 conectora de la
Figura 3 que tiene un sensor eléctrico/electromagnético mostrado generalmente como 600. El sensor 600 comprende un
• interruptor de flotador/caña que tiene un cuerpo 602 cilindrico vertical derecho que tiene un núcleo
15 electromagnético y retenido entre los anillos 603, 604 que tienen una densidad menor que la del electrolito 606. El flotador 604 se mueve hacia arriba y hacia abajo sobre la superficie del electrolito con un cambio en el nivel de electrolito para traducir la posición relativa del ^ t 20 flotador 604 con el cuerpo 602 central. El flotador 604 o el cuerpo 602 pueden actuar como el polo primario y/o secundario de un imán. El desplazamiento relativo produce una carga en el campo magnético (flujo) que se detecta y convierte en una señal eléctrica para reflejar el nivel de líquido. 25 La Figura 7 muestra la caja 44 terminal de la Figura 1 que tiene un sensor mecánico de nivel de la válvula de flotador mostrado generalmente como 700 unido a la caja 44 terminal en una parte superior de la pared 702. El sensor 700 tiene un flotador 704 y palanca 706. Los cambios en el nivel 5 708 de electrolito se traducen en cambios en la posición del flotador 704 a través de un arco definido tal que su posición relativa puede determinarse por un transductor 710 eléctrico o mecánico para reflejar el nivel de electrolito. El sensor de nivel número 1, mostrado como 800 se
10 ubica adecuadamente en la porción de anolito de la celda para detectar, medir y determinar el valor instantáneo del nivel de anolito en la celda. El sensor 800 proporciona una salida de señales de datos proporcional a la magnitud del nivel de anolito en la forma de una señal de corriente (4-20 mA) o
15 voltaje (0-5V)a lo largo de la línea 805. Simultáneamente, el sensor de nivel número 2, mostrado como 810 se ubica en la porción del catolito de la celda para detectar, medir y determinar el valor instantáneo del nivel de catolito en la celda y proporciona una salida de señales de datos
20 proporcional a la magnitud del nivel en la forma de una señal
• de corriente (4-20 mA) o voltaje (0-5V) a lo largo de la línea 815. El flujo de datos junto con el conducto 805 a partir del sensor 800 de nivel de anolito junto con los datos que
25 fluyen junto con el conducto 815 de datos del sensor 810 del
3Mi«a?a?fcrfÉÉ__^__^_a _' nivel de catolito llega a una unidad 820 de comparación de bloque. Cada señal se procesa en un algoritmo para proporcionar un valor de nivel equivalente y el valor diferencial de la señal, si lo hay, se determina en la unidad 820. La magnitud y señal del valor diferencial se computa y compara con algún rango mínimo aceptable determinado por la operación segura y funcional del electrólito. Si la magnitud y signo de la señal diferencial como se determina por la unidad 820 de bloque se excede o cae debajo del rango mínimo aceptable, la señal diferencial se pasa junto con el conducto 825 de datos para proceso e instrumentación (P/I) controlador 830. Dependiendo del signo y magnitud de la señal diferencial, el controlador 830 de P/I transmite una señal de control de datos en la forma de corriente
(4-20 mA) o voltaje (0-5V), junto con el conducto 835 de datos para controlar la válvula 840 para cambiar el estatus de la válvula 840 de control en tal forma como para abrir o cerrar para minimizar la magnitud de la señal diferencial que efectúa un cambio en el nivel del anolito o catolito. Aunque está descripción se ha descrito e ilustrado con respecto a algunas modalidades preferidas de la invención, se entenderá que la invención no se restringe a esas modalidades particulares. Más bien, la invención incluye todas las modalidades que son equivalencia funcional o mecánica de las modalidades y características específicas que se han descrito e ilustrado.