WO2019002651A1 - Sistema y método de monitorización del estado de un fluido - Google Patents

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WO2019002651A1
WO2019002651A1 PCT/ES2018/070455 ES2018070455W WO2019002651A1 WO 2019002651 A1 WO2019002651 A1 WO 2019002651A1 ES 2018070455 W ES2018070455 W ES 2018070455W WO 2019002651 A1 WO2019002651 A1 WO 2019002651A1
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fluid
monitoring system
light
optical element
measurement
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PCT/ES2018/070455
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Jon MABE ÁLVAREZ
Patricia LÓPEZ ALONSO
Andoni Delgado Castrillo
Ion ITURBE BERISTAIN
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Fundación Tekniker
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Definitions

  • the present invention pertains to the field of fluid monitoring methods and systems, such as oils, and in particular lubricating oils, for determining their general state (degradation, particle content, etc.). More specifically, the invention pertains to the field of the measurement of the state of fluids, such as oils, by colorimetry or optical spectroscopy.
  • the industrial machinery often uses lubricating fluids for the correct operation of the components of the machine in question.
  • these fluids include lubricants and oils that may be based on hydrocarbons, synthetic and / or petroleum-based products, as well as hydraulic fluids.
  • These fluids must be maintained within a preferred range of composition and cleaning for efficient machine performance. For example, the unwanted addition of water or debris can cause the machine to lose efficiency or suffer damage. That is to say, the industrial machinery often suffers failures or unexpected interruptions caused by problems associated with lubrication. These failures or interruptions can reduce the service life of the machinery, as well as unnecessary maintenance costs. It is therefore necessary to monitor the fluid (usually oil) used for lubrication and determine the condition of the fluid.
  • a conventional way of monitoring the condition of the lubricating oil is by "off-line” measurement, that is, by analyzing oil samples in the laboratory.
  • the "off-line” techniques do not provide a sufficiently early detection of the degradation process because they are not carried out frequently enough due to the human and material effort that the sampling and analysis of these samples requires. For example, it is common that when taking the sample the lubricant is mixed with sediment, complicating the control of the oil. It can also happen that the sampling requires the machine to stop or even empty of lubricant, causing a loss of production of the machine.
  • the international patent application WO2012032197A1 describes a system to know the degradation of an oil from an analysis of its spectral absorption characteristics. This system also needs to be installed in bypass in a lubrication system, immersed in the fluid under inspection.
  • a conventional system for monitoring the degree of degradation of a fluid is based on illuminating the fluid with a light source and observing the light that is transmitted through it.
  • the transmitted light varies.
  • visible or non-visible light, spectral or intensity analysis, etc. more or less detailed information about the state of the fluid can be obtained.
  • the transmitted light is so low that it is not possible to perform the measurement properly. This is the case of lubricating fluids, which experience a substantial change in color due to their use as lubricants.
  • the international patent application WO2016 / 080824A1 proposes a system for monitoring the dynamics of the color of a fluid, formed by a submersible probe in the fluid under analysis.
  • the probe is coupled to a video camera to capture images of the fluid sample.
  • the system uses two light sources: a light source in the plane of the video camera (front lighting system) to work in diffuse reflection mode for the supervision of opaque samples; and a light source facing the camcorder (backlit lighting system) to work in transmission mode for monitoring transparent or translucent samples.
  • This system is complex, requiring two light emitters, in addition to fragile, for incorporating one of the light sources in the part of the device most exposed to the fluid pressure under analysis.
  • the system is designed to be introduced into the container that houses the fluid perpendicular to it, and therefore perpendicular to the evacuation of air by deaeration, so that said evacuation is difficult and therefore the movement of fluid in the inspection area, thus preventing the renewal of the samples under analysis.
  • the present invention provides a system for monitoring a fluid in a single intake, that is, without requiring a pressure difference between two points of access to the fluid under analysis, which solves the drawbacks of previous proposals.
  • the system of the invention facilitates the analysis of a tank fluid in a very compact and low cost way.
  • the system of the present disclosure supposes an evolution to a system of reflection / transmission, facilitating the measurement both in opaque fluids as in translucent or transparent fluids , but minimizing the implementation of active optical elements, specifically of light emitters, both in number and arrangement.
  • both fluids that from their initial clean state are opaque (ie, whose absorbance in said wavelength is greater than 1.0, as well as greater than 2.0 or greater than 3.0), as fluids that in their useful life pass from being translucent (ie, whose absorbance in a certain wavelength is less than 1.0, such as less than 0.5, or less than 0, 2 or less than 0.1) to opaque (ie, whose absorbance at said wavelength is greater than 1.0, as greater than 2.0 or greater than 3.0).
  • translucent ie, whose absorbance in a certain wavelength is less than 1.0, such as less than 0.5, or less than 0, 2 or less than 0.1
  • opaque ie, whose absorbance at said wavelength is greater than 1.0, as greater than 2.0 or greater than 3.0
  • the proposed system also has a configurability that allows adapting to different typologies and / or state of degradation of the fluid under supervision, selecting one or another implementation for its rear cover (rear plane).
  • opaque fluids are understood to be those that have an absorbance in a given spectral band greater than 1.0. From an absorbance in the working spectral band greater than 3.0, a fluid is considered very opaque.
  • translucent fluids are those that have an absorbance in a spectral band less than 1.0, and very translucent if their absorbance is less than 0.1. In general, the light does not penetrate the opaque fluids, but is absorbed in a depth close to the surface and the part that is not absorbed can leave the sample again in the form of diffuse reflection due to scattering produced by the internal reflections in the fluid in the molecules that form it or particles that may be. Figure 8 illustrates these phenomena.
  • a monitoring system for the inspection of a fluid contained in a reservoir by inserting said monitoring system into a receptacle of said reservoir, comprising: a measurement zone configured to circulate for it a sample of said fluid.
  • the monitoring system further comprises: means for emitting / receiving light consisting of a lighting system and a light detector system located on the same side of the monitoring system with respect to said measuring area; an optical window disposed between said light emitting / receiving means and said measuring zone; and a rear optical element located on the other side of the monitoring system with respect to said measurement zone.
  • the lighting system is configured to emit optical radiation towards said measurement zone.
  • the light detector system is configured to detect an optical radiation comprising the light reflected by said fluid circulating in said measurement zone and / or the light transmitted through said fluid and reflected in said rear optical element.
  • the monitoring system further comprises an electronic subsystem comprising processing means configured to control the activation / deactivation of the lighting system and to process the signals obtained from the light detection system.
  • the rear optical element is implemented by an absorbent element from the optical point of view, said rear optical element being configured to prevent reflection of the light transmitted through said fluid.
  • the rear optical element is implemented by a reflective element from the optical point of view, said rear optical element being configured to favor the reflection of the light transmitted through said fluid.
  • This reflexive element from the optical point of view can be a planar reflective element.
  • the reflective element from the optical point of view can be a concave reflexive element, in order to concentrate the reflected rays.
  • the rear optical element is interchangeable, so that depending on the absorbance of the fluid under inspection, a back-absorbing or reflective optical element is chosen.
  • the monitoring system further comprises at least one control photodiode configured to measure the intensity emitted by the lighting system.
  • the monitoring system is comprised in a housing, wherein said light emitting / receiving means is located in a portion of said housing and said rear optical element is located in another portion of said housing, wherein said housing portions define said measurement area, said optical rear element and said optical window delimiting the measurement zone.
  • the height of said measuring zone is adjustable to guarantee the renewal of the fluid sample within said measuring zone.
  • the optical window has an inclination with respect to the plane defined by the back optical element to prevent the accumulation of air in the measurement zone.
  • the monitoring system comprises a diffuser disposed between said lighting system of said light emitting / receiving means and said at least one control photodiode.
  • a method of monitoring a fluid contained in a reservoir comprising: inserting a monitoring system into a single intake of said reservoir, wherein said monitoring system comprises: a measurement zone configured for that a sample of said fluid circulates through it; light emitting / receiving means consisting of a lighting system and a light detection system located on the same side of the monitoring system with respect to said measurement zone; an optical window disposed between said light emitting / receiving means and said measuring zone; and a rear optical element located on the other side of the monitoring system with respect to said measurement zone; inciting optical radiation from said lighting system to said measurement zone; detecting by said light detector system an optical radiation comprising the light reflected by said fluid circulating in said measurement zone and / or the light transmitted through said fluid and reflected in said rear optical element; in an electronic subsystem comprised in said monitoring system, controlling the activation / deactivation of the lighting system and processing the signals obtained from the light detection system.
  • said back optical element when said fluid has an absorbance greater than 1.0 in its initial state, said back optical element is an absorbent rear optical element. In embodiments of the invention, when said fluid has an absorbance of less than 1.0 in its initial state, said back optical element is a reflective rear optical element.
  • the method further comprises adjusting the height of said measurement zone to ensure the renewal of the fluid sample within said measurement zone.
  • the method further comprises tilting said optical window with respect to the plane defined by the rear optical element to prevent the accumulation of air in the measurement zone.
  • Figure 1 A schematically illustrates a system for monitoring a fluid by inserting it into a simple intake of a reservoir containing said fluid, according to a possible embodiment of the invention.
  • Figures 1 B and 1 C show respective views (front and profile, respectively) of the monitoring system according to a possible embodiment of the invention, in which the channel through which the sample flows under inspection can be observed. A part of the fluid contained in the tank in which the monitoring system is coupled circulates through this channel, at which time the samples are taken.
  • Figure 1 D shows a profile view of a monitoring system according to another embodiment of the invention, in which the channel that is formed on the outside thereof can be observed, as a narrowing of the housing covering the system.
  • Figure 2A shows a diagram of the system for monitoring the state of a fluid by spectrometry, according to a possible embodiment of the invention.
  • Figure 2B shows a possible housing in which the structure or support in which the optical and electronic elements of the system are placed is inserted.
  • Figure 2C shows the electronics housed inside the housing shown in Figure 2B, inside which can be seen the optical and electronic elements schematized in Figure 2A.
  • Figure 2D shows in detail the arrangement of the light detector system and of the at least one light source, both of the same side or portion of the system with respect to the channel.
  • Figures 3A-3C schematize the path of the optical radiation emitted by a light source when traveling towards a fluid (being transmitted through it and / or reflected in the volume near the surface thereof and / or in the rear element, depending on certain parameters of the fluid and the characteristics of the rear element) and the light detected by a light detector system arranged in the same plane as the light source.
  • Figures 4A and 4B depict the operation of the monitoring system in transmission / reflection operation mode.
  • Figure 5 illustrates the problem of introducing the monitoring system into a tank in a completely vertical manner, making it difficult to evacuate air in the measuring channel.
  • Figure 6 shows a monitoring system with height of the variable measuring channel, according to a possible embodiment of the invention.
  • Figure 7 shows a monitoring system whose optical window is inclined with respect to the plane defined by the back plate, according to a possible embodiment of the invention.
  • Figure 8 illustrates the phenomena of transmission, absorption, scattering and diffuse reflection that can take place in a medium depending on the characteristics thereof in terms of absorbance, transmittance and reflectance. Note that the effect of specular reflection has been omitted.
  • FIG. 1 A illustrates a diagram of a possible application scenario of a monitoring system (or measurement system) 3 of a fluid by inserting or coupling the monitoring system 3 into a standard socket (single socket) 5 of a tank , pipe, or in general, reservoir 1 in which said fluid 2 is located, according to a possible embodiment of the invention.
  • the monitoring or measurement system is sometimes called "sensor" throughout the present disclosure.
  • the monitoring or measurement is done by spectrometry.
  • the monitoring system 3 of the invention is designed to be integrated in a reservoir 1, coupling thereto through a simple intake, such as a standard hydraulic intake, without the need to bypass the conduits or pipes, which divert the fluid to its monitoring.
  • the monitoring system 3 is designed to be let into the tank 1, so that the system 3 can take measurements of the fluid without the need to extract a sample of fluid from the tank 1.
  • information is obtained on the fluid, for example on its degree of degradation, and therefore it is possible to act on the fluid in issue or make decisions based on, for example, the degree of deterioration.
  • the monitoring system 3 can take periodic or non-periodic measures (for example, on request).
  • the fluid 2 collected in tank 1 is preferably an industrial lubricating oil.
  • the monitoring system 3 schematized in Figure 1 A has a series of optoelectronic elements (not illustrated in the scheme of Figure 1A) integrated in a housing, sheath or encapsulation, which constitutes the external part of the system or sensor.
  • Figures 1 B and 1 C represent front and profile views, respectively, of a possible implementation of the monitoring system 3.
  • the housing, sheath or encapsulation has a shape that allows the passage of the fluid 2 between four external surfaces 31 32 33 34 of the housing. That is, fluid 2 passes through an outer zone 20 to the housing.
  • This outer zone is a kind of tunnel, channel, conduit or measuring zone between the outer surface of a first portion 35 of the housing and the outer surface of a second portion 36 of the housing facing the first portion 35 of the housing, both portions defining the measurement conduit or zone 20 for the fluid.
  • the second portion 36 is U-shaped, this shape defining the measurement channel or zone 20 through which the fluid flows when the monitoring system 3 has been coupled to the fluid reservoir 1 under supervision.
  • Figure 1 D represents a profile view of another possible implementation of the monitoring system 3.
  • the housing, sheath or encapsulation of the system or sensor has a shape that allows the passage of fluid 2 between three external surfaces 31 '32' 33 'of the housing. These three surfaces 31 '32' 33 'define the measurement channel or zone between the outer surface of a first portion 35 of the housing and the surface exterior of a second portion 36 of the casing facing the first portion 35 of the casing, both portions defining the measurement conduit or zone 20 for the fluid.
  • the casing has a certain thickness, thickness or background "z1" in the first and second portions, and experiences a narrowing in its thickness "z2" in an intermediate portion 37 enters the first and second portions 35 36, so that the housing is divided into two portions joined by a narrow part 37 of the housing, leaving a gap or channel 20 through which the fluid flows when the monitoring system 3 has been coupled to the reservoir 1 of fluid 2 under supervision.
  • FIGS 1 B-1 D the surface delimiting the measurement zone 20 is illustrated as flat walls or surfaces (31 -34, 31 '-33'), other implementations of the housing may be made with curved surfaces, example a substantially curved surface, in which therefore a clear differentiation can not be established between said surfaces 31 -34 or 31 '-33'.
  • the tap or coupling 5 in the reservoir 1, through which the sensor or monitoring system 3 is inserted or coupled in the reservoir 1, may be in a side of the tank 1, as is the case of the configuration shown in figure 1 A, or it can be in the upper part (for example, cover) of the tank 1.
  • the monitoring system 3 is inserted obliquely into the tank 1.
  • the monitoring system 3 is inserted in the tank 1 perpendicular to it.
  • FIG 2A the monitoring system 13 is illustrated in greater detail according to a possible implementation of the invention.
  • optoelectronic elements of the system are described, which are integrated or supported in a structure that in turn is inserted in the housing, sheath or encapsulation described above.
  • Figure 2B shows a possible housing in which the structure or support (shown in Figure 2C) is inserted in which the optical and electronic elements of the system are placed.
  • the monitoring system has an optical part (optical subsystem) 140 and an electronic part (electronic subsystem) 150.
  • the optical subsystem 140 occupies the second portion 136 of the system housing and a portion of the first portion 135 of the housing, being understood for first and second portions those referenced as 35, 36 in the previous Figures 1 B-1 D.
  • the optical subsystem 140 occupies the part closest to the external channel 120 to the monitoring system 13, through which the fluid flows under supervision.
  • Figure 2A shows said channel 120.
  • the arrow along the channel 120 represents the fluid flow in the channel 120.
  • the electronic subsystem 150 occupies the part of the first portion 135 of the housing more remote to channel 120 defined by the outer surface of the housing (31 -34 in Figure 1 B, 31 '-33' in Figure 1 D).
  • the optical subsystem 140 is formed, among other elements, by light emitting / receiving means 41.
  • the light-emitting / receiving means 41 are composed of a lighting system 41 1 and a light-sensing system 412.
  • the lighting system 41 1 is formed by at least one light source.
  • the light detector system 412 is formed by one or more light detectors.
  • the light emitting / receiving means 41 is located in the first portion 135 of the housing, which is the most robust portion of the housing taking into account, for example, its dimensions, opposite the second portion 136 of the housing, more exposed to the total volume of the fluid occupied by tank 1 (see Figures 1 A-1 D).
  • the first portion 135 of the housing can have a diameter varying between 25 and 30 mm (millimeters, 10 ⁇ 3 meters) and a height ranging between 40 and 45 mm, while the second portion 136 of the The casing can have a diameter that varies between 20 and 25 mm and a height that varies between 7 and 12 mm. That is, the lighting system 41 1 and the light detector system 412 are located on the same side with respect to the measurement area 20, 120.
  • Non-limiting examples of lighting sources 41 1 are one or more light-emitting diodes (LED), one or more tungsten lamps (lamp comprising tungsten in its filaments), one or more halogen lamps, one or more mercury vapor lamps, among others.
  • the source or sources of illumination 41 1 can (be) broadband (as is the case, for example, of the halogen lamp), which offers stable spectrum from the ultraviolet to the far or deep infrared.
  • the at least one illumination source 41 1 is one or more LEDs emitting white light to illuminate the fluid flowing through the channel 120.
  • Non-limiting examples of light detection systems 412 are ultraviolet light detectors (UV ), visible light detectors (VIS), light detectors in the near infrared (NIR) and combinations thereof.
  • at least one color sensor is used, for example an RGB color sensor (configured to capture the visible light in the red band (R, network), green (G, greeri) and blue (B, blue)).
  • the Light emitting / receiving means 41 can incorporate screening means 413, implemented for example as a separating wall made for example of an absorbent material or of a reflective material at the working wavelengths, between the at least one source of light. lighting 41 1 and the at least one light detector system 412.
  • the light sensing system 412 is preferably arranged in the same plane as the at least one illumination source 41 1 (both of the same side or portion of the system with respect to the channel 20, 120), as illustrated in Figure 2D. As explained below, the light sensing system 412 is configured to detect reflected light at a depth close to the surface of the fluid (diffuse reflection) and to detect light transmitted through the fluid and reflected in a rear optical element that is described later.
  • the optical subsystem 140 may also include one or more control photodiodes 43, configured to be matched to the at least one illumination source 41 1 of the light emitting / receiving means 41.
  • the function of the one or more control photodiodes 43 is to measure the intensity emitted by the at least one illumination source 41 1, in order to control said emitted intensity.
  • the luminous intensity emitted by the light source decreases and, therefore, the amount of light incident on the sample decreases. This decrease in the amount of light that affects the sample can cause the measurement to be incorrect.
  • a closed-loop control of the emission power of the light source is preferably implemented.
  • This closed-loop control can be implemented as follows: based on the amount of light received in the control photodiode 43, the intensity value to which the light source has to be turned on is calculated in order to achieve that the light intensity emitted is the adequate to perform the measurement.
  • the appropriate intensity value is obtained by a calibration process that is preferably carried out in manufacturing.
  • the angle ⁇ represents the emission angle of the illumination source 41 1
  • the angle ⁇ represents the reception angle of the control photodiode 43
  • the angle ⁇ represents the reception angle of the light detection system 412.
  • Pd-c (V) refers to the value of the measurement made by the control photodiode 43
  • RGB (mA) represents the value of the measurement of the light detector system 412
  • LED (mA) represents the value of the current to which the at least one emitter of the lighting source has to be turned on 41 1.
  • the at least one illumination source 41 1, the at least one light detection system 412 and the at least one control photodiode 43 are controlled from the electronic subsystem 150.
  • the necessary current is provided for the power supply of the at least one lighting source 41 1
  • the signal detected by the at least one light detecting system 412 is received and processed and the signal provided by the photodiode of the light source is received and processed. control 43.
  • a diffuser 48 whose main function is the diffusion of the amount of light emitted by the at least one illumination source 41 1 to achieve homogeneous illumination throughout the area under inspection (zone 120 occupied by the fluid, such as oil, under analysis).
  • the diffuser 48 is made of a material substantially transparent at the working wavelengths but having the function of scattering light.
  • the at least one illumination source 41 1 can adequately illuminate the fluid circulating in the measurement zone 120.
  • the diffuser 48 is a crystal, for example a frosted crystal.
  • Optical subsystem 140 also includes an optical window 44.
  • reference 44 refers to the gap occupied by this optical window 44, which in Figure 2B is not illustrated. That is, the surface of the second portion 35, 135 of the sensor housing or monitoring system, which is one of the surfaces of the system defining the channel 20, 120, and therefore one of the surfaces in contact with the sample. of fluid passing through the channel 20, 120, is hermetically sealed by a transparent protection window 44 (transparent to the working wavelength). The sealed surface corresponds to the wall 33 in Figure 1 B and to the wall 33 'in Figure 1 D of the second portion 35 of the sensor housing or monitoring system.
  • the illumination source 41 1 is oriented towards the channel 20, 120 through which the fluid flows.
  • the transparent protection window 44 is located between the light emitting / receiving means 41 and the area 20, 120 through which the fluid flows.
  • this transparent protection window 44 is made, for example, of borosilicate glass (optical glass BK7) or of a plastic material, such as PMMA.
  • optical window 44 Through this optical window 44 the light emitted by the illumination source 41 1 travels to the fluid located in the hollow, slot or channel 120.
  • the optical window 44 allows substantially all the light reaching it to be transmitted through its interior to channel 20, 120.
  • the rear optical element 45 forms at least part of the surface of the first portion 36, 136 of the housing defining the measuring channel 20, 120.
  • the rear optical element is integrated into the wall 31, or in the diagram of figure 1 D, the rear optical element is integrated in the wall 31 '.
  • the rear optical element 45 is designed to provide a certain (greater or lesser) degree of reflection .
  • the rear optical element 45 is implemented as a black surface, or as a flat mirror or as a concave or parabolic mirror configured to concentrate the reflected rays in the light detecting system 412. That is, the region of fluid in which the measurement is made is defined by the channel 20, 120, the optical window 44 and the rear optical element 45.
  • the electronic subsystem 150 has a processing means 51 for lighting activation / deactivation tasks (control of the lighting sources) and for the processing and calculation of the obtained signals, coming from the detector system of light, to obtain indicators of oil degradation according to the measurements taken.
  • the processing means 51 are implemented by means of an embedded microcontroller, programmed to perform said illumination activation / deactivation and calculation and signal processing tasks.
  • the processing means 51 house the following algorithms (whose specific content is beyond the scope of the present invention):
  • one or more lighting control algorithms 51 which ensure that the intensity of the light emitted by the at least one lighting source 41 1 is adjusted to a lighting setpoint;
  • the input parameters of this algorithm are the measurement of the control photodiode 43 (Pd_c (V)) and a lighting setpoint, while the output parameter is the current that must be applied to the lighting system (Led (mA));
  • one or more oil degradation calculation algorithms 512 designed to calculate a degradation indicator from the RGB reading made in the light detection system 412; Y
  • the electronic subsystem 150 also has other elements, such as communication drivers 52 that allow the system 13 to communicate with external equipment to receive commands (instructions for making measurements, perform calibration, etc.) and to transmit measurements or results of the processing performed in the media. of processing 51; power supply 53, designed to power all the electronic devices of the system 13; memory means 54, configured to store measurement results and parameters of the algorithms; and temperature sensor 55, to know and monitor the temperature of the system 13.
  • communication drivers 52 that allow the system 13 to communicate with external equipment to receive commands (instructions for making measurements, perform calibration, etc.) and to transmit measurements or results of the processing performed in the media. of processing 51; power supply 53, designed to power all the electronic devices of the system 13; memory means 54, configured to store measurement results and parameters of the algorithms; and temperature sensor 55, to know and monitor the temperature of the system 13.
  • the monitoring system 13 also comprises connection means, which can be wired, such as for example the connector 60 shown in figure 2A or the wiring 4 shown in figure 1A, or wireless, for communication with external equipment or to receive power external in case it is necessary.
  • connection means can be wired, such as for example the connector 60 shown in figure 2A or the wiring 4 shown in figure 1A, or wireless, for communication with external equipment or to receive power external in case it is necessary.
  • the fluid flowing in the channel 20, 120 can be a fluid considered opaque (i.e., a fluid of absorbance greater than 1.0) or a fluid considered translucent (i.e., an absorbance fluid less than 1.0).
  • a fluid considered opaque i.e., a fluid of absorbance greater than 1.0
  • a fluid considered translucent i.e., an absorbance fluid less than 1.0.
  • opaque oils absorbance greater than 1.0, such as greater than 2.0 or greater than 3.0 at the working wavelength).
  • oils that initially (for example when they are clean) are translucent (absorbance less than 1.0, such as less than 0.5 or less than 0.2 or less than 0.1 at the working wavelength) and that, throughout its useful life, its absorbance increases with the passage of time and the use as a lubricant of the machinery in question, until it reaches a high opacity at the end of its useful life (for example, presenting an absorbance around 1.0 or higher, such as 2.0 or 3.0 at the measured wavelength). In any case, as they are used as lubricants, their absorbance increases due to oxidation processes, among others.
  • the monitoring system of the present disclosure is preferably implemented so that the rear optical element 45 is interchangeable, to adapt to the type of fluid that it is desired to monitor.
  • the rear optical element 45 is interchangeable, to adapt to the type of fluid that it is desired to monitor.
  • Figures 3A-3C schematize the path of the optical radiation emitted by the at least one illumination source 41 1 when traveling towards a fluid occupying the channel 20, 120 and the light detected by the at least one light detector system 412 arranged on the same side as the at least one illumination source 41 1 (both on the same side of the channel 20, 120) and, preferably, in the same plane to facilitate the optical design.
  • the predominant mode of operation is determined by the type of back optical element chosen and the characteristics of the monitored fluid.
  • an absorbent material has been used from the optical point of view (i.e., a material that at substantially the wavelength (or wavelengths) of work substantially reflects no light) for implementing the rear optical element 451
  • this absorbent material does not reflect anything, so that substantially all the signal contribution received in the light detector system 412 corresponds (dotted line) to the diffuse reflection signal in the sample.
  • Non-limiting examples of absorbent materials are black nylon and anodized aluminum, among others.
  • the configuration of Figure 3A is recommended when you want to ensure that only diffuse reflection generated in the sample is measured.
  • the predominant mode of operation is reflection mode, since the main measure of optical radiation carried out by the at least one light detector system 412 is that relating to diffuse reflection (dashed arrow).
  • the rear optical element 452 has been implemented by a reflective material not curved from the optical point of view (ie, a material that at the wavelength (or wavelengths) of work reflects substantially all the light incident on said reflective material), it is observed how the rear optical element 452 reflects everything (continuous arrow that part of the rear optical element 452), so that the light detector system 412 receives reflection intensity diffuse (dotted line) and transmission signal that corresponds to the portion of light transmitted through the fluid and reflected on the back plate 452 that is transmitted back through the fluid (solid line arriving at the light detector system 412) .
  • reflective materials are polished aluminum, white nylon, and in general, any material that acts as a mirror.
  • the rear optical element 452 acts as a virtual emitter, since the behavior is as if there were a virtual emitter on the other side of the fluid that occupies the channel 20, 120.
  • the continuous arrow coming from the rear element 452 refers to the radiation reflected by said rear element 452.
  • the predominant mode of operation is transmission mode, as the main measure of optical radiation performed by the at least one light detector system 412 is that relative to the optical radiation from the rear optical element 452 that acts as a virtual emitter (continuous arrow).
  • the rear optical element 45 in which the rear optical element 45 is implemented by means of a curved reflective material, focused reflective or curved reflector 453, it concentrates the rays coming from the at least one illumination source 41 1 that reach up to the rear plate 453, in the active area of the light detector system 412, to maximize the received signal. That is to say, the rear optical element 45 has been implemented by means of a material that at the wavelength (or wavelengths) of work reflects substantially all the light that falls on said reflective material and is also designed to concentrate the light in the light detector system 412.
  • Non-limiting examples of implementations such as this are implementations using curved mirrors (parabolic or concave).
  • the light detector system 412 receives diffuse reflection intensity (dotted line) and transmission signal that corresponds to the portion of light transmitted through the fluid and reflected on the plate rear 453 that is transmitted back through the fluid (continuous line that reaches the light detector system 412), the latter optimized (it arrives focused from the virtual emitter). That is, as in the case of Figure 3B, the predominant mode of operation is transmission mode, since the main measure of optical radiation made by the at least one light detector system 412 is that relative to the optical radiation from the optical element. rear 453 that acts as a virtual emitter (continuous arrow).
  • Figures 4A and 4B depict the operation of the monitoring system.
  • figure 4A represents the optical behavior of the rays transmitted by the at least one illumination source 41 1 upon contact with the fluid that fills the channel 20, 120 when the fluid filling the channel 20, 120 is a high opacity fluid 72, that is, when the fluid presents an absorbance greater than 1.0, such as greater than 2.0 or greater than 3.0 (lower part of Figure 4A); and when the fluid that fills the channel 20, 120 is a low opacity fluid 71, that is, when the fluid has an absorbance less than 1.0, such as less than 0.5 or less than 0.2 or less. 0.1 (upper part of figure 4A).
  • the predominant mode of operation is the transmission mode, because the light radiation is able to cross the fluid and the component due to scattering is much smaller (it should also be taken into account that the scattering effect depends on the characteristics of the fluid).
  • the rear plate of the system is reflective 452, 453, all the light that reaches this surface will be reflected and will return back through the fluid. If, on the other hand, the back plate is absorbent 451, all the light incident on this surface will be absorbed and nothing will return back through the fluid.
  • back plate 451, 452, 453 depends on the characteristics of the fluid to be monitored and its evolution during use.
  • the use of an absorbent back plate 451 allows to obtain information on the level of diffuse reflection due to scattering in the sample, which can give information on the appearance of particles in it, it can indicate for example the appearance of varnishes.
  • a reflective rear plate 452, 453 allows for example to monitor the absorbance level of the sample, changes in color, etc. All these effects are indicative of the state of degradation of the oil.
  • the lubricating fluid in its initial state and its evolution during its use condition the choice of the rear plate 45, so that a lubricating fluid considered opaque in the initial (clean) state may determine the choice of an absorbent back plate 451, while a lubricating fluid considered translucent in the initial state, will determine the choice of a reflective rear plate 452, 453.
  • Figure 4B shows in detail the main components of the optical subsystem 140 and the predominant modes (reflection mode and transmission mode) in function of the opacity of the fluid occupied by the channel 20, 120 and of the back plate or optical reflection element 45 chosen.
  • Reference (i) refers to reflected light rays in the vicinity of the fluid surface (diffuse reflection) which are detected in the light detecting system 412
  • reference (ii) refers to light rays passing through the fluid and which are reflected by the rear optical element 45 (when it acts as a virtual emitter), so that they travel back through the fluid.
  • the light detecting system 412 substantially only receives the rays (i), i.e., the rays of light reflected by diffuse reflection, independently of whether the fluid has greater or lesser opacity, since that the rays emitted by the illumination source 41 1 that have managed to pass through the fluid, if any, are absorbed by the absorbent rear optical element 451.
  • the system works predominantly in the reflection mode, because most of the radiation detected by the detector 412 is the component (i) reflected in the fluid.
  • the light sensing system 412 receives the rays (i) (diffuse reflection) plus the reflected rays (ii) by the reflective rear optical element 452, 453 that have achieved traverse the fluid back.
  • the fluid is opaque, ie absorbance greater than 1.0, such as greater than 2.0 or greater than 3.0, component (i) may be greater than (ii), because the opaque fluid 72 allows the passage of little reflected radiation.
  • the system works in this case predominantly in reflection mode (diffuse).
  • component (i) may be less than (ii) ), because the fluid of low opacity 71 allows the passage of greater amount of radiation reflected by the back plate 453, 453.
  • the system works in this case predominantly in transmission mode.
  • the two light components (i), (ii) which are detected by the light detecting system 412 the smallest of them can become null.
  • the fluid renewal in the measuring channel 20, 120 is guaranteed under the described pressure conditions.
  • the monitoring system 3, 13 evacuate the air that it may contain in its measuring cavity (measurement channel) 20, 120.
  • the probability of not evacuating the air contained in the measuring channel 20, 120 is greater the more vertically the monitoring system 3, 13 is introduced in the tank 1, and the more viscous the fluid under monitoring.
  • a highly viscous fluid for example, 320 cSt
  • cSt centiStokes
  • Figure 5 illustrates the problem of introducing the monitoring system 3 into a reservoir 1 in a totally vertical manner, in which case the air bubbles accumulated in the measuring channel have difficulties to evacuate the channel and, therefore, it is not filled with the fluid that you want to monitor 2.
  • a measurement channel is designed. , 120 adjustable height for each type of fluid.
  • Figure 6 shows a monitoring system with height H of the measuring channel 20, 120 variable.
  • the height H of the channel 20, 120 can vary between 0.5 mm and 5 mm, for example between 0.75 mm and 4 mm, or between 1 mm and 3.5 mm, or between 1, 5 mm and 3 mm, or between 1.75 mm and 2.75 mm.
  • the connection between the optical window 44 and the body or housing of the system is designed. monitoring without edges.
  • said optical window 44 is designed, which is preferably flat, with a certain inclination with respect to the plane defined by the rear optical element 45. This inclination favors the evacuation of air from the channel 20, 120.
  • the figure 7 shows a monitoring system whose optical window 44 is inclined with respect to the plane defined by the rear optical element 45.
  • the inclination p can vary between 5 and 15 e , for example between 6 and 14 e , or between 7 and 13 e , or between 8 and 12 e , or between 9 and 1 1 e .
  • the connection between the optical window 44 and the body or housing of the monitoring system without edges is designed, and in addition the optical window 44 is inclined at an angle p with respect to the plane defined by the rear optical element. .
  • the prototype consists of a white light LED emitter, a RGB color detector and a channel width (distance between optical window and back plate) of 2 mm.
  • the following table shows the values obtained when measuring with different fluids (fluid 1 to fluid 6) and different configurations of the system (absorbing or reflective back plate) versus data obtained in the laboratory.
  • the emitter sends the same amount of light. This value is determined during the sensor calibration process (monitoring system) under vacuum conditions, that is, without fluid in the channel. Under these conditions, the value measured in the detector is 80% with respect to its full scale. This value has been chosen for reasons of sensor resolution, such as to avoid situations of saturation of the detector.
  • Fluid 1 is Beslux degraded.
  • Fluid 2 is Beslux intermediate degraded.
  • the fluid 3 is Beslux Reference.
  • the fluid 4 is Cepsa degraded.
  • the fluid 5 is Cepsa intermediate degraded.
  • the fluid 6 is Cepsa reference.
  • Fluid 1 3 4 32% 66% Fluid 2 2 3.25 39% 62% Fluid 3 1 4.5 44% 66% Fluid 4 0.5 5.25 55% 67% Fluid 5 0.2 6 63% 68% Fluid 6 0.04 6.75 79% 69%
  • the present disclosure simplifies and lowers the design, manufacture and maintenance of the monitoring system , because a single source of lighting is needed, which is also located in the most robust area of the monitoring system.
  • the monitoring system of the present disclosure is implemented as a 'plug-in' sensor (which can be coupled to a single intake of a tank) that can deliver an oil degradation outlet (or its lubrication capacity), as well as other parameters indicative of the oil, such as its level of antioxidant additives, its degree of acidity, its level of oxidation and / or its level of presence of varnishes, whether the fluid is opaque or translucent.
  • the system can be threaded, or in any other form of simple coupling, which does not require a bypass channel in the tank for the selection of the fluid sample.
  • the system allows the measurement in reflection and / or transmission of both opaque and transparent fluids, passing through the different degrees of translucency.
  • Various rear optical elements can be used, either absorbent or reflective material, and in this case both planes and curved to focus the rays.
  • the system has been optimized so that, when entering the tank, the air that may be in the measuring channel is eliminated, avoiding the presence of air in the measurement area. In addition, it has been optimized so that the samples on which the measurements are taken are regenerated.
  • the invention is not limited to the specific embodiments that have been described but also covers, for example, the variants that can be made by the an average expert in the field (for example, regarding the choice of materials, dimensions, components, configuration, etc.), within what is apparent from the claims.

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Abstract

Un sistema de monitorización (3, 13) para la inspección de un fluido (2, 71, 72) contenido en un depósito (1) mediante su inserción en una toma (5) del depósito (1), que comprende: una zona de medida (20, 120) configurada para que circule por ella una muestra de dicho fluido (2, 71, 72); unos medios de emisión/recepción de luz (41) que consisten en un sistema de iluminación (411) y un sistema detector de luz (412) situados en un mismo lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120); una ventana óptica (44) dispuesta entre dichos medios de emisión/recepción de luz (41) y dicha zona de medida (20, 120); y un elemento óptico trasero (45, 451, 452, 453) situado al otro lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120),. El sistema de iluminación (411) está configurado para emitir radiación óptica hacia dicha zona de medida (20, 120), y el sistema detector de luz (412) está configurado para detectar una radiación óptica que comprende la luz (i) reflejada por dicho fluido (2, 71, 72) y/o la luz (ii) transmitida a través de dicho fluido (2, 71, 72) y reflejada en dicho elemento óptico trasero (45, 451, 452, 453). El sistema de monitorización (3, 13) comprende además un subsistema electrónico (150) que comprende medios de procesado (51) configurados para controlar la activación/desactivación del sistema de iluminación (411) y para procesar las señales obtenidas procedentes del sistema detector de luz (412). Método de monitorización.

Description

DESCRIPCIÓN
SISTEMA Y MÉTODO DE MONITORIZACIÓN DEL ESTADO DE UN FLUIDO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los métodos y sistemas de monitorización de fluidos, tales como aceites, y en particular aceites lubricantes, para determinar su estado general (degradación, contenido de partículas, etc.) Más concretamente, la invención pertenece al campo de la medición del estado de fluidos, tales como aceites, por colorimetría o espectroscopia óptica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La maquinaria industrial utiliza a menudo fluidos lubricantes para el correcto funcionamiento de los componentes de la máquina en cuestión. Ejemplos de estos fluidos incluyen lubricantes y aceites que pueden estar basados en hidrocarburos, productos sintéticos y/o basados en petróleo, así como fluidos hidráulicos. Estos fluidos deben mantenerse dentro de un intervalo preferido de composición y limpieza para un rendimiento eficiente de la máquina. Por ejemplo, la adición no deseada de agua o residuos puede hacer que la máquina pierda eficiencia o sufra daños. Es decir, la maquinaria industrial sufre a menudo fallos o interrupciones imprevistas ocasionados por problemas asociados a la lubricación. Estos fallos o interrupciones pueden reducir la vida de servicio de la maquinaria, así como costos innecesarios de mantenimiento. Es por tanto necesario supervisar el fluido (normalmente, aceite) utilizado para la lubricación y determinar el estado de dicho fluido.
Una forma convencional de supervisión del estado del aceite lubricante es mediante medición "off-line", es decir, mediante análisis de muestras de aceite en laboratorio. Sin embargo, las técnicas "off-line" no proporcionan una detección suficientemente temprana del proceso de degradación debido a que no se realizan con suficiente frecuencia debido a su vez al esfuerzo humano y material que la toma y análisis de estas muestras requiere. Por ejemplo, es frecuente que al tomar la muestra el lubricante se mezcle con sedimento, complicando el control del aceite. También puede ocurrir que el muestreo requiera que la máquina se detenga o incluso se vacíe de lubricante, causando una pérdida de producción de la máquina. Para superar los inconvenientes inherentes a las técnicas de análisis "off-line", se han desarrollado técnicas "on-line" para analizar el estado del fluido en cuestión durante su propio funcionamiento, en movimiento, sin necesidad de extraer muestras del mismo para su análisis posterior y sin pérdida temporal de producción. Por ejemplo, la patente española ES2455465B1 describe un sistema para la inspección de la degradación de un fluido lubricante "on-line" en una celda de medida mediante un sensor óptico. Para la inspección "on-line", el sistema necesita elementos externos de control de flujo para detener el fluido, desairear la celda de medida y asegurar que la muestra de fluido no presenta burbujas. Además, este sistema requiere una diferencia de presión entre la entrada y la salida del sensor, lo que limita su uso a configuraciones e instalaciones en bypass.
En otro ejemplo, la solicitud de patente internacional WO2012032197A1 describe un sistema para conocer la degradación de un aceite a partir de un análisis de sus características de absorción espectral. Este sistema también requiere ser instalado en bypass en un sistema de lubricación, inmerso en el fluido bajo inspección.
Sin embargo, existen escenarios en los que no es posible realizar una monitorización en modo bypass. Tal es el caso, por ejemplo, de entornos con poco espacio de medida, tales como sistemas de retro-fitting, no diseñados para ser instrumentados con sensores. O entornos en los que, como mucho, existe un único punto de toma de muestra. Ejemplos de este tipo son algunos sistemas mecatrónicos lubricados, tales como robots y grúas. Muchos de estos sistemas requieren la monitorización de miles de puntos de interés en una planta. Por ejemplo, en una planta de producción de automóviles, cada uno de los muchos robots tiene dos o tres sistemas hidráulicos a monitorizar. O, en una planta de montaje de automoción, cada articulación de cada robot (de los que puede haber miles) incorpora un sistema de engranajes que a su vez incorpora su propio microsistema de lubricación (de un litro de aceite aproximadamente). Para monitorizar un sistema de tal magnitud, es deseable poder utilizar sistemas de bajo coste que proporcionen recogida automática de datos de interés. En suma, en ocasiones es deseable poder realizar el análisis de un fluido en una toma simple, es decir, que no requieran una diferencia de presión.
Por otra parte, un sistema convencional de monitorización del grado de degradación de un fluido (por ejemplo, un aceite lubricante) se basa en iluminar el fluido con una fuente de luz y observar la luz que se transmite a través de él. Según el estado del fluido (típicamente más oscuro cuanto más degradado el fluido), la luz transmitida varía. Utilizando diversas técnicas e implementaciones (luz visible o no visible, análisis espectral o de intensidad, etc.) se puede conseguir información más o menos detallada del estado del fluido. Sin embargo, al trabajar en transmisión, cuando el fluido es o se vuelve muy oscuro, la luz trasmitida es tan escasa que no es posible realizar la medida adecuadamente. Este es el caso de los fluidos lubricantes, que experimentan debido a su uso como lubricantes un cambio sustancial en su color. Por ello, se ha observado que, si bien los dispositivos on-line de monitorización de aceites basados en el principio de transmitancia (es decir, que trabajan en modo transmisión), son efectivos cuando el aceite bajo supervisión es muy translúcido (es decir, normalmente al principio de su uso, cuando el aceite está relativamente limpio), estos dispositivos de monitorización pierden efectividad a medida que el aceite se vuelve opaco por su uso continuado. Un ejemplo de estos sistemas que trabajan en transmitancia es el de la citada patente ES2455465B1 . Sería posible realizar las mismas medidas analizando la luz reflejada de manera difusa en lugar de analizar la luz transmitida por el fluido. Sin embargo, en este caso, en lugar de tener el problema con fluidos oscuros, el problema surge con fluidos claros o traslúcidos, que no reflejan, de manera difusa, sufciente luz como para tener una medida adecuada.
La solicitud de patente internacional WO2016/080824A1 propone un sistema para monitorizar la dinámica del color de un fluido, formado por una sonda sumergible en el fluido bajo análisis. La sonda está acoplada a una videocámara para capturar imágenes de la muestra de fluido. El sistema utiliza dos fuentes de luz: una fuente de luz en el plano de la videocámara (sistema de iluminación frontal) para trabajar en modo de reflexión difusa para la supervisión de muestras opacas; y una fuente de luz enfrentada a la videocámara (sistema de iluminación a contraluz) para trabajar en modo de transmisión para la supervisión de muestras transparentes o traslúcidas. Este sistema es complejo, por requerir dos emisores de luz, además de frágil, por incorporar una de las fuentes de luz en la parte del dispositivo más expuesta a la presión del fluido bajo análisis. Además, el sistema está diseñado para introducirse en el recipiente que alberga el fluido de forma perpendicular al mismo, y por tanto perpendicular a la evacuación de aire por desaireación, por lo que se dificulta dicha evacuación y por tanto se dificulta el movimiento de fluido en la zona de inspección, impidiéndose así la renovación de las muestras bajo análisis.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un sistema para la monitorización de un fluido en una toma simple, es decir, sin requerir una diferencia de presión entre dos puntos de acceso al fluido bajo análisis, que resuelve los inconvenientes de propuestas anteriores. El sistema de la invención facilita el análisis de un fluido en tanque de forma muy compacta y de bajo coste. Con respecto a los sistemas que realizan medidas en transmitancia (propuesta por ejemplo de la patente ES2455465B1 ), el sistema de la presente divulgación supone una evolución a un sistema de reflexión/transmisión, facilitando la medida tanto en fluidos opacos como en fluidos traslúcidos o transparentes, pero minimizando la implementación de elementos ópticos activos, concretamente de emisores de luz, tanto en número como en disposición. Esto permite monitorizar con mayor resolución -y a la vez con sencillez de diseño- tanto fluidos que desde su estado limpio inicial son opacos (es decir, cuya absorbancia en dicha longitud de onda es mayor de 1 ,0, como mayor de 2,0 o mayor de 3,0), como fluidos que en su vida útil pasan de ser traslúcidos (es decir, cuya absorbancia en una cierta longitud de onda es menor de 1 ,0, tal como menor de 0,5, o menor de 0,2 o menor de 0,1 ) a opaco (es decir, cuya absorbancia en dicha longitud de onda es mayor de 1 ,0, como mayor de 2,0 o mayor de 3,0). Se ofrece así una solución compacta, simple y autónoma para la monitorización de fluidos sin necesidad de extraer muestras del mismo de su entorno de operación.
El sistema propuesto presenta además una configurabilidad que permite adaptarse a distintas tipologías y/o estado de degradación del fluido bajo supervisión, seleccionando una u otra implementación para su tapa trasera (plano trasero).
En el contexto de la presente divulgación, se entiende por fluidos opacos aquellos que presentan una absorbancia en una determinada banda espectral mayor de 1 ,0. A partir de una absorbancia en la banda espectral de trabajo mayor de 3,0 un fluido se considera muy opaco. Asimismo, se entiende por fluidos traslúcidos aquellos que presentan una absorbancia en una determinada banda espectral menor de 1 ,0, y muy traslúcidos si su absorbancia es menor de 0,1 . En general, la luz no penetra en los fluidos opacos, sino que se absorbe en una profundidad cercana a la superficie y la parte que no es absorbida puede salir otra vez de la muestra en forma de reflexión difusa debido al scattering (dispersión) producido por las reflexiones internas en el fluido en las moléculas que lo forman o partículas que pueda haber. La figura 8 ilustra estos fenómenos. Este efecto tiene más posibilidades de existir en fluidos opacos que en traslúcidos, pero depende fuertemente de la absorbancia y de la composición molecular y de las partículas presentes en el mismo. Independientemente del scattering, en términos generales, a mayor absorbancia, menor es la cantidad de luz que atraviesa el fluido propagándose a través del mismo. En el caso de los fluidos traslúcidos, en general, la luz atraviesa (se transmite) a través del mismo.
En un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de monitorización para la inspección de un fluido contenido en un depósito mediante la inserción de dicho sistema de monitorización en una toma de dicho depósito, que comprende: una zona de medida configurada para que circule por ella una muestra de dicho fluido. El sistema de monitorización comprende además: unos medios de emisión/recepción de luz que consisten en un sistema de iluminación y un sistema detector de luz situados en un mismo lado del sistema de monitorización con respecto a dicha zona de medida; una ventana óptica dispuesta entre dichos medios de emisión/recepción de luz y dicha zona de medida; y un elemento óptico trasero situado al otro lado del sistema de monitorización con respecto a dicha zona de medida. El sistema de iluminación está configurado para emitir radiación óptica hacia dicha zona de medida. El sistema detector de luz está configurado para detectar una radiación óptica que comprende la luz reflejada por dicho fluido que circula por dicha zona de medida y/o la luz transmitida a través de dicho fluido y reflejada en dicho elemento óptico trasero. El sistema de monitorización comprende además un subsistema electrónico que comprende medios de procesado configurados para controlar la activación/desactivación del sistema de iluminación y para procesar las señales obtenidas procedentes del sistema detector de luz.
En realizaciones de la invención, el elemento óptico trasero se implementa mediante un elemento absorbente desde el punto de vista óptico, estando dicho elemento óptico trasero configurado para impedir la reflexión de la luz transmitida a través de dicho fluido.
En realizaciones de la invención, el elemento óptico trasero se implementa mediante un elemento reflexivo desde el punto de vista óptico, estando dicho elemento óptico trasero configurado para favorecer la reflexión de la luz transmitida a través de dicho fluido. Este elemento reflexivo desde el punto de vista óptico puede ser un elemento reflexivo plano. Alternativamente, el elemento reflexivo desde el punto de vista óptico puede ser un elemento reflexivo cóncavo, con el objeto de concentrar los rayos reflejados.
En realizaciones de la invención, el elemento óptico trasero es intercambiable, de forma que en función de la absorbancia del fluido bajo inspección, se elige un elemento óptico trasero absorbente o reflexivo.
En realizaciones de la invención, el sistema de monitorización comprende además al menos un fotodiodo de control configurado para medir la intensidad emitida por el sistema de iluminación. En realizaciones de la invención, el sistema de monitorización está comprendido en una carcasa, en la que dichos medios de emisión/recepción de luz están situados en una porción de dicha carcasa y dicho elemento óptico trasero está situado en otra porción de dicha carcasa, donde dichas porciones de carcasa definen dicha zona de medida, delimitando dicho elemento óptico trasero y dicha ventana óptica la zona de medida.
En realizaciones de la invención, la altura de dicha zona de medida es regulable para garantizar la renovación de la muestra de fluido dentro de dicha zona de medida.
En realizaciones de la invención, la ventana óptica tiene una inclinación con respecto al plano definido por elemento óptico trasero para evitar la acumulación de aire en la zona de medida.
En realizaciones de la invención, el sistema de monitorización comprende un difusor dispuesto entre dicho sistema de iluminación de dichos medios de emisión/recepción de luz y dicho al menos un fotodiodo de control.
En otro aspecto de la invención, se proporciona un método de monitorización de un fluido contenido en un depósito, que comprende: insertar un sistema de monitorización en una toma simple de dicho depósito, donde dicho sistema de monitorización comprende: una zona de medida configurada para que circule por ella una muestra de dicho fluido; unos medios de emisión/recepción de luz que consisten en un sistema de iluminación y un sistema detector de luz situados en un mismo lado del sistema de monitorización con respecto a dicha zona de medida; una ventana óptica dispuesta entre dichos medios de emisión/recepción de luz y dicha zona de medida; y un elemento óptico trasero situado al otro lado del sistema de monitorización con respecto a dicha zona de medida; hacer incidir una radiación óptica desde dicho sistema de iluminación hacia dicha zona de medida; detectar por dicho sistema detector de luz una radiación óptica que comprende la luz reflejada por dicho fluido que circula por dicha zona de medida y/o la luz transmitida a través de dicho fluido y reflejada en dicho elemento óptico trasero; en un subsistema electrónico comprendido en dicho sistema de monitorización, controlar la activación/desactivación del sistema de iluminación y procesar las señales obtenidas procedentes del sistema detector de luz.
En realizaciones de la invención, cuando dicho fluido tiene una absorbancia mayor de 1 ,0 en su estado inicial, dicho elemento óptico trasero es un elemento óptico trasero absorbente. En realizaciones de la invención, cuando dicho fluido tiene una absorbancia menor de 1 ,0 en su estado inicial, dicho elemento óptico trasero es un elemento óptico trasero reflexivo.
En realizaciones de la invención, el método comprende además regular la altura de dicha zona de medida para garantizar la renovación de la muestra de fluido dentro de dicha zona de medida.
En realizaciones de la invención, el método comprende además inclinar dicha ventana óptica con respecto al plano definido por elemento óptico trasero para evitar la acumulación de aire en la zona de medida.
Ventajas y características adicionales de la invención serán evidentes a partir de la descripción en detalle que sigue y se señalarán en particular en las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 A ilustra esquemáticamente un sistema de monitorización de un fluido mediante su inserción en una toma simple de un depósito que contiene dicho fluido, de acuerdo con una posible realización de la invención. Las figuras 1 B y 1 C muestran sendas vistas (frontal y de perfil, respectivamente) del sistema de monitorización de acuerdo con una posible realización de la invención, en la que puede observarse el canal por el que fluye la muestra bajo inspección. Una parte del fluido contenido en el tanque en el que se acople el sistema de monitorización circula por este canal, en cuyo momento se toman las muestras. La figura 1 D muestra una vista en perfil de un sistema de monitorización de acuerdo con otra realización de la invención, en la que puede observarse el canal que se forma en el exterior del mismo, como un estrechamiento de la carcasa que recubre al sistema.
La figura 2A muestra un esquema del sistema de monitorización del estado de un fluido por espectrometría, de acuerdo con una posible realización de la invención. La figura 2B muestra una posible carcasa en la que se inserta la estructura o soporte en la que se colocan los elementos ópticos y electrónicos del sistema. La figura 2C muestra la electrónica albergada en el interior de la carcasa mostrada en la figura 2B, en cuyo interior pueden observarse los elementos ópticos y electrónicos esquematizados en la figura 2A. La figura 2D muestra en detalle la disposición del sistema detector de luz y de la al menos una fuente de iluminación, ambos del mismo lado o porción del sistema con respecto del canal.
Las figuras 3A-3C esquematizan el recorrido de la radiación óptica emitida por una fuente de iluminación al viajar hacia un fluido (transmitiéndose a través del mismo y/o reflejándose en el volumen cercano a la superficie del mismo y/o en el elemento trasero, en función de ciertos parámetros del fluido y de las características del elemento trasero) y la luz detectada por un sistema detector de luz dispuesto en el mismo plano que la fuente de iluminación.
Las figuras 4A y 4B representan el funcionamiento del sistema de monitorización en modo de operación transmisión/reflexión.
La figura 5 ilustra el problema de la introducción del sistema de monitorización en un depósito de forma totalmente vertical, dificultándose la evacuación de aire en el canal de medida.
La figura 6 muestra un sistema de monitorización con altura del canal de medida variable, de acuerdo con una posible realización de la invención.
La figura 7 muestra un sistema de monitorización cuya ventana óptica está inclinada con respecto al plano definido por la placa trasera, de acuerdo con una posible realización de la invención.
La figura 8 ilustra los fenómenos de transmisión, absorción, scattering y reflexión difusa que pueden tener lugar en un medio en función de las características del mismo en términos de absorbancia, transmitancia y reflectancia. Nótese que se ha obviado el efecto de la reflexión especular.
DESCRIPCIÓN DE UN MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
La figura 1 A ilustra un esquema de un posible escenario de aplicación de un sistema de monitorización (o sistema de medida) 3 de un fluido mediante la inserción o acople del sistema de monitorización 3 en una toma estándar (toma simple) 5 de un tanque, tubería, o en general, depósito 1 en el que se encuentra dicho fluido 2, de acuerdo con una posible realización de la invención. Al sistema de monitorización o medida se le denomina en ocasiones "sensor" a lo largo de la presente divulgación. La monitorización o medida se realiza por espectrometría. El sistema de monitorización 3 de la invención está diseñado para integrarse en un depósito 1 , acoplándose al mismo a través de una toma simple, tal como una toma hidráulica estándar, sin necesidad de realizar un bypass mediante conductos o tuberías, que desvíen el fluido para su monitorización. El sistema de monitorización 3 está diseñado para dejarse introducido en el depósito 1 , de forma que el sistema 3 pueda tomar medidas del fluido sin necesidad de extraer una muestra de fluido del depósito 1 . Aplicando una serie de algoritmos para la interpretación de las medidas tomadas relativas a diversos parámetros, tales como al color del fluido 2, se obtiene información sobre el fluido, por ejemplo sobre su grado de degradación, y por tanto se puede actuar sobre el fluido en cuestión o tomar decisiones basadas por ejemplo en su grado de deterioro. El sistema de monitorización 3 puede tomar medidas periódicas o no periódicas (por ejemplo, a petición). El fluido 2 recogido en el depósito 1 es preferentemente un aceite lubricante industrial.
El sistema de monitorización 3 esquematizado en la figura 1 A tiene una serie de elementos optoelectrónicos (no ilustrados en el esquema de la figura 1A) integrados en una carcasa, vaina o encapsulado, que constituye la parte externa del sistema o sensor. Las figuras 1 B y 1 C representan vistas de frente y perfil, respectivamente, de una posible implementación del sistema de monitorización 3. En ella, la carcasa, vaina o encapsulado tiene una forma que permite el paso del fluido 2 entre cuatro superficies externas 31 32 33 34 de la carcasa. Es decir, el fluido 2 pasa por una zona exterior 20 a la carcasa. Esta zona exterior es una especie de túnel, canal, conducto o zona de medida entre la superficie exterior de una primera porción 35 de la carcasa y la superficie exterior de una segunda porción 36 de la carcasa enfrentada a la primera porción 35 de la carcasa, definiendo ambas porciones el conducto o zona de medida 20 para el fluido. La segunda porción 36 tiene forma de U, definiendo esta forma el canal o zona de medida 20 por el que fluye el fluido cuando el sistema de monitorización 3 se ha acoplado al depósito 1 de fluido 2 bajo supervisión.
La figura 1 D representa una vista de perfil de otra posible implementación del sistema de monitorización 3. Como en el caso anterior, la carcasa, vaina o encapsulado del sistema o sensor tiene una forma que permite el paso del fluido 2 entre tres superficies externas 31 ' 32' 33' de la carcasa. Estas tres superficies 31 ' 32' 33' definen el canal o zona de medida entre la superficie exterior de una primera porción 35 de la carcasa y la superficie exterior de una segunda porción 36 de la carcasa enfrentada a la primera porción 35 de la carcasa, definiendo ambas porciones el conducto o zona de medida 20 para el fluido. Es decir, como se aprecia en la figura 1 B, la carcasa tiene un determinado grosor, espesor o fondo "z1 " en la primera y en la segunda porciones, y experimenta un estrechamiento en su espesor "z2" en una porción intermedia 37 entra las primera y segunda porciones 35 36, de forma que la carcasa queda dividida en dos porciones unidas por una parte estrecha 37 de la carcasa, quedando un hueco o canal 20 por el que fluye el fluido cuando el sistema de monitorización 3 se ha acoplado al depósito 1 de fluido 2 bajo supervisión. Aunque en las figuras 1 B-1 D la superficie que delimita la zona de medida 20 se ha ilustrado como paredes o superficies planas (31 -34, 31 '-33'), otras implementaciones de la carcasa podrán realizarse con superficies curvadas, por ejemplo una superficie curvada sustancialmente, en la que por tanto no pueda establecerse una clara diferenciación entre dichas superficies 31 -34 o 31 '-33'.
En función de la configuración del depósito 1 que recoge el fluido 2 bajo análisis, la toma o acople 5 en el depósito 1 , a través de la cual se inserta o acopla el sensor o sistema de monitorización 3 en el depósito 1 , puede estar en un lateral del depósito 1 , como es el caso de la configuración mostrada en la figura 1 A, o puede estar en la parte superior (por ejemplo, tapa) del depósito 1 . En el primer caso, el sistema de monitorización 3 se inserta en el depósito 1 de forma oblicua al mismo. En el segundo caso, el sistema de monitorización 3 se inserta en el depósito 1 de forma perpendicular al mismo.
En la figura 2A se ilustra en mayor detalle el sistema de monitorización 13 de acuerdo con una posible implementación de la invención. En relación con esta figura se describen elementos optoelectrónicos del sistema, que se integran o soportan en una estructura que a su vez se inserta en la carcasa, vaina o encapsulado descritos anteriormente. La figura 2B muestra una posible carcasa en la que se inserta la estructura o soporte (mostrada en la figura 2C) en la que se colocan los elementos ópticos y electrónicos del sistema. El sistema de monitorización tiene una parte óptica (subsistema óptico) 140 y una parte electrónica (subsistema electrónico) 150. El subsistema óptico 140 ocupa la segunda porción 136 de la carcasa del sistema y una parte de la primera porción 135 de la carcasa, entendiéndose por primera y segunda porciones las referenciadas como 35, 36 en las figuras 1 B-1 D anteriores. En concreto, de la primera porción 135 de la carcasa, el subsistema óptico 140 ocupa la parte más próxima al canal externo 120 al sistema de monitorización 13, por el que fluye el fluido bajo supervisión. La figura 2A muestra dicho canal 120. La flecha a lo largo del canal 120 representa el flujo de fluido en el canal 120. El subsistema electrónico 150 ocupa la parte de la primera porción 135 de la carcasa más alejada al canal 120 definido por la superficie externa de la carcasa (31 -34 en la figura 1 B, 31 '-33' en la figura 1 D).
El subsistema óptico 140 está formado, entre otros elementos, por unos medios de emisión/recepción de luz 41 . Los medios de emisión/recepción de luz 41 se componen de un sistema de iluminación 41 1 y un sistema detector de luz 412. El sistema de iluminación 41 1 está formado por al menos una fuente de iluminación. El sistema detector de luz 412 está formado por uno o más detectores de luz. Los medios de emisión/recepción de luz 41 se encuentran en la primera porción 135 de la carcasa, que es la porción de la carcasa más robusta habida cuenta, por ejemplo, de sus dimensiones, frente a la segunda porción 136 de la carcasa, más expuesta al volumen total del fluido que ocupa el depósito 1 (véase las figuras 1 A-1 D). A modo de ejemplo, la primera porción 135 de la carcasa puede tener un diámetro que varía entre 25 y 30 mm (milímetros, 10~3 metros) y una altura que varía entre 40 y 45 mm, mientras que la segunda porción 136 de la carcasa puede tener un diámetro que varía entre 20 y 25 mm y una altura que varía entre 7 y 12 mm. Es decir, el sistema de iluminación 41 1 y el sistema detector de luz 412 están situados en un mismo lado con respecto a la zona de medida 20, 120. Ejemplos no limitativos de fuentes de iluminación 41 1 son uno o más diodos emisores de luz (LED), una o más lámparas de tungsteno (lámpara que comprende tungsteno en sus filamentos), una o más lámparas de luz halógena, una o más lámparas de vapor de mercurio, entre otras. La fuente o fuentes de iluminación 41 1 puede(n) ser de banda ancha (como es el caso, por ejemplo, de la lámpara halógena), que ofrece espectro estable desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano o profundo. En una posible implementación, la al menos una fuente de iluminación 41 1 es uno o más LEDs que emiten luz blanca para iluminar el fluido que fluye por el canal 120. Ejemplos no limitativos de sistemas detectores de luz 412 son detectores de luz ultravioleta (UV), detectores de luz visible (VIS), detectores de luz en el infrarrojo cercano (NIR) y combinaciones de los mismos. En una posible implementación, se utiliza al menos un sensor de color, por ejemplo un sensor de color RGB (configurado para captar la luz visible en la banda del rojo (R, red), verde (G, greerí) y azul (B, blue)). Con objeto de evitar o minimizar diafonía (más comúnmente conocida como crosstalk, por su término en inglés), es decir, que parte de la intensidad emitida por la al menos una fuente de iluminación llegue de vuelta al receptor sin efecto de la muestra, los medios de emisión/recepción de luz 41 pueden incorporar unos medios de apantallamiento 413, implementados por ejemplo como una pared separadora realizada por ejemplo de un material absorbente o de un material reflectante a las longitudes de onda de trabajo, entre la al menos una fuente de iluminación 41 1 y el al menos un sistema detector de luz 412.
El sistema detector de luz 412 está preferentemente dispuesto en el mismo plano que la al menos una fuente de iluminación 41 1 (ambos del mismo lado o porción del sistema con respecto del canal 20, 120), como ilustra la figura 2D. Como se explica más adelante, el sistema detector de luz 412 está configurado para detectar la luz reflejada en una profundidad cercana a la superficie del fluido (reflexión difusa) y para detectar la luz transmitida a través del fluido y reflejada en un elemento óptico trasero que se describe más adelante.
El subsistema óptico 140 puede incluir también uno o más fotodiodos de control 43, configurados para emparejarse a la al menos una fuente de iluminación 41 1 de los medios de emisión/recepción de luz 41 . La función del uno o más fotodiodos de control 43 es medir la intensidad emitida por la al menos una fuente de iluminación 41 1 , para poder controlar dicha intensidad emitida. Al aumentar la temperatura del sistema, la intensidad luminosa emitida por la fuente de iluminación disminuye y, por lo tanto, disminuye la cantidad de luz que incide en la muestra. Esta disminución en la cantidad de luz que incide en la muestra puede llegar a causar que la medida no sea correcta. Para evitar este efecto, preferentemente se implementa un control en lazo cerrado de la potencia de emisión de la fuente de iluminación. Este control en lazo cerrado puede implementarse como sigue: en base a la cantidad de luz recibida en el fotodiodo de control 43, se calcula el valor de intensidad al que hay que encender la fuente de iluminación para conseguir que la intensidad de luz emitida sea la adecuada para realizar la medida. El valor de intensidad adecuado se obtiene mediante un proceso de calibración que se realiza preferentemente en fabricación. En la figura 2A, el ángulo φ representa el ángulo de emisión de la fuente de iluminación 41 1 , el ángulo α representa el ángulo de recepción del fotodiodo de control 43 y el ángulo β representa el ángulo de recepción del sistema detector de luz 412. Además, Pd-c(V) se refiere al valor de la medida realizada por el fotodiodo de control 43, RGB(mA) representa el valor de la medida del sistema detector de luz 412 y LED(mA) representa el valor de la corriente a la que se tiene que encender el al menos un emisor de la fuente de iluminación 41 1 . La al menos una fuente de iluminación 41 1 , el al menos un sistema detector de luz 412 y el al menos un fotodiodo de control 43 se controlan desde el subsistema electrónico 150. Por ejemplo, desde el subsistema electrónico 150 se proporciona la corriente necesaria para la alimentación de la al menos una fuente de iluminación 41 1 , en el subsistema electrónico 150 se recibe y procesa la señal detectada por el al menos un sistema detector de luz 412 y se recibe y procesa la señal proporcionada por el fotodiodo de control 43.
Preferentemente, entre la al menos una fuente de iluminación 41 1 y el al menos un fotodiodo de control 43 se dispone un difusor 48 cuya misión principal es la difusión de la cantidad de luz emitida por la al menos una fuente de iluminación 41 1 para conseguir una iluminación homogénea en toda la zona bajo inspección (zona 120 ocupada por el fluido, tal como aceite, bajo análisis). El difusor 48 es de un material sustancialmente transparente a las longitudes de onda de trabajo pero que tiene la función de dispersar la luz. Así, la al menos una fuente de iluminación 41 1 puede iluminar adecuadamente el fluido que circula por la zona de medida 120. En una posible realización, el difusor 48 es un cristal, por ejemplo un cristal esmerilado.
El subsistema óptico 140 incluye también una ventana óptica 44. En la figura 2B, la referencia 44 se refiere al hueco ocupado por esta ventana óptica 44, que en la figura 2B no se ha ilustrado. Es decir, la superficie de la segunda porción 35, 135 de la carcasa del sensor o sistema de monitorización, que es una de las superficies del sistema que definen el canal 20, 120, y por tanto una de las superficies en contacto con la muestra de fluido que pasa por el canal 20, 120, está sellada herméticamente por una ventana de protección transparente 44 (transparente a la longitud de onda de trabajo). La superficie sellada corresponde con la pared 33 en la figura 1 B y con la pared 33' en la figura 1 D de la segunda porción 35 de la carcasa del sensor o sistema de monitorización. La fuente de iluminación 41 1 está orientada hacia el canal 20, 120 por el que fluye el fluido. La ventana de protección transparente 44 se sitúa entre los medios de emisión/recepción de luz 41 y la zona 20, 120 por la que fluye el fluido. En una posible realización, no limitativa, esta ventana de protección transparente 44 se realiza, por ejemplo, de vidrio borosilicato (Vidrio óptico BK7) o de un material plástico, tal como PMMA. A través de esta ventana óptica 44 la luz emitida por la fuente de iluminación 41 1 viaja hasta el fluido que se encuentra en el hueco, ranura o canal 120. La ventana óptica 44 permite que sustancialmente toda la luz que llega a la misma se transmita por su interior hacia el canal 20, 120.
Al otro lado del canal 120, es decir, en la segunda porción 136 de la carcasa del sistema, se encuentra otro elemento del subsistema óptico 140. Se trata de un elemento óptico trasero o placa trasera 45. Este elemento óptico trasero 45 forma al menos parte de la superficie de la primera porción 36, 136 de la carcasa que define el canal de medida 20, 120. Por ejemplo, en el esquema de la figura 1 B, el elemento óptico trasero está integrado en la pared 31 , o en el esquema de la figura 1 D, el elemento óptico trasero está integrado en la pared 31 '. En función de diversos factores, tales como el tipo de fluido (tal como aceite) empleado o del grado de degradación previsible del fluido bajo análisis, el elemento óptico trasero 45 se diseña de forma que proporcione un cierto (mayor o menor) grado de reflexión. En posibles implementaciones de la invención, el elemento óptico trasero 45 se implementa como una superficie negra, o como un espejo plano o como un espejo cóncavo o parabólico configurado para concentrar los rayos reflejados en el sistema detector de luz 412. Es decir, la región de fluido en la que se realiza la medida está definida por el canal 20, 120, la ventana óptica 44 y el elemento óptico trasero 45.
A su vez, el subsistema electrónico 150 tiene unos medios de procesado 51 para las tareas de activación/desactivación de la iluminación (control de la(s) fuentes de iluminación) y para el procesado y cálculo de las señales obtenidas, procedentes del sistema detector de luz, para obtención de indicadores de degradación de aceite en función de las medidas tomadas. En una posible realización, no limitativa, los medios de procesado 51 se implementan mediante un microcontrolador embebido, programado para realizar dichas tareas de activación/desactivación de iluminación y de cálculo y procesado de señales. Los medios de procesado 51 albergan los siguientes algoritmos (cuyo contenido concreto queda fuera del alcance de la presente invención):
-uno o más algoritmos de control de la iluminación 51 1 , que se encargan de que la intensidad de la luz emitida por la al menos una fuente de iluminación 41 1 se ajuste a una consigna de iluminación; los parámetros de entrada de este algoritmo son la medida del fotodiodo de control 43 (Pd_c(V)) y una consigna de iluminación, mientras que el parámetro de salida es la corriente que debe aplicarse al sistema de iluminación (Led(mA));
-uno o más algoritmos de cálculo de degradación de aceite 512, diseñados para calcular un indicador de degradación a partir de la lectura RGB realizada en el sistema detector de luz 412; y
-uno o más algoritmos de calibración 513, diseñados para un ajuste de intensidades de trabajo y toma de referencia.
El subsistema electrónico 150 tiene además otros elementos, como drivers de comunicación 52 que permiten al sistema 13 comunicarse con equipos externos para recibir comandos (instrucciones para realizar medidas, realizar calibración, etc.) y para transmitir medidas o resultados del procesado realizado en los medios de procesado 51 ; fuente de alimentación 53, diseñada para alimentar todos los dispositivos electrónicos del sistema 13; medios de memoria 54, configurados para almacenar resultados de medidas y parámetros de los algoritmos; y sensor de temperatura 55, para conocer y monitorizar la temperatura del sistema 13.
El sistema de monitorización 13 comprende también medios de conexión, que pueden ser cableados, como por ejemplo el conector 60 mostrado en la figura 2A o el cableado 4 mostrado en la figura 1A, o inalámbricos, para la comunicación con equipos externos o para recibir alimentación externa en caso de que sea necesaria.
En función de las circunstancias, tales como el tipo de sistema industrial bajo monitorización, o del tipo (y por tanto, de la absorbancia y reflectancia) de fluido - preferentemente aceite lubricante- que se esté monitorizando, o de la previsible velocidad de degradación que de dicho fluido se pueda esperar, se podrá elegir entre distintas implementaciones del elemento óptico trasero 45. Como se ilustra en la figura 2A, el fluido que fluye en el canal 20, 120 puede ser un fluido considerado opaco (es decir, un fluido de absorbancia mayor de 1 ,0) o un fluido considerado traslúcido (es decir, un fluido de absorbancia menor de 1 ,0). En el caso de aceites lubricantes para maquinaria industrial, como por ejemplo motores de gas, existen aceites opacos (absorbancia mayor de 1 ,0, tales como mayor de 2,0 o mayor de 3,0 a la longitud de onda de trabajo) incluso cuando están limpios, es decir, antes de empezar a usarse y por tanto degradarse; y también existen aceites que inicialmente (por ejemplo cuando están limpios) son traslúcidos (absorbancia menor de 1 ,0, tales como menor de 0,5 o menor de 0,2 o menor de 0,1 a la longitud de onda de trabajo) y que, a lo largo de su vida útil, su absorbancia va aumentando con el paso del tiempo y del uso como lubricante de la maquinaria de que se trate, hasta llegar a tener una alta opacidad al final de su vida útil (por ejemplo, presentando una absorbancia en torno a 1 ,0 o superior, como 2,0 o 3,0 en la longitud de onda de medida). En cualquier caso, a medida que se usan como lubricantes, su absorbancia va aumentando debido a procesos de oxidación, entre otros.
El sistema de monitorización de la presente divulgación se implementa preferentemente de forma que el elemento óptico trasero 45 sea intercambiable, para adaptarse al tipo de fluido que se desee monitorizar. Así, con el diseño de los medios de emisión/recepción de luz 41 y del elemento óptico trasero 45, es posible cubrir distintos casos de uso, seleccionando el elemento óptico trasero 45 entre distintas posibles opciones. Las figuras 3A-3C esquematizan el recorrido de la radiación óptica emitida por la al menos una fuente de iluminación 41 1 al viajar hacia un fluido que ocupa el canal 20, 120 y la luz detectada por el al menos un sistema detector de luz 412 dispuesto en el mismo lado que la al menos una fuente de iluminación 41 1 (ambos del mismo lado del canal 20, 120) y, preferentemente, en un mismo plano para facilitar el diseño óptico. En estas figuras, se explica el papel desempeñado por el elemento óptico trasero 45 con respecto a la radiación óptica procedente de la al menos una fuente de iluminación 41 1 que consigue llegar a dicho elemento óptico trasero 45 (flecha continua). Las flechas punteadas representan la reflexión difusa en el fluido, presente en mayor o menor medida en función del tipo de fluido.
El modo de operación predominante está determinado por el tipo de elemento óptico trasero 45 elegido y las características del fluido monitorizado. Así, en la figura 3A, en la que se ha usado un material absorbente desde el punto de vista óptico (es decir, un material que a la longitud de onda (o longitudes de onda) de trabajo sustancialmente no refleja nada de luz) para implementar el elemento óptico trasero 451 , se observa cómo este material absorbente no refleja nada, de forma que sustancialmente toda la contribución de señal recibida en el sistema detector de luz 412 corresponde (línea punteada) a la señal de reflexión difusa en la muestra. Ejemplos no limitativos de materiales absorbentes son nylon negro y aluminio anodizado, entre otros. Se recomienda la configuración de la figura 3A cuando se desea asegurar que solo se mide reflexión difusa generada en la muestra. En este caso, el modo de operación predominante es modo reflexión, pues la medida principal de radiación óptica realizada por el al menos un sistema detector de luz 412 es la relativa a la reflexión difusa (flecha discontinua).
Por su parte, en la figura 3B, en la que el elemento óptico trasero 452 se ha implementado mediante un material reflexivo no curvado desde el punto de vista óptico (es decir, un material que a la longitud de onda (o longitudes de onda) de trabajo refleja sustancialmente toda la luz que incide sobre dicho material reflexivo), se observa cómo el elemento óptico trasero 452 refleja todo (flecha continua que parte del elemento óptico trasero 452), por lo que el sistema detector de luz 412 recibe intensidad de reflexión difusa (línea punteada) y señal de transmisión que se corresponde con la porción de luz transmitida a través del fluido y reflejada en la placa trasera 452 que se transmite de vuelta a través del fluido (línea continua que llega al sistema detector de luz 412). Ejemplos no limitativos de materiales reflexivos son aluminio pulido, nylon blanco, y en general, cualquier material que actúe como un espejo. En este caso, el elemento óptico trasero 452 actúa como emisor virtual, ya que el comportamiento es como si hubiese un emisor virtual al otro lado del fluido que ocupa el canal 20, 120. La flecha continua procedente del elemento trasero 452 se refiere a la radiación reflejada por dicho elemento trasero 452. En este caso, el modo de operación predominante es modo transmisión, pues la medida principal de radiación óptica realizada por el al menos un sistema detector de luz 412 es la relativa a la radiación óptica procedente del elemento óptico trasero 452 que actúa como un emisor virtual (flecha continua).
Por último, en la figura 3C, en la que el elemento óptico trasero 45 se ha implementado mediante un material reflexivo curvado, reflexivo focalizado o reflector curvado 453, éste concentra los rayos procedentes de la al menos una fuente de iluminación 41 1 que llegan hasta la placa trasera 453, en el área activa del sistema detector de luz 412, para maximizar la señal recibida. Es decir, el elemento óptico trasero 45 se ha implementado mediante un material que a la longitud de onda (o longitudes de onda) de trabajo refleja sustancialmente toda la luz que incide sobre dicho material reflexivo y además se diseña para que concentre la luz en el sistema detector de luz 412. Ejemplos no limitativos de implementaciones como ésta son las implementaciones mediante espejos curvos (parabólicos o cóncavos). Como en el caso de la figura 3B, en la figura 3C el sistema detector de luz 412 recibe intensidad de reflexión difusa (línea punteada) y señal de transmisión que se corresponde con la porción de luz transmitida a través del fluido y reflejada en la placa trasera 453 que se transmite de vuelta a través del fluido (línea continua que llega al sistema detector de luz 412), ésta última optimizada (llega focalizada del emisor virtual). Es decir, como en el caso de la figura 3B, el modo de operación predominante es modo transmisión, pues la medida principal de radiación óptica realizada por el al menos un sistema detector de luz 412 es la relativa a la radiación óptica procedente del elemento óptico trasero 453 que actúa como un emisor virtual (flecha continua).
Estas configuraciones (figuras 3B y 3C) se recomiendan para medir el nivel de transmitancia de la muestra. Sin embargo, si el fluido a monitorizar tiene una absorbancia elevada (fluidos opacos o muy opacos), no llegará apenas señal a la placa trasera y el comportamiento del sistema será similar al descrito en el caso de la figura 3A, es decir, se trabaja en modo reflexión a pesar de tener una placa trasera reflectante 452, 453.
Es decir, gracias a la ubicación de los medios ópticos de emisión/recepción 41 del mismo lado del fluido, y del elemento óptico trasero 45 situado al otro lado del fluido con respecto a los medios ópticos de emisión/recepción 41 , se consigue un modo de operación en reflexión o en transmisión que va a permitir monitorizar un amplio rango de fluidos en términos de absorbancia (transmitancia) y reflectancia.
Las figuras 4A y 4B representan el funcionamiento del sistema de monitorización. Concretamente, la figura 4A representa el comportamiento óptico de los rayos transmitidos por la al menos una fuente de iluminación 41 1 al entrar en contacto con el fluido que llena el canal 20, 120 cuando el fluido que llena el canal 20, 120 es un fluido de alta opacidad 72, es decir, cuando el fluido presenta una absorbancia mayor de 1 ,0, tal como mayor de 2,0 o mayor de 3,0 (parte inferior de la figura 4A); y cuando el fluido que llena el canal 20, 120 es un fluido de baja opacidad 71 , es decir, cuando el fluido presenta una absorbancia menor de 1 ,0, tal como menor de 0,5 o menor de 0,2 o menor de 0,1 (parte superior de la figura 4A).
Cuando se emite una radiación óptica que incide en un fluido de alta opacidad 72, prácticamente nada de la luz consigue atravesar el fluido 72 debido a la opacidad de éste, ya que la luz se absorbe en una profundidad cercana a la superficie y la parte que no es absorbida puede salir otra vez de la muestra en forma de reflexión difusa debido al scattering (dispersión) producido por las reflexiones internas en el fluido (véase figura 8). En este caso, el modo de operación predominante es el modo en reflexión. En estas circunstancias, el comportamiento de los rayos de luz en el fluido es sustancialmente el mismo independientemente del tipo de placa trasera utilizada 45, ya que prácticamente ningún rayo llega hasta la placa trasera.
Por el contrario, cuando se emite una radiación óptica que incide en un fluido de baja opacidad 71 , una alta proporción de la luz emitida por la fuente atraviesa el fluido. En este caso, el modo de operación predominante es el modo en transmisión, porque la radiación luminosa es capaz de atravesar el fluido y la componente debida al scattering es en proporción mucho menor (debe tenerse en cuenta además que el efecto del scattering depende de las características propias del fluido). En caso de que la placa trasera del sistema sea reflectante 452, 453, toda la luz que llegue a esta superficie se reflejará y volverá de vuelta a través del fluido. Si, por el contrario, la placa trasera es absorbente 451 , toda la luz que incide en esta superficie será absorbida y nada volverá de vuelta a través del fluido.
La elección de la placa trasera 451 , 452, 453 depende de las características del fluido a monitorizar y de su evolución durante su uso. La utilización de una placa trasera absorbente 451 permite obtener información sobre el nivel de reflexión difusa debida al scattering en la muestra, lo que puede dar información sobre la aparición de partículas en la misma, puede indicar por ejemplo la aparición de barnices. Mientras que una placa trasera reflectante 452, 453 permite realizar por ejemplo una monitorizacion del nivel de absorbancia de la muestra, cambios en el color, etc. Todos estos efectos son indicativos del estado de degradación del aceite. Como se ha indicado, el fluido lubricante en su estado inicial y su evolucióndurante su uso condicionan la elección del placa trasera 45, de forma que un fluido lubricante considerado opaco en estado inicial (limpio) podrá determinar la elección de una placa trasera absorbente 451 , mientras que un fluido lubricante considerado traslúcido en estado inicial, podrá determinar la elección de una placa trasera reflexiva 452, 453. La figura 4B muestra en detalle los principales componentes del subsistema óptico 140 y los modos predominantes (modo reflexión y modo transmisión) en función de la opacidad del fluido que ocupa el canal 20, 120 y de la placa trasera o elemento óptico de reflexión 45 elegido. La referencia (i) se refiere a rayos de luz reflejados en las inmediaciones de la superficie del fluido (reflexión difusa) que son detectados en el sistema detector de luz 412, mientras que la referencia (ii) se refiere a rayos de luz que atraviesan el fluido y que son reflejados por el elemento óptico trasero 45 (cuando éste actúa como emisor virtual), de forma que viajan de vuelta por el fluido. Así, cuando se elige una placa trasera absorbente 451 , el sistema detector de luz 412 sustancialmente solo recibe los rayos (i), es decir, los rayos de luz reflejados por reflexión difusa, independientemente de que el fluido tenga mayor o menor opacidad, ya que los rayos emitidos por la fuente de iluminación 41 1 que hayan logrado atravesar el fluido, si los hubiera, son absorbidos por elemento óptico trasero absorbente 451 . El sistema trabaja en este caso de forma predominante en modo reflexión, porque la mayor parte de la radiación detectada por el detector 412 es la componente (i) reflejada en el fluido. Por el contrario, cuando se elige una placa trasera reflexiva 452, 453, el sistema detector de luz 412 recibe los rayos (i) (reflexión difusa) más los rayos reflejados (ii) por el elemento óptico trasero reflexivo 452, 453 que hayan logrado atravesar de vuelta el fluido. En este caso, si el fluido es opaco, es decir, de absorbancia mayor de 1 ,0, tal como mayor de 2,0 o mayor de 3,0, la componente (i) podrá ser mayor que la (ii), porque el fluido opaco 72 permite el paso de poca radiación reflejada. El sistema trabaja en este caso de forma predominante en modo reflexión (difusa). Por el contrario, si el fluido es traslúcido (absorbancia menor de 1 ,0, tal como menor de 0,5 o menor de 0,2 o menor de 0,1 ), la componente (i) podrá ser menor que la (ii), porque el fluido de baja opacidad 71 permite el paso de mayor cantidad de radiación reflejada por la placa trasera 453, 453. El sistema trabaja en este caso de forma predominante en modo transmisión. En general, de las dos componentes de luz (i), (ii) que son detectadas por el sistema detector de luz 412, la menor de ellas puede llegar a ser nula.
Por otra parte, el hecho de trabajar con un sistema de monitorización diseñado para acoplarse de forma compacta y sencilla en una toma simple de un depósito y trabajar por tanto en modo sumergido, obliga a superar ciertos inconvenientes: Por una parte, debe garantizarse que haya una renovación efectiva del fluido dentro del canal 20, 120. Nótese que el flujo del fluido a lo largo del canal de medida 20, 120 depende de las pequeñas diferencias de presión que existen en el depósito 1 debido a turbulencias internas, de la viscosidad del fluido y de la temperatura del fluido. Por ejemplo, se ha obtenido mediante simulación que con un incremento de presión de 17,07 Paséales entre la entrada y salida del sistema de monitorización, para un canal 20, 120 de 2 mm de espesor (distancia entre la ventana 44 y placa trasera 45) se consigue un caudal volumétrico de 0,053 ml/s.
Por tanto, la renovación de fluido en el canal de medida 20, 120 está garantizada en las condiciones de presión descritas. Por otra parte, debe garantizarse que a la hora de introducir el sistema de monitorización 3, 13 en el depósito 1 , el sistema de monitorización 3, 13, evacué el aire que pueda contener en su cavidad de medida (canal de medida) 20, 120. La probabilidad de no evacuar el aire contenido en el canal de medida 20, 120 es mayor cuanto más verticalmente se introduce el sistema de monitorización 3, 13 en el depósito 1 , y cuanto más viscoso sea el fluido bajo monitorización. El caso mayor riesgo de acumulación de aire en el canal de medida 20, 120 es aquel en el que se introduce el sistema de monitorización de forma totalmente vertical en un depósito que contiene un fluido muy viscoso (por ejemplo, 320 cSt), donde cSt son centiStokes, es decir, unidades de viscosidad, siendo 1 cSt = 10~6 m2/s3.
La figura 5 ilustra el problema de la introducción del sistema de monitorización 3 en un depósito 1 de forma totalmente vertical, en cuyo caso las burbujas de aire acumuladas en el canal de medida tienen dificultades para evacuar el canal y, por tanto, éste no se llena con el fluido que se desea monitorizar 2.
Para garantizar la renovación de la muestra de fluido dentro del canal de medida 20, 120, garantizándose así que el sistema de monitorización tome medidas sobre muestras diferentes de fluido a lo largo del tiempo, en realizaciones de la invención se diseña un canal de medida 20, 120 de altura regulable para cada tipo de fluido. La figura 6 muestra un sistema de monitorización con altura H del canal de medida 20, 120 variable. En realizaciones de la invención, la altura H del canal 20, 120 puede variar entre 0,5 mm y 5 mm, por ejemplo entre 0,75 mm y 4 mm, o entre 1 mm y 3,5 mm, o entre 1 ,5 mm y 3 mm, o entre 1 ,75 mm y 2,75 mm.
Para evitar la acumulación de aire en el canal de medida 20,120, es decir, para favorecer la evacuación de aire de dicho canal 20, 120, en realizaciones de la invención se diseña la unión entre la ventana óptica 44 y el cuerpo o carcasa del sistema de monitorización sin aristas. En otras realizaciones de la invención, se diseña dicha ventana óptica 44, que es preferentemente plana, con una cierta inclinación con respecto al plano definido por el elemento óptico trasero 45. Esta inclinación favorece la evacuación de aire del canal 20, 120. La figura 7 muestra un sistema de monitorización cuya ventana óptica 44 está inclinada con respecto al plano definido por el elemento óptico trasero 45. En realizaciones de la invención, la inclinación p puede variar entre 5 y 15e, por ejemplo entre 6 y 14e, o entre 7 y 13e, o entre 8 y 12e, o entre 9 y 1 1 e. En realizaciones de la invención, se diseña la unión entre la ventana óptica 44 y el cuerpo o carcasa del sistema de monitorización sin aristas, y además se diseña la ventana óptica 44 inclinada un ángulo p con respecto al plano definido por el elemento óptico trasero 45.
Se ha construido un prototipo del sistema de monitorización descrito. El prototipo está compuesto por un emisor LED de luz blanca, un detector de color RGB y una anchura de canal (distancia entre ventana óptica y placa trasera) de 2 mm. La siguiente tabla muestra los valores obtenidos al realizar medidas con diferentes fluidos (fluido 1 a fluido 6) y diferentes configuraciones del sistema (placa trasera absorbente o reflectante) frente a datos obtenidos en el laboratorio. En todas las medidas realizadas con el prototipo y con la misma configuración de placa trasera el emisor envía la misma cantidad de luz. Este valor se determina durante el proceso de calibración del sensor (sistema de monitorización) en condiciones de vacío, es decir, sin fluido en el canal. En estas condiciones, el valor medido en el detector es del 80% respecto a su fondo de escala. Este valor se ha escogido por cuestiones de resolución del sensor, tales como para evitar situaciones de saturación del detector. Las dos últimas columnas se refieren a la medida tomada por el detector de color RGB en presencia de fluido en el canal. El fluido 1 es Beslux degradado. El fluido 2 es Beslux degradado intermedio. El fluido 3 es Beslux Referencia. El fluido 4 es Cepsa degradado. El fluido 5 es Cepsa degradado intermedio. El fluido 6 es Cepsa referencia.
Absorbencia medida Reflectancia medida Medida Detector Medida Detector en laboratorio en laboratorio (Placa trasera (Placa trasera
Reflectante) Absorbente)
Fluido 1 3 4 32% 66% Fluido 2 2 3,25 39% 62% Fluido 3 1 4,5 44% 66% Fluido 4 0,5 5,25 55% 67% Fluido 5 0,2 6 63% 68% Fluido 6 0,04 6,75 79% 69%
Como puede observarse, cuando se usa una placa trasera absorbente 451 (primera columna por la derecha), y por tanto sustancialmente toda la radiación que pueda haber atravesado el fluido es absorbida por la placa trasera 451 , para cualquiera de las muestras (fluido 1 a fluido 6) el detector mide un valor en torno al 60-70% de su fondo de escala. En este caso el sistema trabaja en modo reflexión. Por el contrario, cuando se usa una placa trasera reflexiva 452, 453 (segunda columna por la derecha), la medida obtenida por el detector de color RGB, varía mucho en función de la absorbancia del fluido, desde valores de fondo de escala próximos al 80% en fluidos muy translúcidos (fluido 6) hasta valores próximos al 30% en fluidos muy opacos (fluido 1 ). En este caso el sistema trabaja en modo predominante transmisión.
Como puede observarse, con respecto a sistemas de monitorización en toma simple del estado de la técnica, como por ejemplo el descrito en la solicitud de patente internacional WO2016/080824A1 , la presente divulgación simplifica y abarata el diseño, fabricación y mantenimiento del sistema de monitorización, debido a que se necesita una única fuente de iluminación, que además se ubica en la zona más robusta del sistema de monitorización. En suma, el sistema de monitorización de la presente divulgación se implementa como un sensor 'enchufable' (acoplable a una toma simple de un depósito) que puede entregar una salida de degradación de aceite (o de su capacidad de lubricación), así como otros parámetros indicativos del aceite, como su nivel de aditivos antioxidantes, su grado de acidez, su nivel de oxidación y/o su nivel de presencia de barnices tanto si el fluido es opaco o traslúcido. El sistema puede ser roscable, o de cualquier otra forma de acoplamiento sencilla, que no precise de canal de bypass en el depósito para la selección de la muestra de fluido. El sistema permite la medida en reflexión y/o transmisión de fluidos tanto opacos como transparentes, pasando por los diversos grados de traslucidez. Se pueden emplear diversos elementos ópticos traseros, ya sean de material absorbente o reflectante, y en este caso tanto planos como curvados para focalizar los rayos. El sistema se ha optimizado para que, al introducirse en el depósito, se elimine el aire que pueda haber en el canal de medida, evitándose la presencia de aire en la zona de medida. Además, se ha optimizado para que se regeneren las muestras sobre las que se toman las medidas.
En este texto, la palabra "comprende" y sus variantes (como "comprendiendo", etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.
Por otra parte, la invención no está limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1 .- Un sistema de monitorización (3, 13) para la inspección de un fluido (2, 71 , 72) contenido en un depósito (1 ) mediante la inserción de dicho sistema de monitorización (3, 13) en una toma (5) de dicho depósito (1 ), que comprende:
una zona de medida (20, 120) configurada para que circule por ella una muestra de dicho fluido (2, 71 , 72);
estando el sistema de monitorización (3, 13) caracterizado por que comprende:
unos medios de emisión/recepción de luz (41 ) que consisten en un sistema de iluminación (41 1 ) y un sistema detector de luz (412) situados en un mismo lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120);
una ventana óptica (44) dispuesta entre dichos medios de emisión/recepción de luz (41 ) y dicha zona de medida (20, 120);
y un elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) situado al otro lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120),
estando dicho sistema de iluminación (41 1 ) configurado para emitir radiación óptica hacia dicha zona de medida (20, 120),
estando dicho sistema detector de luz (412) configurado para detectar una radiación óptica que comprende la luz (i) reflejada por dicho fluido (2, 71 , 72) que circula por dicha zona de medida (20, 120) y/o la luz (ii) transmitida a través de dicho fluido (2, 71 , 72) y reflejada en dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453),
comprendiendo además dicho sistema de monitorización (3, 13) un subsistema electrónico (150) que comprende medios de procesado (51 ) configurados para controlar la activación/desactivación del sistema de iluminación (41 1 ) y para procesar las señales obtenidas procedentes del sistema detector de luz (412).
2.- El sistema de monitorización (3, 13) de la reivindicación 1 , en el que dicho elemento óptico trasero (45, 451 ) se implementa mediante un elemento absorbente desde el punto de vista óptico, estando dicho elemento óptico trasero (45, 451 ) configurado para impedir la reflexión de la luz transmitida a través de dicho fluido (20, 120).
3.- El sistema de monitorización (3, 13) de la reivindicación 1 , en el que dicho elemento óptico trasero (45, 452, 453) se implementa mediante un elemento reflexivo desde el punto de vista óptico, estando dicho elemento óptico trasero (45, 452, 453) configurado para favorecer la reflexión de la luz transmitida a través de dicho fluido (20, 120).
4. - El sistema de monitorización (3, 13) de la reivindicación 3, en el que dicho elemento reflexivo desde el punto de vista óptico (452, 453) es un elemento reflexivo plano (452).
5. - El sistema de monitorización (3, 13) de la reivindicación 3, en el que dicho elemento reflexivo desde el punto de vista óptico (452, 453) es un elemento reflexivo cóncavo (453).
6. - El sistema de monitorización (3, 13) de la reivindicación 1 , en el que dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) es intercambiable, de forma que en función de la absorbancia del fluido bajo inspección (2, 71 , 72), se elige un elemento óptico trasero absorbente (451 ) o reflexivo (452, 453).
7.- El sistema de monitorización (3, 13) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un fotodiodo de control (43) configurado para medir la intensidad emitida por el sistema de iluminación (41 1 ).
8.- El sistema de monitorización (3, 13) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando dicho sistema de monitorización (3, 13) comprendido en una carcasa, en la que dichos medios de emisión/recepción de luz (41 ) están situados en una porción (136) de dicha carcasa y dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) está situado en otra porción (135) de dicha carcasa, donde dichas porciones (135, 136) de carcasa definen dicha zona de medida (20, 120), delimitando dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) y dicha ventana óptica (44) la zona de medida (20, 120).
9.- El sistema de monitorización (3, 13) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la altura (H) de dicha zona de medida (20, 120) es regulable para garantizar la renovación de la muestra de fluido (2, 71 , 72) dentro de dicha zona de medida (20, 120).
10. - El sistema de monitorización (3, 13) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha ventana óptica (44) tiene una inclinación con respecto al plano definido por elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) para evitar la acumulación de aire en la zona de medida (20,120).
1 1 . - El sistema de monitorización (3, 13) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un difusor (48) dispuesto entre dicho sistema de iluminación (41 1 ) de dichos medios de emisión/recepción de luz (41 ) y dicho al menos un fotodiodo de control (43).
12. - Un método de monitorización de un fluido (2, 71 , 72) contenido en un depósito (1 ), que comprende:
insertar un sistema de monitorización (3, 13) en una toma simple (5) de dicho depósito (1 ), donde dicho sistema de monitorización (3, 13) comprende: una zona de medida (20, 120) configurada para que circule por ella una muestra de dicho fluido (2, 71 , 72); unos medios de emisión/recepción de luz (41 ) que consisten en un sistema de iluminación (41 1 ) y un sistema detector de luz (412) situados en un mismo lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120); una ventana óptica (44) dispuesta entre dichos medios de emisión/recepción de luz (41 ) y dicha zona de medida (20, 120); y un elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) situado al otro lado del sistema de monitorización (3, 13) con respecto a dicha zona de medida (20, 120);
hacer incidir una radiación óptica desde dicho sistema de iluminación (41 1 ) hacia dicha zona de medida (20, 120);
detectar por dicho sistema detector de luz (412) una radiación óptica que comprende la luz (i) reflejada por dicho fluido (2, 71 , 72) que circula por dicha zona de medida (20, 120) y/o la luz (ii) transmitida a través de dicho fluido (2, 71 , 72) y reflejada en dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453);
en un subsistema electrónico (150) comprendido en dicho sistema de monitorización (3, 13), controlar la activación/desactivación del sistema de iluminación (41 1 ) y procesar las señales obtenidas procedentes del sistema detector de luz (412).
13. - El método de la reivindicación 12, en el que cuando dicho fluido (2, 71 , 72) tiene una absorbancia mayor de 1 ,0 en su estado inicial, dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) es un elemento óptico trasero absorbente (451 ).
14. - El método de la reivindicación 12, en el que cuando dicho fluido (2, 71 , 72) tiene una absorbancia menor de 1 ,0 en su estado inicial, dicho elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) es un elemento óptico trasero reflexivo (452, 453).
15.- El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende además regular la altura (H) de dicha zona de medida (20, 120) para garantizar la renovación de la muestra de fluido (2, 71 , 72) dentro de dicha zona de medida (20, 120).
16.- El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 1 15 que comprende además inclinar dicha ventana óptica (44) con respecto al plano definido por elemento óptico trasero (45, 451 , 452, 453) para evitar la acumulación de aire en la zona de medida (20,120).
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