WO2020231246A1 - Dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales - Google Patents

Dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales Download PDF

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WO2020231246A1
WO2020231246A1 PCT/MX2019/000059 MX2019000059W WO2020231246A1 WO 2020231246 A1 WO2020231246 A1 WO 2020231246A1 MX 2019000059 W MX2019000059 W MX 2019000059W WO 2020231246 A1 WO2020231246 A1 WO 2020231246A1
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air
duct
amount
ventilation systems
industrial ventilation
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PCT/MX2019/000059
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Inventor
Bryan Ernesto RUIS NERI
Original Assignee
Ruis Neri Bryan Ernesto
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/02—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air
    • F24F6/04—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air using stationary unheated wet elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
    • G01F1/115—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission with magnetic or electromagnetic coupling to the indicating device

Definitions

  • the present invention relates to the mechanical and electronic area in general; In particular, it is related to the equipment, devices and apparatus used in the measurement of variables and parameters of industrial ventilation systems; in particular it refers to a novel device for measuring in real time the quantity of air extracted by industrial ventilation systems.
  • Ventilation is understood as the replacement of a portion of air, which is considered undesirable, by another that provides an improvement in purity, temperature, humidity, etc.
  • the ventilation of machines or industrial processes allows to control the heat, the toxicity of the environments or the explosivity potential of the same, guaranteeing in many cases the health of the operators who are in said work environments
  • the invention focuses on the development of a device that allows to measure in real time and in a constant way the quantity of air extracted by industrial ventilation systems.
  • anemometers are known, for example, which is a device to measure the speed of the air flow, in some cases also the temperature, which has a small fan at the back to read the speed of the airflow. real-time air flow. Commonly used to measure airspeed for fishing, boat or sailboat handling, or to predict weather conditions.
  • an anemometer is not configured, designed, or programmed for use in machines, apparatus and industrial tools, it is not a device that operates in a fixed way, it must be positioned and held with one hand until a real balance point is found and little variation is found, which is something very complicated and not practical, nor ergonomic to view and read. from the air extraction pipe of any machine. In addition, it does not have any type of alarm to identify when there is a low extraction level.
  • An anemometer does not have the possibility of being scalable, adding more functions and improvements required by the client; It is not of continuous operation, only measurement readings are obtained while the operator is working with it and before the battery is discharged, which prevents it from being continuously monitored while performing other activities.
  • Pitot tubes are also known for pressure measurement, which allow the total pressure to be directly measured through an open tube that receives air pressure against its direction and connects its other end to a pressure gauge.
  • There are other devices such as the static pressure probe, the Prandtl tube which is a combination of the above. With these devices, once the dynamic pressure of the air has been measured, the flow can be calculated. However, in all cases it requires a manometer to be able to do the readings.
  • the air flow measuring apparatus including: bypass conduit carrying a portion of a fluid flow flowing through an inlet pipe; a sensor element that is disposed in the bypass conduit to measure fluid flow; a circuit part that converts the fluid flow detected by the sensing element into a signal! electrical; a connector part having a connector that is electrically connected to the part of the circuit at the output of an external signal; and a housing supporting the sensor element and the circuit part, the sensor element is arranged in the inlet pipe.
  • the sensor element includes a cavity that is disposed in a semiconductor substrate, and a diaphragm that includes a thin film portion that covers the cavity.
  • the sensing element is mounted in a connector assembly.
  • the sensing element and the connector assembly have surfaces that are encapsulated with resin so that a part of the diaphragm of the sensing element and a part of the connector assembly are exposed. At least one hole is provided in the connector assembly for communication between the cavity and the exterior of the package.
  • US Patent 8,874,387 to Mizutani, et al. was located. of May 28, 2009 which reveals an air flow measuring device that measures the amount of air flow.
  • a flow sensor is configured to output a voltage value corresponding to a given amount of air flow.
  • a temperature sensor is configured to output the air temperature.
  • a correction coefficient memory part is configured to store a correction coefficient for correcting the voltage value of the flow sensor to a corrected voltage value associated with the given amount of flow based on a predetermined standard temperature. A relationship between the voltage value of the flow sensor and the amount of air flow changes according to the air temperature.
  • a correction part is configured to correct the flow sensor output voltage value to the corrected voltage value using the correction coefficient.
  • the flow sensor includes a heater resistor and a pair of temperature sensors provided on an upstream side and on a downstream side with respect to the air intake direction with the heater resistance centered, the heater resistance is configured to be higher than the air temperature by a constant temperature.
  • the invention has as its main objective! make available a new device for real-time measurement of the amount of air extracted by industrial ventilation systems that allows monitoring the amount of air extracted by ventilation systems 24 hours a day without requiring the constant supervision of an operator.
  • Another objective of the invention is to provide such a novel device for real-time measurement of the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which also integrates an audible / visual alarm that allows warning a low or high level of air extraction from machines, apparatus and tools to alert technicians and operators of deficiencies in ventilation and cooling systems to correct and avoid failures.
  • Another objective of the invention is to provide such a novel device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which also integrates a safe and user-friendly operating system.
  • Another objective of the invention is to provide such a novel device for real-time measurement of the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which is also scalable and can be adapted to the needs and implementation of any industry.
  • Another objective of the invention is to provide said novel device for real-time measurement of the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which also allows generating readings of the amount of air expelled through continuous operation for long periods, whose data can be stored and be displayed through universal software, without the need for specific software.
  • Another objective of the invention is to provide such a novel device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which is also practical, simple and functional.
  • Another objective of the invention is to provide such a device innovative real-time measurement of the amount of air extracted by industrial ventilation systems, which also allows detecting in real time if the level of air extraction is the minimum or lower than that required to avoid damaging the product or overheating the machines , avoid explosions, fires, poisoning or poisoning of personnel.
  • the novel device for measuring the amount of air expelled in industrial machines consists of an electronic system housed in a cabinet that integrates a microcontroller; a power supply source preferably 24v with a switch, which feeds through connections (preferably bakelite perforated with furnaces) to a cooler (fan) to reduce the heating of the components inside the cabinet and also feeds a DC converter that allows deliver a lower voltage (preferably a voltage of 7 v) to power said microcontroller, the latter in turn feeds and is connected (preferably with a voltage of 5V) through at least one relay (preferably one channel) to a preferably LCD screen to display the census data and processed; wherein said at least one relay is connected to a push-button that serves to silence an LED buzzer that is powered with 24v and that is activated to warn a low or high level of air extraction; said electronic system is interconnected with at least one air extraction duct that is adapted to be connected by means of a preferably flexible duct to the end of a duct of a network of an industrial ventilation
  • the Hall Effect Magnetic Sensor is a device that enables magnetic field measurements.
  • the Hall effect magnetic sensor module is preferably based on the Hall sensor A34XX, US 18XX or 49eXX, and has a supply voltage and activation LED indicator. It has a digital or analog output to be used as a switch, accountant or simply as a digital or analog signal and two other terminals that are Vcc and another the Gnd at 5 v; in addition to having an intensity regulator, which helps to expand or reduce the power of the sensor to make readings at very short distances or somewhat theoretically far away.
  • Figure 1 shows a block diagram of the device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, in accordance with the present invention.
  • Figure 2 shows an electrical diagram of the device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, in accordance with the present invention.
  • Figure 3 illustrates a front perspective of the cabinet where the electronic control and data processing system of the device for measuring the amount of air expelled in industrial machines is housed.
  • Figure 4 shows a rear perspective of the cabinet where They house the electronic control and data processing system of the device for measuring the quantity of air expelled in industrial machines.
  • Figures 5, 5a, 5b, 5c and 5d illustrate a left side view, a front view, a top view, a bottom view and a cross section of at least one air extraction duct that houses at least one magnetic effect sensor Hall, a neodymium magnet embedded in a fixed fan blade inside said at least one doubt.
  • Figures 6, 6a and 6b show a top view, a right side view and a bottom view of the fixed fan inside said at least one duct that is connected by a preferably flexible duct to the end of a duct of a network of an industrial ventilation system.
  • Figure 7 illustrates a conventional perspective view of the Hall effect sensor for making the readings of the magnetic pulses generated when contacting a neodymium magnet embedded in a blade of a fixed fan within said at least one duct.
  • Figure 8 shows a block diagram of the method of operation of the device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, in accordance with the present invention.
  • Figure 9 illustrates a schematic diagram of the device for measuring in real time the amount of air extracted by industrial ventilation systems, in accordance with the present invention.
  • the novel device for measuring the amount of air expelled in industrial machines consists of an electronic system (1) housed in a cabinet (2) that integrates a microcontroller (3); a power supply source (4) preferably 24 v with a switch (5), which feeds through connections (6) (preferably perforated bakelite with ovens) to a cooler (fan) (7) to reduce the heating of the components inside the cabinet (2) and also feeds a DC converter (8) that allows to deliver a lower voltage (preferably a voltage of 7 v) to feed said microcontroller (3), the latter in turn feeds and connects (preferably with a voltage of 5 V) through at least one relay (9) (preferably one channel) to an LCD screen (10) to show the censored and processed data; wherein said at least one relay (9) is connected to a button (11) that serves to
  • connection between said electronic system (1) and said at least one air extraction duct (13) is preferably made through a cable (16) with a three-terminal connector (16a) from which it is connected by means of a high temperature cable (16b) to operating elements within said at least one air extraction duct (13) consisting of at least one Hall effect magnetic sensor (17) housed within a metal bar (18) to keep the sensor in the same position and make the readings of the magnetic pulses generated when contacting a neodymium magnet (19) that is embedded in a blade (20) of a fan (21) fixed within said at least one air extraction duct (13) and that is activated with the expelled air that passes through said at least one air extraction duct (13).
  • the Hall effect magnetic sensor (17) is a device that allows measurements of the magnetic field.
  • the Hall effect magnetic sensor module is preferably based on the Hall sensor A34XX, US18XX or 49eXX, and has a Led (22) indicating the supply voltage and activation. It has a digital or analog output (23) to be used as a switch, counter or simply as a digital or analog signal and two other terminals that are Vcc (24) and another the Gnd at 5v (25); in addition to having an intensity regulator (26), which helps to expand or reduce the power of the sensor to make readings at very short distances or somewhat theoretically far away.
  • a flexible worm-type air extraction duct (14) is connected to the industrial ventilation system (A) which in turn is connected to said at least one air extraction duct (13) that houses the measurement components as described and illustrated in figures 1 and 2 and is connected to the electronic system housed in the cabinet (2) through cable 16 where it is transmit the data.
  • the system is powered from a power supply source (4) preferably 24 v.
  • the platform used to program said microcontroller (3) is preferably the iOS IDE Software, which is based on a type-C programming language.
  • the program consists of the initiation of some global variables to be able to turn on the LCD screen (10), define the colors and the message to be displayed and to be able to translate the data obtained by the Hall effect magnetic sensor (17) .
  • the number of interruptions generated in a period of time is calculated in order to know in real time the number of interruptions generated in the system.
  • the VOID function is used
  • this function will be executing each time the Hall effect magnetic sensor (17) detects the passage of the neodymium magnet (19) near it and in an internal counter called READING it will be storing the amount of interruptions generated as magnetic pulses , this number of pulses are stored and the values are multiplied by 60, which are the seconds in a minute, and divided by the number of interruptions during the last minute, thus the revolutions per minute RPM will be obtained, this value is saved in a variable of the same name and to make the conversion to SCFM we need to apply the following formula:
  • SCFM RPM * graft D 2/144 Where D is the diameter of the air extraction doubt (13) and 144 is a constant.
  • the microcontroller (3) When the extraction is greater than 10% and less than 30% tolerance to which e

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales, caracterizado porque consiste en un sistema electrónico alojado en un gabinete que integra un microcontrolador; una fuente de suministro de energía eléctrica con un interruptor, que alimenta mediante conexiones a un enfriador para reducir el calentamiento de los componentes dentro el gabinete y también alimenta a un convertidor DC que permite alimentar a dicho microcontrolador, éste último a su vez alimenta y se conecta mediante al menos un relevador a una pantalla preferentemente LDC; en donde dicho al menos un relevador se conecta a un pulsador que sirve para silenciar a un zumbador LED; dicho sistema electrónico está interconectado con al menos un ducto de extracción de aire que está adaptado para conectarse mediante un ducto preferentemente flexible al extremo de un ducto de una red de un sistema de ventilación industrial; en donde dicho al menos un ducto aloja al menos un sensor magnético de efecto Hall para hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados al contactar un elemento magnético incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un ducto y en donde dicho ventilador se activa con el aire expulsado que pasa a través de dicho al menos un ducto de extracción de aire.

Description

DISPOSITIVO DE MEDICIÓN EN TIEMPO REAL DE LA CANTIDAD DE AIRE EXTRAÍDO POR SISTEMAS DE VENTILACIÓN
INDUSTRIALES
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con el área mecánica y electrónica en lo general; en lo particular está relacionada con los equipos, dispositivos y aparatos utilizados en la medición de variables y parámetros de sistemas de ventilación industriales; en particular se refiere a un dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es bien sabido, en el ámbito industrial se emplean diversas máquinas, aparatos y herramientas para el funcionamiento y operación de líneas de producción en los sistemas productivos industríales para el manejo y procesamiento de productos varios. Dichas máquinas, aparatos y herramientas operan bajo ciertas condiciones y parámetros que deben se monitoreados para garantizar su correcta operación por largos periodos de tiempo, a través de los diferentes turnos de operación sin que fallen , para con ello evitar interrupciones en los procesos, al necesitar su mantenimiento, compostura o reemplazo y por ende grandes pérdidas económicas.
Toda máquina, aparato o herramienta en plantas industriales de múltiples sectores productivos durante su operación producen calor excesivo, aunado al calor por radiación solar y calor generado por otros factores, lo que ocasiona un calentamiento excesivo del aire dentro de la las instalaciones, esto implica elevación de la temperatura que es un factor importante a controlar tanto para el desarrollo de los proceso productivos de forma óptima dentro de las líneas de producción diversas, como de la operación adecuada de las máquinas, aparatos y herramientas, así como un adecuado ambiente de trabajo para el personal y los operarios. Es por ello que es de importancia relevante la instalación de sistemas de ventilación industriales
Existe una diversidad de sistemas de ventilación industriales, desarrollados y diseñados para favorecer la extracción de aire caliente o aire contaminado y la introducción de aire fresco dentro de las naves de plantas industriales.
Se entiende por ventilación la sustitución de una porción de aire, que se considera indeseable, por otra que aporta una mejora en pu reza , temperatura, humedad, etc .
La ventilación de máquinas o de procesos industriales permite controlar el calor, la toxicidad de los ambientes o la explosividad potencial de los mismos, garantizando en muchos casos la salud de los operarios que se encuentran en dichos ambientes de trabajo Para determinar la ventilación adecuada de naves industriales de plantas industriales de múltiples procesos de diversos sectores productivos, incluidas zonas restringidas, zonas de laboratorios de control de calidad, laboratorios de análisis químicos, laboratorios de investigación, entre otros es necesario generar diseños y parámetros calculados para determinar el volumen de aire a mover, extraer, introducir y recircular, los flujos m á s i c o s , trayectorias de circulación, caudales, presión , etc.
La invención se centra en el desarrollo de un dispositivo que permita medir en tiempo real y de forma constante la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales.
En la actualidad se conocen , por ejemplo, los anemómetros que es un aparato para medir la velocidad del flujo de aire, en algunos casos también la temperatura, el cual dispone de un ventilador pequeño en la parte posterior para hacer la lectura de la velocidad del flujo de aire en tiempo real . Utilizado comúnmente para medir la velocidad del aire para la pesca, manejo de barcos o veleros, o predecir estados meteorológicos .
Sin embargo, un anemómetro no está configurado, diseñado, ni programados para poder utilizarse en máquinas, aparatos y herramientas industriales, no es un aparato que opere en forma fija, se debe posicionar y sostener con una mano hasta encontrar un punto de equilibrio real y poca variación, lo que es algo muy complicado y nada práctico, ni ergonómico para visualizar y hacer la lectura de la tubería de extracción de aire de cualquier máquina. Además, no cuenta con ningún tipo de alarma para identificar cuando existe un bajo nivel de extracción .
Un anemómetro no tiene la posibilidad de ser escalable, agregándole más funciones y mejoras requeridas por el cliente; no es de operación continua, solo se tienen lecturas de medición mientras el operador este trabajando con él y antes que se descargue la batería, lo que impide estarlo monitoreando continuamente realizando otras actividades.
Muy pocos modelos y de alto precio tienen una memoria limitada para el almacenamiento de datos y será' necesario un software específico para su interpretación, si se descarga la batería del dispositivo se borran por completo.
Para la medición de presión también se conocen los tubos de Pitot que permite medir directamente la presión total por medio de un tubo abierto que recibe la presión del aire contra su dirección y que conecta su otro extremo a un manómetro. Hay otros dispositivos como la sonda de presión estática, el tubo de Prandtl que es una combinación de los anteriores. Con estos dispositivos una vez medida la presión dinámica del aire se puede calcular el caudal. Sin embargo, en todos los casos requiere de un manómetro para poder hacer las lecturas.
Se realizó una búsqueda para determinar el estado de la técnica más cercano, encontrándose los siguientes documentos:
Se ubicó una patente MX 338351 B de Keiji Hanzawa et al. del 04 de junio de 2014 que revela un aparato medidor de flujo de aire con buena precisión de medición. El aparato medidor de flujo de aire que incluye: conducto en derivación que lleva una parte de un flujo de fluido que fluye a través de una tubería de entrada; un elemento sensor que está dispuesto en el conducto en derivación para medir el flujo de fluido; una parte de circuito que convierte el flujo de fluido detectado por el elemento sensor en una seña! eléctrica; una parte del conector que tiene un conector que está conectado eléctricamente a la parte del circuito a la salida de una señal externa; y una carcasa que soporta el elemento del sensor y la parte del circuito, el elemento sensor está dispuesto en la tubería de entrada. El elemento sensor incluye una cavidad que está dispuesta en un sustrato del semiconductor, y un diafragma que incluye una parte de película delgada que cubre la cavidad . El elemento sensor está montado en un montaje de conector. El elemento sensor y el montaje de conector tienen superficies que son en capsuladas con resina de manera que una parte del diafragma del elemento sensor y una parte del montaje de conector están expuestos. Al menos un orificio está dispuesto en el montaje de conector para la comunicación entre la cavidad y el exterior del encapsulado. Sin embargo, la forma de efectuar las mediciones y los elementos que permiten la medición, diferente completamente de los de la presente invención. Se ubicó la patente US 8 ,874, 387 de Mizutani, et al. del 28 de mayo de 2009 la cual revela un dispositivo de medición de flujo de aire que mide la cantidad de flujo de aire. Un sensor de flujo está configurado para emitir un valor de voltaje correspondiente a una cantidad dada de flujo del aire. Un sensor de temperatura está configurado para emitir la temperatura del aire. Una parte de memoria de coeficiente de corrección está configurada para almacenar un coeficiente de corrección para corregir el valor de voltaje del sensor de flujo a un valor de voltaje corregido asociado con la cantidad de flujo dada en base a una temperatura estándar predeterminada. Una relación entre el valor de voltaje del sensor de flujo y la cantidad de flujo del aire cambia según la temperatura del aire. Una parte de corrección está configurada para correg i r el valor de voltaje de salida del sensor de flujo al valor de voltaje corregido utilizando el coeficiente de corrección. El sensor de flujo incluye una resistencia del calentador y un par de sensores de temperatura provistos en un lado corriente arriba y en un lado corriente abajo con respecto a la dirección de admisión del aire con la resistencia del calentador centrada, la resistencia del calentador está configurada para ser más alta que la temperatura del aire Por una temperatura constante.
Sin embargo, ninguno de los documentos localizados divulga la incorporación de un sensor de efecto Hall (denominado según Edwin Herbert Hall; en adelante se indicará solamente el término Hall) se sirve para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición en la que está con la ayuda de un elemento magnético montado en una aspa de un ventilador dispuesto en el interior del ducto de canalización del flujo de aíre, y tampoco éstos ofrecen las ventajas que ofrece el dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales de la presente invención.
OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN
La invención tiene como objetivo principa! hacer disponible un dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales que permita monitorear la cantidad de aire extraída por sistemas de ventilación las 24 horas del día de manera permanente sin requerir la supervisión constante de un operario.
Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de i a cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, que además integre una alarma sonora / visual que permita avisar un nivel bajo o alto de extracción de aire de máquinas, aparatos y herramientas para alertar a técnicos y operarios de deficiencias en los sistemas de ventilación y enfriamiento para corregir y evitar fallos. Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, que además integre un sistema operativo seguro y amigable con el usuario. Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, que además sea escaladle y pueda adaptarse a las necesidades e implementación de cualquier industria.
Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, que además permita generar lecturas de cantidad de aire expulsado mediante operación continua por largo periodos, cuyos datos puedan almacenarse y mostrarse a través de un software universal, sin necesidad de software específico.
Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industríales, que además sea practico, sencillo y funcional.
Otro de los objetivos de la invención es proveer dicho dispositivo novedoso de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, que además permita detectar en tiempo real si el nivel de extracción de aire es el mínimo o menor al requerido para no dañar el producto o el sobrecalentamiento de las máquinas, evitar explosiones, incendios, intoxicaciones o envenenamientos del personal.
Y todas aquellas cualidades y objetivos que se harán aparentes a! realizar una descripción general y detallada de la presente invención apoyados en las modalidades ilustradas.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL INVENTO
De manera general, el dispositivo novedoso de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales consiste en un sistema electrónico alojado en un gabinete que integra un microcontrolador; una fuente de suministro de energía eléctrica preferentemente de 24v con un interruptor, qué alimenta mediante conexiones (preferentemente baquelita perforada con horneras) a un enfriador (ventilador) para reducir el calentamiento de los componentes dentro del gabinete y también alimenta a un convertidor DC que permite entregar un voltaje menor (preferentemente un voltaje de 7 v) para alimentar a dicho microcontrolador, éste último a su vez alimenta y se conecta (preferentemente con voltaje de 5V) mediante al menos un relevador (preferentemente de un canal) a una pantalla preferentemente LCD para exhibición de los datos censados y procesados; en donde dicho al menos un relevador se conecta a un pulsador que sirve para silenciar a un zumbador LED que se alimenta con 24v y que se activa para avisar un nivel bajo o alto de extracción de aire; dicho sistema electrón ico está interconectado con al menos un ducto de extracción de aire que está adaptado para conectarse mediante un ducto preferentemente flexible al extremo de un ducto de una red de un sistema de ventilación industrial; la conexión entre dicho sistema electrónico y dicho al menos un ducto se realiza preferentemente a través un cable con tres terminales y cable de alta temperatura, éstos cables conecta a elementos operativos dentro de dicho al menos un ducto que consiste en al menos un sensor magnético de efecto Hall alojado dentro de una barra metálica) para mantener el sensor en una misma posición y hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados al contactar un imán de neodimio que preferentemente es una pieza de 3mm que se encuentra incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un ducto y que se activa con el aire expulsado que pasa a través de dicho al menos un ducto de extracción de aire.
El sensor magnético de efecto Hall es un dispositivo que permite realizar mediciones de campo magnético . El módulo sensor magnético de efecto Hall está basado preferentemente en el sensor Hall A34XX, US 18XX o 49eXX, y cuenta con un Led indicador de voltaje de alimentación y activación . Dispone de una salida digital o analógica para ser utilizado como interruptor, contabilízador o simplemente como señal digital o analógica y otras dos terminales que son Vcc y otra la Gnd a 5 v; además de contar con un regulador de intensidad, que ayuda a expandir o reducir la potencia del sensor para hacer lecturas a distancias muy cortas o algo teóricamente alejadas.
Para comprender mejor las características de la presente invención se acompaña a la presente descripción , como parte integrante de la misma, los dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, que se describen a continuación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La figura 1 muestra un diagrama de bloques del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de conformidad con la presente invención.
La figura 2 muestra un diagrama eléctrico del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de conformidad con la presente invención.
La figura 3 ilustra una perspectiva frontal del gabinete donde se alojan el sistema electrónico de control y procesamiento de datos del dispositivo de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales.
La figura 4 muestra una perspectiva posterior del gabinete donde se alojan el sistema electrónico de control y procesamiento de datos del dispositivo de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales.
Las figuras 5, 5a, 5b, 5c y 5d ilustran una vista lateral izquierda, una vista frontal, una vista superior, una vista inferior y un corte transversal de al menos un duelo de extracción de aire que aloja al menos un sensor magnético de efecto Hall, un imán de neodimio incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un dudo.
Las figuras 6, 6a y 6b muestra una vista su per i or, una vista lateral derecha y una vista inferior del ventilador fijo dentro de dicho al menos un dudo que se conecta mediante un dudo preferentemente flexible al extremo de un dudo de una red de un sistema de ventilación industrial .
La figura 7 ilustra una vista en perspectiva convencional del sensor de efecto Hall para hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados al contactar un imán de neodimio incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un ducto.
La figura 8 muestra un diagrama de bloques del método de operación del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación i n d u s t ríales, de conformidad con la presente invención. La figura 9 ilustra un diagrama esquemático del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de conformidad con la presente invención .
Para una mejor comprensión del invento, se pasará a hacer la descripción detallada de alguna de las modalidades del mismo, mostrada en los dibujos que con fines ilustrativos mas no limitativos se anexan a la presente descripción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO
Los detalles característicos del dispositivo novedoso de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos ilustrativos que se anexan, sirviendo los mismos signos de referencia para señalar las mismas partes. Haciendo referencia a las figuras 1 a 9, el dispositivo novedoso de medición de la cantidad de aire expulsado en máquinas industriales consiste en un sistema electrónico (1) alojado en un gabinete (2) que integra un microcontrolador (3) ; una fuente de suministro de energía eléctrica (4) preferentemente de 24 v con un interruptor (5), que alimenta mediante conexiones (6) (preferentemente baquelita perforada con horneras) a un enfriador (ventilador) (7) para reducir el calentamiento de los componentes dentro del gabinete (2) y también alimenta a un convertidor DC (8) que permite entregar un voltaje menor (preferentemente un voltaje de 7 v ) para alimentar a dicho mícrocontrolador (3), éste último a su vez alimenta y se conecta (preferentemente con voltaje de 5 V) mediante al menos un relevador (9) (preferentemente de un canal) a una pantalla LCD (10) para mostrar los datos censados y procesados; en donde dicho al menos un relevador (9) se conecta a un pulsador (11) que sirve para silenciar a un zumbador LED
(12) que se alimenta con 24 v y que se activa para avisar un nivel bajo o alto de extracción de aire; dicho sistema electrónico (1) está interconectado con al menos un ducto de extracción de aire
(13) que está adaptado para conectarse mediante un ducto flexible de extracción de aire tipo gusano (14) al extremo de un ducto de una red de un sistema de ventilación industrial (15); la conexión entre dicho sistema electrónico (1) y dicho al menos un ducto de extracción de aire (13) se realiza preferentemente a través un cable (16) con conector de tres terminales (16a) desde el cual se conecta mediante cable de alta temperatura (16b) a elementos operativos dentro de dicho al menos un ducto de extracción de aire (13) que consiste en al menos un sensor magnético de efecto Hall (17) alojado dentro de una barra metálica (18) para mantener el sensor en una misma posición y hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados al contactar un imán de neodimio (19) que se encuentra incrustado en una aspa (20) de un ventilador (21) fijo dentro de dicho al menos un ducto de extracción de aire (13) y que se activa con el aire expulsado que pasa a través de dicho al menos un ducto de extracción de aire (13).
Haciendo referencia a la figura 7 el sensor magnético de efecto Hall (17) es un dispositivo que permite realizar mediciones de campo magnético. El módulo sensor magnético de efecto Hall está basado preferentemente en el sensor Hall A34XX, US18XX o 49eXX, y cuenta con un Led (22) indicador de voltaje de alimentación y activación. Dispone de una salida digital o analógica (23) para ser utilizado como interruptor, contabilizador o simplemente como señal digital o analógica y otras dos terminales que son Vcc (24) y otra la Gnd a 5v (25); además de contar con un regulador de intensidad (26), que ayuda a expandir o reducir la potencia del sensor para hacer lecturas a distancias muy cortas o algo teóricamente alejadas.
Haciendo referencia a las fig u ras 8 y 9 que ilustra un diagrama de bloques del método de operación del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de a i re extraído por sistemas de ventilación industriales y diagrama esquemático del dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído de la presente invención, respectivamente; de acuerdo con los diagramas, al sistema de ventilación industrial (A) se conecta un ducto flexible de extracción de aire tipo gusano (14) que a su vez se conecta a dicho al menos un ducto de extracción de aire (13) que aloja los componentes de medición como se ha descrito e ilustrado en las figuras 1 y 2 y se conecta al sistema electrón ico alojado en el gabinete (2) mediante el cable 16 por donde se trasmiten los datos. El sistema se alimenta desde fuente de suministro de energ ía eléctrica (4) preferentemente de 24 v.
La plataforma que se utiliza para programar a dicho microcontrolador (3) es preferentemente el Software de Arduino IDE, que está basado en un lenguaje de programación tipo C.
El programa consiste en la i n i c i a I i z a c i ó n de algunas variables globales para poder encender la pantalla LCD (10), definirle los colores y el mensaje que va a mostrar y poder traducir los datos obtenidos por el sensor magnético de efecto Hall (17).
Primero se calcula la cantidad de interrupciones generadas en un lapso de tiempo para poder conocer en tiempo real la cantidad de interrupciones generadas en el sistema. Se utiliza la función VOID
INTERRUPCION, esta función se va estar ejecutando cada vez que dicho sensor magnético de efecto Hall (17) detecte el paso del imán de neodimio (19) cerca de él y en un contador interno llamado READING estará almacenando la cantidad de interrupciones generadas como pulsos magnéticos, esta cantidad de pulsos se van almacenando y se multiplican los valores por 60 que son los segundos en un minuto, y se divide entre la cantidad de interrupciones durante el último minuto, así se obtendrán las revoluciones por minuto RPM , este valor se guarda en una variable del mismo nombre y para hacer la conversión a SCFM necesitamos aplicar las siguiente formula:
SCFM = RPM * л D2/144 En donde D es el d ¡ámetro del dudo de extracción de aire ( 13) y 144 es una constante.
Cuando la extracción sea mayor a 10% y menor del 30% de tolerancia a la que e| cliente solicita de acuerdo a las recomendaciones del proveedor, el microcontrolador (3) mandara un pulso eléctrico para activar el zumbador LED (12) y avisar que el nivel de extracción esta fuera del rango que se requiere para trabajar en óptimas condiciones.
De igual manera se visualizará en una pantalla LCD (10) en tiempo real los SCFMS o los valores que necesite visualizar el cliente con respecto al nivel de extracción . El invento h a sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente Invención . Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que c o m p e t e el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se req u i e re de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención .

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente la invención, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas reivindicatorías.
1.- Un dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales caracterizado porque consiste en un sistema electrónico alojado en un gabinete que integra un microcontrolador; una fuente de suministro de energía eléctrica con un interruptor, que alimenta mediante conexiones a un enfriador para reducir el calentamiento de los componentes dentro el gabinete y también alimenta a un convertidor DO que permite alimentar a dicho microcontrolador, éste último a su vez alimenta y se conecta mediante al menos un relevador a una pantalla preferentemente LCD; en donde dicho al menos un relevador se conecta a un pulsador que sirve para silenciar a un zumbador LED; dicho sistema electrónico está interconectado con al menos un ducto de extracción de aire que está adaptado para conectarse mediante un ducto preferentemente flexible al extremo de un ducto de una red de un sistema de ventilación industrial; en donde dicho al menos un ducto aloja al menos un sensor magnético de efecto Hall para hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados al contactar un elemento magnético incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un ducto y en donde dicho ventilador se activa con el aire expulsado que pasa a través de dicho al menos un ducto de extracción de aire.
2.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho al menos un sensor magnético de efecto Hall se resguarda dentro de una barra metálica para mantener el sensor en una misma posición.
3.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho imán de neodimio que preferentemente es una pieza de 3mm que se encuentra incrustado en una aspa de un ventilador.
4.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha fuente de suministro de energía eléctrica es preferentemente de 24v.
5.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho microcontrolador es alimentado con un voltaje de un voltaje de 7v.
6.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho al menos un relevador es alimentado con un voltaje de 5 V.
7.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho zumbador LED es alimentado con 24v.
8.- El dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho módulo del sensor magnético de efecto Hall está basado preferentemente en el sensor Hall A34XX, US18XX o 49eXX y cuenta con un Led indicador de voltaje de alimentación y activación, dispone de una salida digital o analógica para ser utilizado como interruptor, contabilizado! o simplemente como señal digital o analógica y otras dos terminales que son Vcc y otra la Gnd a 5 v ; además de contar con un regulador de intensidad, que ayuda a expandir o reducir la potencia del sensor para hacer lecturas a distancias muy cortas o algo teóricamente alejadas.
9.- Un método para la medición de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales haciendo uso de un dispositivo de medición en tiempo real de la cantidad de aire extraído por sistemas de ventilación industriales como reclamado en las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque consiste en: conectar un ducto flexible de extracción de aire tipo gusano a al menos un ducto terminal de extracción de aire de un sistema de ventilación industrial;
conectar el extremo opuesto de dicho ducto flexible de extracción de aire a al menos un ducto de extracción de aire que aloja al menos un sensor magnético de efecto Hall para hacer las lecturas de los pulsos magnéticos generados por un elemento magnético incrustado en una aspa de un ventilador fijo dentro de dicho al menos un ducto y en donde dicho ventilador se activa con el aire expulsado y que están conectados al sistema electrónico alojado en el g abinete mediante un cable por donde se trasmiten ios datos;
conectar el dispositivo a una toma de suministro de energía eléctrica; y
en donde dicho sistema electrónico consta de un microcontrolador, un convertidor DC que permite alimentar a dicho m ic roco n tro I ador, al menos un relevador, una pantalla para mostrar las lecturas y cálculos por el microprocesador; en donde dicho al menos un relevador se conecta a un pulsador que sirve para silenciar a un zumbador LED de advertencia que se activa cuando los niveles de extracción están fuera del rango; en donde se emplea la siguiente fórmula para determinar ios niveles de extracción :
SCFM = RPM * лD2/ 144
en donde D es el diámetro del ducto de extracción de aire y 144 es una constante; RPM son las revoluciones por minuto derivado de los impulsos magnéticos obtenidos por e I sensor de efecto Hall;
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