Dispositivo, método y sistema no invasivo de medición de volumen de fluido, para determinar el volumen de fluido dentro de un estanque móvilNon-invasive fluid volume measurement device, method and system to determine the volume of fluid within a moving pond
MEMORIA DESCRIPTIVADESCRIPTIVE MEMORY
CAMPO DE LA INVENCIONFIELD OF THE INVENTION
La presente invención está diseñada para determinar el volumen de un fluido contenido en un estanque móvil, en donde los estanques son empleados para almacenar y transportar distintos tipos de fluidos o bien, por ejemplo los estanques de agua de los camiones cisterna y los estanques que almacenan combustible empleados para operar los motores de vehículos, ya sean diésel, gasolina u otros, por ejemplo pero sin limitarse, a los estanques empleados en los vehículos de la gran minería o cualquier vehículo ya sea marítimo o terrestre, ya sea que consuman y/o transporten fluidos almacenado en estanques móviles. Más particularmente, la invención se relaciona a un sistema de medición en tiempo real que emplea técnicas de integración de lecturas de uno o varios sensores y técnicas procesamiento de los datos de una pluralidad de sensores para determinar el volumen de un fluido contenido en un estanque móvil.The present invention is designed to determine the volume of a fluid contained in a mobile tank, where the tanks are used to store and transport different types of fluids or, for example, the water tanks of the tanker trucks and the tanks that store fuel used to operate vehicle engines, whether diesel, gasoline or others, for example but not limited to, tanks used in large mining vehicles or any vehicle, whether maritime or land, whether they consume and / or transport fluids stored in mobile ponds. More particularly, the invention relates to a real-time measurement system that employs techniques for integrating readings from one or more sensors and data processing techniques from a plurality of sensors to determine the volume of a fluid contained in a moving tank. .
La presente invención es un método y un sistema de determinación en tiempo real y en forma no invasiva del volumen de fluido dentro de un estanque móvil mediante un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido. La presente tecnología informa a otros dispositivos externos el valor del volumen de fluido medido, así como también transmite otros parámetros de estado del sistema, del estanque y del fluido contenido en el estanque para realizar monitoreo remoto.The present invention is a method and system for non-invasively real-time determination of the fluid volume within a mobile tank by means of a non-invasive fluid volume measurement device. The present technology informs other external devices the value of the measured fluid volume, as well as transmits other parameters of the state of the system, the tank and the fluid contained in the tank for remote monitoring.
La presente invención comprende un sistema, un dispositivo y un método para determinar el volumen de fluido dentro de un estanque móvil, con un error menor al 5%, y más preferentemente con un error menor al 1 ,5%.The present invention comprises a system, a device and a method for determining the volume of fluid within a mobile tank, with an error of less than 5%, and more preferably with an error of less than 1.5%.
ESTADO DEL ARTESTATE OF THE ART
Los dispositivos encontrados en la literatura, ya sean de instalación externa o interna a los estanques, están diseñados para medir la altura de un fluido contenido en un estanque y no consideran otros parámetros relevantes como son: la geometría del estanque, la inclinación a la cual está expuesta y la temperatura del fluido el cual incide en la altura medida a través del cambio de densidad, de modo que la indicación de éste es una aproximación del volumen de fluido que posee el estanque, lo que impide que sean elementos adecuados para informar el volumen preciso a otros dispositivos o al usuario.The devices found in the literature, whether installed externally or internally to ponds, are designed to measure the height of a fluid contained in a pond and do not consider other relevant parameters such as: the geometry of the pond, the inclination at which is exposed and the temperature of the fluid which affects the height measured through the density change, so that the indication of this is an approximation of the volume of fluid that the tank has, which prevents them from being adequate elements to inform the precise volume to other devices or to the user.
Dentro de los dispositivos de instalación externa, se tiene por ejemplo lo enseñado en el documento US20170350746A1 , el cual enseña un dispositivo para la medición de niveles de fluidos en estanques de combustible de camiones mineros que comprende un sensor montado externamente al estanque mediante un conjunto de tuberías verticales unidas a los extremos inferiores y superiores del estanque utilizando el efecto de vasos comunicantes, que permite medir la altura de una columna de fluido dentro de una tubería exterior sin considerar ni la forma y ni el volumen del estanque. Uno de los problemas de la tecnología descrita en el documento US20170350746A1 es que cuando el estanque y las tuberías exteriores están inclinadas, la altura medida varía dependiendo del ángulo de inclinación del estanque y de la inclinación tubería, pese a que el volumen es el mismo en todos los casos.Among the external installation devices, there is, for example, what is taught in document US20170350746A1, which teaches a device for measuring fluid levels in fuel tanks of mining trucks that comprises a sensor mounted externally to the tank by means of a set of vertical pipes attached to the lower and upper ends of the pond using the effect of communicating vessels, which allows the height of a column of fluid within an outer pipe to be measured without considering neither the shape nor the volume of the pond. One of the problems of the technology described in document US20170350746A1 is that when the tank and the external pipes are inclined, the measured height varies depending on the angle of inclination of the tank and the inclination of the pipe, although the volume is the same in all cases.
Otro dispositivo del arte previo relacionado con dispositivos de instalación interna, son los flotadores anclados a la estructura interior del estanque, como es el caso encontrado en el documento de patente ES2166177, en la que se divulga el uso de un flotador junto a otros elementos electrónicos para detectar y visualizar el nivel de combustible de éste. En este caso el dispositivo mide altura y no se relaciona con la geometría del estanque.Another prior art device related to internal installation devices are floats anchored to the interior structure of the pond, as is the case found in patent document ES2166177, in which the use of a float together with other electronic elements is disclosed. to detect and display the fuel level. In this case the device measures height and is not related to the geometry of the pond.
Los dispositivos antes mencionados son invasivos ya que requieren la intervención del estanque para la instalación de tuberías o de flotadores.The aforementioned devices are invasive since they require the intervention of the pond for the installation of pipes or floats.
Uno de los inconvenientes que presenta la instalación de estos dispositivos del arte previo en estanques en operación, es la necesaria modificación a las características de construcción de los estanques, lo que genera problemas técnicos producto de intervenciones que no respetan los cálculos estructurales del diseño original de dichos estanques, pudiendo incluso afectar la seguridad, especialmente cuando se está en presencia de estanques que almacenan combustibles. Adicionalmente, ante posibles fallas del mecanismo utilizado, el estanque debe ser intervenido nuevamente, implicando pérdidas de tiempo en la intervención y aumentando el riesgo de fuga.One of the drawbacks of the installation of these prior art devices in ponds in operation is the necessary modification to the construction characteristics of the ponds, which generates technical problems resulting from interventions that do not respect the structural calculations of the original design of the tank. said tanks, and can even affect safety, especially when in the presence of tanks that store fuels. Additionally, in the event of possible failures of the mechanism used, the tank must be intervened again, involving loss of time in the intervention and increasing the risk of leakage.
Para evitar intervenir estructuralmente los estanques, se han desarrollado otros dispositivos y métodos de medición. Por ejemplo, aquél divulgado en la patente GB1377054A que describe un sistema para indicar el nivel de combustible en un estanque que comprende un transductor montado en la cara inferior o superior del estanque y que responde a señales eléctricas para emitir pulsos de ultrasonidos dentro del estanque, medios para detectar pulsos del eco de los ultrasonidos que son reflejados de vuelta desde la superficie del combustible dentro del estanque, un circuito temporal para medir el tiempo transcurrido entre la emisión de un pulso de ultrasonido y la detección del pulso de eco correspondiente y medios de visualización que responde al circuito temporal para ilustrar una variable que aumenta y disminuye de acuerdo con el lapso de tiempo medido como indicador del nivel de combustible en el estanque, lo que permite conocer la distancia que existe entre el punto específico desde donde se originó la señal de ultra sonido y el punto de rebote de la señal en la superficie del fluido, el cual se encuentra ubicado en forma perpendicular al punto de emisión. Sin embargo, esta tecnología solo permite conocer la altura de un punto específico de la superficie, sin entregar información respecto del volumen de fluido en el estanque y sin considerar la geometría del estanque.To avoid structural intervention in ponds, other measurement devices and methods have been developed. For example, that disclosed in patent GB1377054A that describes a system for indicating the level of fuel in a tank that comprises a transducer mounted on the lower or upper face of the tank and that responds to electrical signals to emitting ultrasound pulses within the tank, means for detecting ultrasound echo pulses that are reflected back from the fuel surface within the tank, a timing circuit to measure the time elapsed between the emission of an ultrasound pulse and detection of the corresponding echo pulse and display means that responds to the temporal circuit to illustrate a variable that increases and decreases according to the lapse of time measured as an indicator of the fuel level in the tank, which allows knowing the distance that exists between the specific point from where the ultrasound signal originated and the bounce point of the signal on the surface of the fluid, which is located perpendicular to the point of emission. However, this technology only allows knowing the height of a specific point on the surface, without providing information regarding the volume of fluid in the tank and without considering the geometry of the tank.
Otro medio de medición divulgado en la patente US20050178198A1 corresponde a un método no invasivo para medir el nivel de fluido existente en un contenedor a un determinado punto de nivel existente en una de las paredes laterales del estanque, que se basa en la supervisión de la oscilación de las paredes exteriores producto de un impacto de carga aplicada a la superficie externa del contenedor, lo que informa cuando el nivel de fluido ha alcanzado el punto de nivel que se quiere observar.Another means of measurement disclosed in patent US20050178198A1 corresponds to a non-invasive method to measure the level of fluid in a container at a certain level point on one of the side walls of the pond, which is based on monitoring the oscillation of the outer walls as a result of a load impact applied to the outer surface of the container, which informs when the fluid level has reached the level point to be observed.
Finalmente, es conocido en el estado de la técnica la tecnología basada en una emisión de ultrasonido ampliamente difundida en el mercado, la cual consiste en la lectura del nivel de fluido desde la cara superior del estanque a través de una perforación de dicha cara superior hasta la superficie de fluido o hasta la espuma que éste pudiera tener, es decir, donde la onda de ultrasonido viaja por el aire. Esta tecnología requiere que exista una perforación en la cara superior del estanque para que viaje la onda de ultrasonido, lo que la hace invasiva pudiendo además tener pérdidas de precisión al confundir la espuma que se genera en algunos líquidos producto de las turbulencias del movimiento, con la superficie del fluido y adicionalmente, solo mide la distancia a un punto específico de la superficie del fluido por lo que en el mejor de los casos solo entrega una aproximación de la altura en el punto de la superficie del fluido monitoreado, sin medir el volumen al interior del estanque.Finally, the technology based on an ultrasound emission widely spread in the market is known in the state of the art, which consists of reading the fluid level from the upper face of the tank through a perforation of said upper face up to the surface of the fluid or even the foam that it may have, that is, where the ultrasound wave travels through the air. This technology requires that there be a perforation in the upper face of the pond so that the ultrasound wave travels, which makes it invasive and may also have precision losses by confusing the foam that is generated in some liquids as a result of movement turbulence, with the surface of the fluid and additionally, it only measures the distance to a specific point on the surface of the fluid so in the best case it only gives an approximation of the height at the point on the surface of the monitored fluid, without measuring the volume inside the pond.
Las soluciones propuestas en los documentos de patente citados anteriormente o en el estado del arte previo, solo buscan conocer el nivel de fluido existente en un estanque en un determinado punto de la superficie de él y no contemplan conocer el volumen real del fluido contenido en éste, el cual depende una pluralidad de variables tales como la altura del fluido en un determinado punto de la superficie, la geometría del estanque, la inclinación del estanque, el nivel de turbulencia de la superficie del fluido , los movimientos inerciales de la masa del fluido que se producen con las aceleraciones y desaceleraciones del estanque y las condiciones físicas del fluido tales como la densidad y temperatura.The solutions proposed in the patent documents cited above or in the prior art, only seek to know the level of fluid in a pond at a certain point on its surface and do not contemplate knowing the real volume of the fluid contained in it. , which depends on a plurality of variables such as the height of the fluid at a certain point on the surface, the geometry of the pond, the inclination of the tank, the level of turbulence of the fluid surface, the inertial movements of the fluid mass that occur with accelerations and decelerations of the tank and the physical conditions of the fluid such as density and temperature.
Es importante destacar que las propuestas del arte previo que son invasivas generan una consecuencia no deseable, que está asociada a una posible pérdida de la garantía entregada por los fabricantes de los estanques y los fabricantes de los medios de transporte, según corresponda. Esto es debido a que se el arte previo modifica estructuralmente un estanque que se construyó bajo ciertos supuestos de operación y certificación, que no contemplaron en su diseño y certificación original las modificaciones requeridas por el arte previo invasivo.It is important to note that the prior art proposals that are invasive generate an undesirable consequence, which is associated with a possible loss of the guarantee provided by the manufacturers of the tanks and the manufacturers of the means of transport, as appropriate. This is because the prior art structurally modifies a pond that was built under certain assumptions of operation and certification, which did not contemplate the modifications required by the invasive prior art in its original design and certification.
De acuerdo con las deficiencias detectadas en el estado de la técnica, se hace necesario contar con un método y un sistema no invasivo de medición que permita conocer en tiempo real el volumen de fluido contenido en un estanque móvil, y que transmita la información hacia otros dispositivos en función a distintos parámetros medidos por sensores que entregan sus datos a un dispositivo, el cual es parte del sistema de medición, que entrega un valor de volumen determinado basado en al menos un método de integración de datos, y que dicho sistema no ponga en riesgo una eventual pérdida de garantía de fabricante.According to the deficiencies detected in the state of the art, it is necessary to have a method and a non-invasive measurement system that allows to know in real time the volume of fluid contained in a mobile tank, and that transmits the information to others. devices based on different parameters measured by sensors that deliver their data to a device, which is part of the measurement system, that delivers a certain volume value based on at least one data integration method, and that said system does not put at risk of eventual loss of manufacturer's warranty.
SOLUCION AL PROBLEMA TECNICOSOLUTION TO THE TECHNICAL PROBLEM
Para subsanar el problema planteado, se presenta un sistema, método y dispositivo no invasivo para determinar el volumen de un fluido contenido en un estanque móvil, sin invadir ni modificar la estructura del estanque móvil, lo que permite conocer en tiempo real el volumen de fluido que contiene.To correct the problem raised, a non-invasive system, method and device is presented to determine the volume of a fluid contained in a mobile tank, without invading or modifying the structure of the mobile tank, which allows knowing the volume of fluid in real time. containing.
La presente tecnología comprende un sistema, un método y un dispositivo no invasivo para determinar el volumen de un fluido contenido en un estanque móvil, para determinar el volumen de fluido dentro de un estanque móvil con un error menor al 5% y que para determinar el volumen de fluido contenido en el estanque móvil emite ondas de ultrasonido desde un transductor acústico principal ubicado en la cara inferior o en la cara superior del estanque móvil y que recibe una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas que rebotan en un punto de rebote de la superficie del fluido, luego determinar un tiempo de viaje representativo de las ondas de ultrasonido, entre el momento de emisión de cada onda de ultrasonido y el momento en que se recibe su eco, ambos momentos medidos por un reloj de tiempo real. A continuación, se determina la altura del fluido en el punto de la superficie del fluido ubicado en la proyección vertical del transductor acústico principal y luego, se determina el volumen del fluido en dentro del estanque empleando la altura del punto de la superficie del fluido determinada, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil, la aceleración del estanque móvil, la temperatura del estanque, la ubicación del transductor acústico principal y la geometría propia del estanque, con lo cual se determina el volumen de fluido dentro del estanque móvil con mayor precisión que lo conseguido en el estado de la técnica, pues permite corregir el volumen medido en base a los cambios de densidad del fluido, permite corregir las variaciones de volumen medido debido a los cambios en la inclinación de la superficie del fluido debido a aceleraciones del estanque, los cambios en la inclinación del estanque móvil y la turbulencia que pueda existir en la superficie del fluido.The present technology comprises a system, a method and a non-invasive device to determine the volume of a fluid contained in a mobile tank, to determine the volume of fluid within a mobile tank with an error less than 5% and to determine the volume of fluid contained in the moving tank emits ultrasound waves from a main acoustic transducer located on the lower face or on the upper face of the moving tank and receiving a plurality of echoes from the plurality of emitted ultrasound waves that bounce off a point rebound from the fluid surface, then determine a representative travel time of the ultrasound waves, between the moment of emission of each ultrasound wave and the moment when its echo is received, both moments measured by a clock real time. Next, the height of the fluid is determined at the point on the fluid surface located in the vertical projection of the main acoustic transducer and then, the volume of the fluid inside the tank is determined using the height of the point on the fluid surface determined , the spatial inclination angles of the mobile tank, the acceleration of the mobile tank, the temperature of the tank, the location of the main acoustic transducer and the geometry of the tank itself, which determines the volume of fluid within the mobile tank more precisely than what has been achieved in the state of the art, since it allows correcting the measured volume based on changes in fluid density, it allows correcting the variations in measured volume due to changes in the inclination of the fluid surface due to accelerations of the tank , the changes in the inclination of the mobile tank and the turbulence that may exist on the surface of the fluid.
DESCRIPCION DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES
La FIG. 1 muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil que contiene un fluido y que tiene un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido.FIG. 1 shows a schematic side view of a mobile tank containing a fluid and having a non-invasive fluid volume measuring device.
La FIG. 2a muestra una vista esquemática de un estanque móvil con geometría irregular que contiene un fluido.FIG. 2a shows a schematic view of a mobile tank with irregular geometry containing a fluid.
La FIG. 2b, muestra una vista esquemática de un estanque móvil con geometría irregular que contiene un fluido, en donde la superficie del fluido esta inclinada respecto de la base del estanque.FIG. 2b, shows a schematic view of a mobile tank with irregular geometry that contains a fluid, where the surface of the fluid is inclined with respect to the base of the tank.
La FIG. 2c, muestra una vista esquemática de un estanque móvil con geometría irregular que contiene un fluido, en donde parte de la superficie del fluido está en contacto con la cara superior del estanque móvil.FIG. 2c shows a schematic view of a mobile tank with irregular geometry containing a fluid, where part of the surface of the fluid is in contact with the upper face of the mobile tank.
La FIG. 3 muestra un esquema donde un conjunto de estanques móviles es monitoreado mediante dispositivos no invasivos de medición de volumen de fluido que están en comunicación con un servidor.FIG. 3 shows a scheme where a set of mobile ponds is monitored by non-invasive fluid volume measurement devices that are in communication with a server.
La FIG. 4 muestra un esquema de los componentes de un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido de la presente invención, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 4 shows a schematic of the components of a non-invasive fluid volume measurement device of the present invention, in accordance with an exemplary embodiment.
La FIG. 5 muestra un esquema de los componentes de un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido de la presente invención, de acuerdo con una modalidad ejemplar. La FIG. 6 muestra un esquema de los componentes de un sistema no invasivo de medición de volumen de fluido de la presente invención, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 5 shows a schematic of the components of a non-invasive fluid volume measurement device of the present invention, in accordance with an exemplary embodiment. FIG. 6 shows a schematic of the components of a non-invasive fluid volume measurement system of the present invention, in accordance with an exemplary embodiment.
La FIG. 7 muestra un esquema de los componentes de un sistema no invasivo de medición de volumen de fluido, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 7 shows a schematic of the components of a non-invasive fluid volume measurement system, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 8 muestra un esquema de los componentes de un sistema no invasivo de medición de volumen de fluido, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 8 shows a schematic of the components of a non-invasive fluid volume measurement system, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 9a muestra un esquema de ubicación de un transductor acústico principal junto con dos transductores acústicos secundarios, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 9a shows a diagram of the location of a main acoustic transducer together with two secondary acoustic transducers, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 9b muestra un esquema de ubicación de dos transductores acústicos principales junto con dos transductores acústicos secundarios, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 9b shows a diagram of the location of two main acoustic transducers together with two secondary acoustic transducers, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 10a muestra un esquema de ubicación de un transductor acústico principal junto con nueve transductores acústicos secundarios, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 10a shows a diagram of the location of a main acoustic transducer along with nine secondary acoustic transducers, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 10b muestra un esquema de ubicación de cuatro transductores acústicos principales junto con seis transductores acústicos secundarios, de acuerdo con una modalidad ejemplar.FIG. 10b shows a layout of four main acoustic transducers together with six secondary acoustic transducers, according to an exemplary embodiment.
La FIG. 11a muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil que tiene un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido en una cara inferior del estanque móvil, posicionado con un ángulo de inclinación del doble del ángulo inclinación de la cara inferior del estanque móvil.FIG. 11a shows a schematic side view of a mobile tank having a non-invasive fluid volume measuring device on a lower face of the mobile tank, positioned with an angle of inclination twice the angle of inclination of the lower face of the mobile tank.
La FIG. 11 b muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil que tiene un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido en una cara superior del estanque móvil, posicionado con un ángulo de inclinación del doble del ángulo inclinación de la cara superior del estanque móvil.FIG. 11b shows a schematic side view of a moving tank having a non-invasive fluid volume measurement device on an upper face of the moving tank, positioned with an angle of inclination twice the angle of inclination of the upper face of the moving tank.
La FIG. 12a muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil que tiene dos dispositivos no invasivos de medición de volumen de fluido en una cara inferior del estanque móvil.FIG. 12a shows a schematic side view of a moving tank having two non-invasive fluid volume measuring devices on a bottom face of the moving tank.
La FIG. 12b muestra una vista esquemática lateral del estanque móvil de la FIG. 12a en donde hay un volumen de fluido menor La FIG. 12c muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil que tiene dos dispositivos no invasivos de medición de volumen de fluido en dos caras superiores del estanque móvil.FIG. 12b shows a schematic side view of the mobile pond of FIG. 12a where there is a smaller fluid volume FIG. 12c shows a side schematic view of a moving tank having two non-invasive fluid volume measuring devices on two upper faces of the moving tank.
La FIG. 12d muestra una vista esquemática lateral del estanque móvil de la FIG. 12c en donde hay un volumen de fluido menor.FIG. 12d shows a schematic side view of the mobile pond of FIG. 12c where there is a smaller fluid volume.
La FIG. 13 muestra una vista esquemática lateral de un estanque móvil con geometría irregular que contiene un fluido y que tiene un dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido, en donde el estanque tiene proyecciones hacia el interior que forman bloqueos sólidos.FIG. 13 shows a schematic side view of a mobile tank with irregular geometry containing a fluid and having a non-invasive device for measuring fluid volume, where the tank has inward projections that form solid blockages.
La FIG. 14 muestra un esquema con diferentes formas de onda de emisión de ondas de ultrasonido.FIG. 14 shows a diagram with different waveforms of emission of ultrasound waves.
La FIG. 15 muestra un esquema con estanques móviles a bordo de diferentes vehículos.FIG. 15 shows a scheme with mobile tanks on board different vehicles.
La FIG. 16a muestra un gráfico de amplitud de onda en el tiempo donde se observan una onda de ultrasonido emitida dentro de un estanque móvil con fluido en su interior y un eco de la misma onda emitida.FIG. 16a shows a graph of wave amplitude in time where an ultrasound wave emitted within a mobile pond with fluid inside and an echo of the same emitted wave are observed.
La FIG. 16b muestra un gráfico de amplitud de onda en el tiempo como el de la figura 16a donde el estanque tiene un menor nivel de fluido por lo que la onda de ultrasonido emitida y su eco se superponen.FIG. 16b shows a graph of wave amplitude in time like the one in figure 16a where the pond has a lower fluid level so the emitted ultrasound wave and its echo overlap.
La FIG. 16c muestra un gráfico de amplitud de onda en el tiempo como el de la figura 16b donde se ha reducido la potencia de emisión para diferenciar la onda de ultrasonido emitida y su eco.FIG. 16c shows a graph of wave amplitude over time like that of figure 16b where the emission power has been reduced to differentiate the emitted ultrasound wave and its echo.
DESCRIPCION DE LA INVENCIONDESCRIPTION OF THE INVENTION
A continuación, se describe la presente invención con referencia a las figuras acompañantes, con respecto a una forma preferida, pero sin buscar limitarse a las ilustraciones y los detalles ilustrados allí sino meramente por el alcance de las reivindicaciones acompañantes.The present invention will now be described with reference to the accompanying figures, with respect to a preferred form, but not seeking to be limited to the illustrations and details illustrated therein but merely for the scope of the accompanying claims.
La presente tecnología determina el volumen de fluido contenido en estanques móviles sin importar el tipo de fluido dentro del estanque, ya que la presente invención permite medir una serie de parámetros del fluido para determinar en tiempo real propiedades físicas del fluido y condiciones del momento mediante el procesamiento de valores que se obtienen de una pluralidad de sensores.The present technology determines the volume of fluid contained in mobile ponds regardless of the type of fluid within the pond, since the present invention allows to measure a series of fluid parameters to determine in real time physical properties of the fluid and conditions of the moment by processing values obtained from a plurality of sensors.
Para la emisión y recepción de las ondas de ultrasonido entre un punto de emisión y un punto de rebote sobre la superficie del fluido, el dispositivo genera ondas de ultrasonido por medio de la activación de al menos un transductor acústico principal, el que excita con una potencia ajustable tal que dicha señal de ultrasonido es capaz de atravesar la pared o cara del estanque móvil en donde el dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido se encuentra instalado, pudiendo ser esta pared o cara metálica, polimérica o de otro material. Adicionalmente los transductores acústicos principales se excitan con una potencia ajustable que se regula de modo que la onda de ultrasonido y el eco de dicha onda de ultrasonido atraviesan los sedimentos usualmente depositados en el fondo de los estanques móviles, los cuales son un obstáculo para la emisión de la señal. Para lograr esto, el dispositivo contempla los mecanismos que controlan correctamente la propagación de la señal, los cuales son: determinación en forma automática de la frecuencia de resonancia natural del estanque, con la cual el dispositivo autoajusta la frecuencia que empleará para excitar el transductor; generación una señal de ultrasonido basada en una forma de onda donde se eliminan las componentes armónicas que son detenidas por el material constructivo de la cara inferior del estanque y por los sedimentos acumulados dentro del estanque móvil, haciendo que la energía empleada en la generación de ondas se emplee en aumentar el nivel de señal de las frecuencias que si las traspasan, sin desperdiciar energía en emitir componentes de onda en frecuencias que no atraviesan el material constructivo del estanque.For the emission and reception of ultrasound waves between an emission point and a rebound point on the surface of the fluid, the device generates ultrasound waves by means of the activation of at least one main acoustic transducer, which excites with a adjustable power such that said ultrasound signal is capable of penetrating the wall or face of the mobile tank where the non-invasive device for measuring fluid volume is installed, this wall or face being able to be metallic, polymeric or made of other material. Additionally, the main acoustic transducers are excited with an adjustable power that is regulated so that the ultrasound wave and the echo of said ultrasound wave pass through the sediments usually deposited at the bottom of mobile ponds, which are an obstacle to emission. Of the signal. To achieve this, the device contemplates the mechanisms that correctly control the propagation of the signal, which are: automatic determination of the natural resonant frequency of the pond, with which the device self-adjusts the frequency that it will use to excite the transducer; generation of an ultrasound signal based on a waveform where the harmonic components that are stopped by the construction material of the lower face of the pond and by the sediments accumulated inside the mobile pond are eliminated, causing the energy used in the generation of waves It is used to increase the signal level of the frequencies that do pass them, without wasting energy in emitting wave components at frequencies that do not cross the construction material of the pond.
Los transductores acústicos principales se posicionan con una corrección del ángulo de contacto con el estanque móvil, de modo de corregir el efecto causado por la refracción de inclinación de la cara del estanque desde donde se está emitiendo la señal de ultrasonido respecto al plano de la superficie del fluido en reposo, es decir, respecto al plano horizontal terrestre, según se indica en las figuras 11 a y 11 b.The main acoustic transducers are positioned with a correction of the contact angle with the moving tank, in order to correct the effect caused by the inclination refraction of the tank face from where the ultrasound signal is being emitted with respect to the surface plane. of the fluid at rest, that is, with respect to the horizontal plane of the earth, as indicated in Figures 11 a and 11 b.
Para evitar que las señales electrónicas que genera y procesa el dispositivo de la invención no sean anuladas o interferidas por la radiación electromagnética, que podría generarse por la cercanía al estanque de elementos generadores de tal radiación, como ocurre en cierto tipo de vehículos transportadores de estanques de combustible empleados en la gran minería, en algunas modalidades de la invención, el dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido tiene un contenedor con un elemento que protege el interior del dispositivo con una Jaula de Faraday, la que aísla el dispositivo y lo hace inmune a tal interferencia. El efecto de jaula de Faraday se consigue cuando el contenedor comprende una protección para la radiación electromagnética, por ejemplo, cuando el contenedor es construido con un material metálico o bien incorpora en su superficie una protección como una malla metálica o similar que provee la protección para la radiación electromagnética.To prevent the electronic signals generated and processed by the device of the invention from being canceled or interfered with by electromagnetic radiation, which could be generated by the proximity to the pond of elements that generate such radiation, as occurs in certain types of tank transport vehicles. of fuel used in large mining, in some embodiments of the invention, the non-invasive device for measuring fluid volume has a container with an element that protects the inside of the device with a Faraday cage, which isolates the device and makes it immune to such interference. The Faraday cage effect is achieved when the container comprises a shield for electromagnetic radiation, for example, when the container is built with a metallic material or incorporates on its surface a shield such as a metallic mesh or similar that provides protection for electromagnetic radiation.
La instalación del dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido en una cara del estanque móvil se realiza adhiriendo exteriormente al estanque móvil el contenedor del dispositivo, los transductores acústicos y sensores exteriores del dispositivo al estanque móvil por medios de fijación tales como pegamentos, imanes, correas u otros medios de fijación no invasivos, fijando el dispositivo en una cara exterior del estanque a medir, lo cual permite instalar el dispositivo sin necesidad de intervenir o modificar de ningún modo la estructura de dicho estanque móvil.The installation of the non-invasive device for measuring fluid volume on one face of the mobile tank is carried out by externally adhering the container of the device, the acoustic transducers and external sensors of the device to the mobile tank by means of fixing such as glues, magnets. , straps or other non-invasive fixing means, fixing the device on an outer face of the tank to be measured, which allows the device to be installed without the need to intervene or modify in any way the structure of said mobile tank.
Para lograr conocer el volumen del fluido contenido en el estanque, es necesario considerar los siguientes factores que inciden en la medición, los cuales son:In order to know the volume of the fluid contained in the pond, it is necessary to consider the following factors that affect the measurement, which are:
1 . Altura de un punto específico de la superficie de un fluido, la cual es variable, respecto a la proyección vertical de dicho punto de la superficie a un punto proyectado ubicado en la cara inferior del estanque y las coordenadas de dicho punto proyectado respecto a un punto de referencia.1 . Height of a specific point on the surface of a fluid, which is variable, with respect to the vertical projection of said point on the surface to a projected point located on the lower face of the pond and the coordinates of said projected point with respect to a point reference.
2. Geometría del estanque referenciada al punto de referencia, la cual puede ser una geometría simple o compuesta por distintos volúmenes de geometrías distintas unidos para lograr un estanque de almacenamiento de fluidos.2. Geometry of the pond referenced to the reference point, which can be a simple geometry or composed of different volumes of different geometries joined to achieve a fluid storage tank.
3. Inclinación del estanque producto de las inclinaciones de los caminos u oleaje por donde éstos están siendo transportados. Debido a que el fluido tiende a mantenerse paralelo a la superficie terrestre, al cambiar la inclinación del estanque.3. Slope of the pond as a result of the slopes of the roads or waves through which they are being transported. Because the fluid tends to stay parallel to the earth's surface, as the pond's inclination changes.
4. Turbulencias de distinta intensidad que se producen en la superficie del fluido que se encuentra almacenado en un estanque móvil, ya sea producto del movimiento del estanque o bien, producto de la turbulencia que generan los caudales de fluido que están siendo ingresados o retirados del o al estanque.4. Turbulences of different intensity that occur on the surface of the fluid that is stored in a mobile tank, either as a result of the movement of the tank or as a result of the turbulence generated by the fluid flows that are being entered or withdrawn from the tank. or to the pond.
5. Movimiento inercial de la masa de fluido producto de aceleraciones o desaceleración que sufren los estanques en movimiento. 6. Temperatura a la cual está sometida el fluido contenido en el estanque, ya que los cambios de temperatura producen cambios en la densidad del fluido.5. Inertial movement of the fluid mass product of accelerations or decelerations suffered by moving ponds. 6. Temperature to which the fluid contained in the pond is subjected, since changes in temperature produce changes in the density of the fluid.
En otra modalidad preferente, el sistema que comprende el dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido de la presente invención además comprende una pluralidad de subsistemas de comunicación para la interconexión y alimentación de información de sistemas de control, tales como: sistemas de control de flota, sistemas de control de mantenimiento, sistema de control de recursos tales como sistemas de planificación de recursos empresariales. Esta pluralidad de subsistemas de comunicación para la interconexión y alimentación de información de sistemas de control se proveen para entregar a otros dispositivos en comunicación con los dispositivos y el sistema no invasivo de medición de volumen de combustible los valores determinados por el sistema, tales como condiciones de aceleración y temperatura de los dispositivos y los estanques móviles, así como también el volumen de fluido que la invención determina que contienen los estanques medidos.In another preferred embodiment, the system comprising the non-invasive fluid volume measurement device of the present invention also comprises a plurality of communication subsystems for the interconnection and supply of information from control systems, such as: fleet, maintenance control systems, resource control system such as enterprise resource planning systems. This plurality of communication subsystems for the interconnection and supply of information from control systems are provided to deliver to other devices in communication with the devices and the non-invasive fuel volume measurement system the values determined by the system, such as conditions of acceleration and temperature of the devices and the mobile tanks, as well as the volume of fluid that the invention determines that the measured tanks contain.
Para asegurar la entrega correcta de este valor, en una modalidad preferente el sistema de la presente invención comprende elementos que aseguran la entrega del volumen medido, tales como medios electrónicos de conexión basados en protocolos industriales sobre transmisión alámbrica que aseguran la integridad de los datos enviados entre los componentes del sistema y desde componentes del sistema a otros dispositivos en comunicación con componentes del sistema de la presente invención;To ensure the correct delivery of this value, in a preferred embodiment the system of the present invention comprises elements that ensure the delivery of the measured volume, such as electronic means of connection based on industrial protocols over wired transmission that ensure the integrity of the data sent. between system components and from system components to other devices in communication with system components of the present invention;
Para asegurar la entrega correcta de este valor, en una modalidad preferente el sistema de la presente invención comprende elementos que aseguran la entrega del volumen medido, tales como algoritmos que esperan la confirmación de que los datos han sido recibidos correctamente por otros dispositivos en comunicación con componentes del sistema de la presente invención, y detectan cuando no se recibe la confirmación o detectan que los datos enviados no se han recibido correctamente;To ensure the correct delivery of this value, in a preferred embodiment the system of the present invention comprises elements that ensure the delivery of the measured volume, such as algorithms that await confirmation that the data has been received correctly by other devices in communication with components of the system of the present invention, and detect when confirmation is not received or detect that the sent data has not been received correctly;
Para asegurar la entrega correcta de este valor, en una modalidad preferente el sistema de la presente invención comprende elementos que aseguran la entrega del volumen medido, tales como registradores de datos dinámicos que permite almacenar en la memoria auxiliar los datos que no han sido transmitidos correctamente para asegurar la persistencia de los datos en el caso que no exista el medio de comunicación, de manera que cuando la comunicación se reestablece, el registrador de datos elimina de la memoria auxiliar (303) los datos una vez que los datos son transmitidos. Para asegurar la entrega correcta de este valor, en una modalidad preferente el sistema de la presente invención comprende elementos que aseguran la entrega del volumen medido, tales como algoritmos revisan en tiempo real que la información del volumen determinado en una medición presente y el volumen determinado en mediciones pasadas que no han sido transmitidas, se almacena hasta su correcto envío asegurando que dichos datos sean entregados.To ensure the correct delivery of this value, in a preferred embodiment the system of the present invention comprises elements that ensure the delivery of the measured volume, such as dynamic data loggers that allow storing data that have not been correctly transmitted in the auxiliary memory. to ensure the persistence of the data in the event that the communication medium does not exist, so that when communication is re-established, the data logger removes the data from the auxiliary memory (303) once the data is transmitted. To ensure the correct delivery of this value, in a preferred embodiment the system of the present invention comprises elements that ensure the delivery of the measured volume, such as algorithms review in real time that the information of the determined volume in a present measurement and the determined volume in past measurements that have not been transmitted, it is stored until it is correctly sent, ensuring that said data is delivered.
En otra configuración preferente, el dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido comprende un sistema calefactor autónomo que protege al circuito electrónico del dispositivo para que su operación no se interrumpa cuando la temperatura de trabajo es menor a una temperatura mínima de operación predeterminada, por ejemplo pero sin limitarse, la temperatura mínima de operación de los componentes electrónicos que comprende el dispositivo, la temperatura de condensación del ambiente, una temperatura menor a 5 °C, o bien una temperatura inferior a los 0 °C. Es sistema calefactor puede incorporar una fuente de energía auxiliar, tal como una batería propia.In another preferred configuration, the non-invasive device for measuring fluid volume comprises an autonomous heating system that protects the electronic circuit of the device so that its operation is not interrupted when the working temperature is below a predetermined minimum operating temperature, for For example, but not limited to, the minimum operating temperature of the electronic components that the device comprises, the ambient condensation temperature, a temperature lower than 5 ° C, or a temperature lower than 0 ° C. The heating system can incorporate an auxiliary energy source, such as its own battery.
En una configuración preferente, el sistema puede además incluir un computador auxiliar a bordo del vehículo que transporta el estanque móvil. En donde el computador auxiliar a bordo puede contener la unidad de medición inercial, el reloj de tiempo real, y puede realizar la determinación del volumen de fluido contenido dentro del estanque móvil en base a la información recibida desde el dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido. Esta configuración preferente permite reducir la carga de procesamiento dentro del dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido, traspasando parte de los procesos al computador auxiliar.In a preferred configuration, the system may further include an auxiliary computer on board the vehicle transporting the moving tank. Wherein the auxiliary on-board computer can contain the inertial measurement unit, the real-time clock, and can perform the determination of the volume of fluid contained within the moving tank based on the information received from the non-invasive volume measurement device. fluid. This preferred configuration makes it possible to reduce the processing load within the non-invasive fluid volume measurement device, by handing over part of the processes to the auxiliary computer.
El método para determinar el volumen de fluido en estanques además comprende almacenar los datos mediante un registrador de datos que almacena los datos que no han sido transmitidos a los otros dispositivos del sistema, y que luego elimina los datos una vez que los datos son transmitidos a otros dispositivos del sistema. El registrador de datos permite almacenar los datos que no han sido enviados cuando se interrumpe la comunicación entre los dispositivos del sistema, de modo de no perder la información de datos obtenida, si no que la información sin transmitir es almacenada hasta reestablecer la comunicación entre los dispositivos. El registrador de datos puede almacenar datos en el sistema de memoria del dispositivo o bien en la memoria de dispositivo externos conectados al dispositivo como por ejemplo, un computador auxiliar a bordo del vehículo que transporta el estanque móvil. En otra configuración preferente, el transductor acústico principal está ubicado en una cara superior del estanque móvil, y tanto el contenedor como el transductor acústico principal son desprendióles de la cara superior del estanque móvil, en donde en otra configuración más preferente aún, tanto el contenedor como el transductor acústico principal son unidos por un acople removible a dicho estanque móvil.The method of determining the volume of fluid in ponds further comprises storing the data by a data logger that stores the data that has not been transmitted to the other devices in the system, and then deletes the data once the data is transmitted to other system devices. The data logger allows the data that has not been sent to be stored when communication between the system devices is interrupted, so as not to lose the data information obtained, if not that the information without transmission is stored until the communication between the devices is reestablished. devices. The data logger can store data in the memory system of the device or in the memory of external devices connected to the device such as, for example, an auxiliary computer on board the vehicle transporting the moving tank. In another preferred configuration, the main acoustic transducer is located on an upper face of the mobile tank, and both the container and the main acoustic transducer are detachable from the upper face of the mobile tank, where in another more preferred configuration, both the container as the main acoustic transducer they are joined by a removable coupling to said mobile tank.
En otra configuración preferente de la presente invención, el sistema comprende un segundo dispositivo con un contenedor dispuesto en una cara superior del estanque móvil.In another preferred configuration of the present invention, the system comprises a second device with a container arranged on an upper face of the mobile tank.
En otra configuración preferente de la presente invención, el reloj de tiempo real corresponde a un circuito integrado de reloj de tiempo real que comprende una batería que le permite energizarse de manera autónoma.In another preferred configuration of the present invention, the real-time clock corresponds to a real-time clock integrated circuit that comprises a battery that allows it to be powered autonomously.
De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, el método no invasivo de medición de volumen de fluido comprende emitir una pluralidad o tren de ondas de ultrasonido a la frecuencia de resonancia determinada para el estanque móvil mediante un generador de ondas, que es amplificado por un amplificador de señales y transformado en ondas acústicas por los transductores acústicos principales. En donde la frecuencia de emisión entre las ondas de ultrasonido del tren de ondas de ultrasonido una frecuencia variable en un rango de 1 a 1.000 Hz.According to another aspect of the present invention, the non-invasive method of measuring fluid volume comprises emitting a plurality or train of ultrasound waves at the resonance frequency determined for the moving pond by means of a wave generator, which is amplified by a signal amplifier and transformed into acoustic waves by the main acoustic transducers. Wherein the emission frequency between the ultrasound waves of the ultrasound wave train a variable frequency in a range from 1 to 1,000 Hz.
De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, el método no invasivo de medición de volumen de fluido incluye transformar el volumen del estanque existente en una nube de puntos tridimensionales que está rotado respecto a los ejes horizontales según los ángulos de inclinación obtenidos por el sensor de inclinación que posee el dispositivo de la invención. Las paredes del volumen rotado son intersectadas por un plano horizontal en el cual está contenido el punto de rebote desde la coordenada donde se emite la señal de ultrasonido. El volumen resultante bajo el plano proyectado de la superficie del fluido que intersecta la nube de puntos tridimensionales es conformado por una pluralidad de sub-volúmenes, formados por cuerpos geométricos formados preferentemente por polígonos, cada uno con un volumen definido por el algoritmo siendo la suma de los sub-volúmenes el volumen total del fluido contenido en el estanque. La cantidad de sub-volúmenes se aumenta para lograr una mayor exactitud en el cálculo del volumen de fluido dentro del estanque móvil.According to another aspect of the present invention, the non-invasive method of fluid volume measurement includes transforming the volume of the existing pond into a cloud of three-dimensional points that is rotated with respect to the horizontal axes according to the inclination angles obtained by the sensor. inclination of the device of the invention. The walls of the rotated volume are intersected by a horizontal plane in which the bounce point from the coordinate where the ultrasound signal is emitted is contained. The resulting volume under the projected plane of the fluid surface that intersects the cloud of three-dimensional points is made up of a plurality of sub-volumes, formed by geometric bodies preferably formed by polygons, each one with a volume defined by the algorithm being the sum of the sub-volumes the total volume of the fluid contained in the pond. The number of sub-volumes is increased to achieve greater accuracy in calculating the volume of fluid within the moving tank.
En una modalidad de la presente invención, el sistema no invasivo de medición de volumen de fluido comprende: un primer medio de comunicación bidireccional 500 y un segundo medio de comunicación bidireccional 600 comunicados entre ellos, al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido conectado al primer medio de comunicación bidireccional 500, en donde el al menos un dispositivo 200 de medición de volumen comprende: un contenedor 201 , que contacta con una cara de contacto del estanque móvil 100, un circuito electrónico 202 ubicado dentro del contenedor 201 , en donde el circuito electrónico 202 comprende: al menos un procesador 203, un sistema de almacenamiento de memoria 300 conectado con el al menos un procesador 203, un primer y un segundo amplificador de señales 205, 209, un generador de ondas 204 conectado entre con el al menos un procesador 203 y el primer amplificador de señales 205, un conversor análogo a digital 210 conectado entre con el al menos un procesador 203 y el segundo amplificador de señales 209, un reloj de tiempo real 216 en comunicación con el al menos un procesador 203, y una interfaz de comunicación 217 conectada con el al menos un procesador 203, al menos un transductor acústico principal 207, ubicado en la cara de contacto, y conectado con el primer y el segundo amplificador de señales 205, 209, y un medio de alimentación eléctrica 218, que energiza el circuito electrónico 202, una unidad de medición inercial 215 en comunicación con el al menos un procesador 203, un servidor 700 conectado al segundo medio de comunicación bidireccional 600, en donde el procesador 203 determina unos ángulos de inclinación espacial y una aceleración del estanque móvil 100 mediante la unidad de medición inercial 215, en donde el al menos un transductor acústico principal 207 emite una pluralidad de ondas de ultrasonido a una potencia de emisión establecida y recibe una pluralidad de ondas de ultrasonido rebotadas o ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas, en donde el procesador 203 determina un tiempo de viaje de cada una de las ondas de ultrasonido, entre el momento de emisión de la onda y el momento en que se recibe su eco, y luego determina un tiempo de viaje representativo, en donde el procesador 203 determina la altura de un punto de rebote de ondas en la superficie del fluido, basado en una densidad del fluido a medir y el tiempo de viaje representativo, y en donde el procesador 203 determina el volumen del fluido dentro del estanque móvil 100 empleando la altura del punto de rebote, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil 100, la aceleración del estanque móvil 100, una ubicación del al menos un transductor acústico principal 207, y una geometría del estanque móvil 100, la cual puede ser una geometría simple o bien una compuesta por distintos volúmenes de geometrías distintas unidos para lograr una geometría equivalente a la del estanque móvil 100 y en donde el procesador 203 transmite el volumen de fluido determinado mediante el primer medio de comunicación bidireccional 500 al segundo medio de comunicación bidireccional 600, y desde el segundo medio de comunicación bidireccional 600 al servidor 700. En una modalidad preferente de la presente invención, cada transductor acústico principal 207 tiene un ángulo de inclinación del doble del ángulo inclinación de la cara de contacto del estanque móvil 100 respecto de la horizontal, con un ángulo máximo de 90° entre cada transductor acústico principal 207 y la horizontal.In one embodiment of the present invention, the non-invasive fluid volume measurement system comprises: a first bidirectional communication means 500 and a second bidirectional communication means 600 communicating with each other, at least one device 200 does not invasive fluid volume measurement device connected to the first bidirectional communication means 500, wherein the at least one volume measurement device 200 comprises: a container 201, which contacts a contact face of the mobile tank 100, an electronic circuit 202 located inside the container 201, where the electronic circuit 202 comprises: at least one processor 203, a memory storage system 300 connected to the at least one processor 203, a first and a second signal amplifier 205, 209, a generator waveform 204 connected between the at least one processor 203 and the first signal amplifier 205, an analog-to-digital converter 210 connected between the at least one processor 203 and the second signal amplifier 209, a real-time clock 216 in communication with the at least one processor 203, and a communication interface 217 connected to the at least one processor 203, at least one main acoustic transducer 207, located attached to the contact face, and connected with the first and second signal amplifiers 205, 209, and an electrical supply means 218, which energizes the electronic circuit 202, an inertial measurement unit 215 in communication with the at least one processor 203, a server 700 connected to the second bidirectional communication means 600, wherein the processor 203 determines spatial inclination angles and an acceleration of the moving pond 100 by means of the inertial measurement unit 215, wherein the at least one main acoustic transducer 207 emits a plurality of ultrasound waves at a set emission power and receives a plurality of bounced ultrasound waves or echoes of the plurality of emitted ultrasound waves, wherein the processor 203 determines a travel time of each of the waves of ultrasound, between the moment of emission of the wave and the moment in which its echo is received, and then determines a representative travel time, in do The processor 203 determines the height of a wave bounce point on the surface of the fluid, based on a density of the fluid to be measured and the representative travel time, and where the processor 203 determines the volume of the fluid within the moving tank. 100 using the height of the bounce point, the spatial tilt angles of the moving pool 100, the acceleration of the moving pool 100, a location of the at least one main acoustic transducer 207, and a geometry of the moving pool 100, which may be a simple geometry or one composed of different volumes of different geometries joined to achieve a geometry equivalent to that of the mobile tank 100 and where the processor 203 transmits the volume of fluid determined through the first two-way communication means 500 to the second two-way communication means 600, and from the second bidirectional communication means 600 to the server 700. In a preferred embodiment of the present invention, each main acoustic transducer 207 has an angle of inclination of twice the angle of inclination of the contact face of the movable tank 100 with respect to the horizontal, with a maximum angle of 90 ° between each main acoustic transducer. 207 and horizontal.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el circuito electrónico 202 además comprende un primer protector de flujo de corriente eléctrica 206 conectado entre cada transductor acústico principal 207 y el primer amplificador de señales 205, y un segundo protector de flujo de corriente eléctrica 208 conectado entre cada transductor acústico principal 207 y el segundo amplificador de señales 209. Estos protectores de flujo restringen el flujo de la corriente eléctrica a una sola dirección predeterminada.In another preferred embodiment of the present invention, the electronic circuit 202 further comprises a first electric current flow protector 206 connected between each main acoustic transducer 207 and the first signal amplifier 205, and a second electric current flow protector 208 connected between each main acoustic transducer 207 and the second signal amplifier 209. These flow protectors restrict the flow of electrical current to a single predetermined direction.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido además comprende un amplificador de señales secundario 213, un conversor análogo a digital secundario 214 y dos o más transductores acústicos secundarios 211 , en donde dos o más transductores acústicos secundarios 211 están ubicados en la cara de contacto del estanque móvil 100, y conectados con el circuito electrónico 202. Estos transductores acústicos secundarios permiten mejorar la recepción de la señal rebotada desde la superficie del fluido.In another preferred embodiment of the present invention, the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200 further comprises a secondary signal amplifier 213, a secondary analog-to-digital converter 214 and two or more secondary acoustic transducers 211, wherein Two or more secondary acoustic transducers 211 are located on the contact face of the moving tank 100, and connected with the electronic circuit 202. These secondary acoustic transducers allow to improve the reception of the signal bounced from the surface of the fluid.
En otra modalidad preferente de la presente invención, los transductores acústicos secundarios 211 se posicionan sustancialmente concéntricos con centro en uno de los al menos un transductor acústico principal 207.In another preferred embodiment of the present invention, the secondary acoustic transducers 211 are positioned substantially concentrically centered on one of the at least one main acoustic transducer 207.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el circuito electrónico 202 además comprende un protector de flujo de señal inversa secundario 212 entre cada transductor acústico secundario y el amplificador de señales secundario 213.In another preferred embodiment of the present invention, the electronic circuit 202 further comprises a secondary reverse signal flow protector 212 between each secondary acoustic transducer and the secondary signal amplifier 213.
En otra modalidad preferente de la presente invención, los transductores acústicos secundarios 211 están configurados para operar solo como receptores.In another preferred embodiment of the present invention, the secondary acoustic transducers 211 are configured to operate only as receivers.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido además comprende un sensor de temperatura del estanque 219, ubicado en la cara de contacto del estanque móvil 100 mediante un medio de fijación, y conectado con el circuito electrónico 202, en donde dicho sensor de temperatura del estanque 219 transmite la temperatura del estanque móvil 100 para determinar la temperatura del fluido contenido en el estanque móvil 100 y corregir la densidad considerada para dicho fluido..In another preferred embodiment of the present invention, the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200 further comprises a tank temperature sensor 219, located on the contact face of the mobile tank 100 by means of fixing, and connected to the electronic circuit 202, wherein said pond temperature sensor 219 transmits the temperature of the mobile pond 100 to determine the temperature of the fluid contained in the moving tank 100 and correct the density considered for said fluid.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el contenedor201 además comprende una protección para la radiación electromagnética que produce el efecto de una jaula de Faraday.In another preferred embodiment of the present invention, the container 201 further comprises a shield for electromagnetic radiation that produces the effect of a Faraday cage.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen se comunica con una pantalla de visualización 900 a través de la interfaz de comunicación 217.In another preferred embodiment of the present invention, the at least one non-invasive volume measurement device 200 communicates with a display screen 900 via communication interface 217.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido además comprende un sistema calefactor 400 conectado al procesador 203 que comprende un sensor de temperatura del circuito 401 , un comparador 402 y una fuente de calor 403, en donde el sistema calefactor 400 emite calor hacia el circuito electrónico 202 cuando la temperatura medida por el sensor de temperatura del circuito 401 es menor a una temperatura mínima de operación de los componentes del circuito electrónico 202.In another preferred embodiment of the present invention, the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200 further comprises a heating system 400 connected to the processor 203 comprising a temperature sensor of the circuit 401, a comparator 402 and a source of heat 403, wherein the heating system 400 emits heat to the electronic circuit 202 when the temperature measured by the temperature sensor of the circuit 401 is less than a minimum operating temperature of the components of the electronic circuit 202.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el sistema de almacenamiento de memoria 300 comprende al menos un almacenamiento de memoria temporal 302 y al menos un almacenamiento de memoria permanente 301.In another preferred embodiment of the present invention, the memory storage system 300 comprises at least one temporary memory storage 302 and at least one permanent memory storage 301.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el sistema no invasivo de medición de volumen de fluido además comprende una memoria auxiliar 303 que almacena los datos registrados mediante un registrador de datos, en donde el registrador de datos almacena en la memoria auxiliar 303 los datos que no han sido transmitidos por la interfaz de comunicación 217 y en donde el registrador de datos elimina de la memoria auxiliar 303 los datos una vez que los datos son transmitidos por la interfaz de comunicación 217.In another preferred embodiment of the present invention, the non-invasive fluid volume measurement system also comprises an auxiliary memory 303 that stores the data recorded by a data logger, where the data logger stores the data in the auxiliary memory 303. that have not been transmitted over the communication interface 217 and wherein the data logger deletes the data from the auxiliary memory 303 once the data is transmitted over the communication interface 217.
En otra modalidad preferente de la presente invención, la memoria auxiliar 303 es parte del sistema de memoria del al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido.In another preferred embodiment of the present invention, auxiliary memory 303 is part of the memory system of the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200.
En otra modalidad preferente de la presente invención, la unidad de medición inercial 215 es parte del circuito electrónico 202. En otra modalidad preferente de la presente invención, el sistema además comprende un computador auxiliar 800 a bordo de un vehículo 150 que transporta el estanque móvil 100.In another preferred embodiment of the present invention, the inertial measurement unit 215 is part of the electronic circuit 202. In another preferred embodiment of the present invention, the system further comprises an auxiliary computer 800 on board a vehicle 150 that transports the mobile tank 100.
En otra modalidad preferente de la presente invención, la memoria auxiliar 303 se encuentra en el computador auxiliar 800.In another preferred embodiment of the present invention, the auxiliary memory 303 is located in the auxiliary computer 800.
En otra modalidad preferente de la presente invención, la unidad de medición inercial 215 se encuentra en el computador auxiliar 800, y en donde el computador auxiliar 800 tiene un reloj de tiempo real auxiliar 816.In another preferred embodiment of the present invention, the inertial measurement unit 215 is located in the auxiliary computer 800, and wherein the auxiliary computer 800 has an auxiliary real-time clock 816.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el computador auxiliar 800 determina el volumen del fluido dentro del estanque móvil 100 empleando la altura del punto de rebote, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil 100, la aceleración del estanque móvil 100, una ubicación del al menos un transductor acústico principal 207, y una geometría del estanque móvil 100. En donde el computador auxiliar 800 transmite el volumen de fluido determinado al servidor 700 a través de la interfaz de comunicación 217, el primer medio de comunicación bidireccional 500 y el segundo medio de comunicación bidireccional 600.In another preferred embodiment of the present invention, the auxiliary computer 800 determines the volume of the fluid within the moving tank 100 using the height of the bounce point, the angles of spatial inclination of the moving tank 100, the acceleration of the moving tank 100, a location of the at least one main acoustic transducer 207, and a geometry of the mobile tank 100. Where the auxiliary computer 800 transmits the determined fluid volume to the server 700 through the communication interface 217, the first two-way communication means 500 and the second two-way communication medium 600.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido son dos o más dispositivos 200 no invasivo de medición de volumen de fluido.In another preferred embodiment of the present invention, the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200 is two or more non-invasive fluid volume measurement devices 200.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido comprende: un contenedor 201 , que tiene contacta con una cara de contacto del estanque móvil 100; un circuito electrónico 202 ubicado dentro del contenedor 201 , en donde el circuito electrónico 202 comprende: al menos un procesador 203; un sistema de almacenamiento de memoria 300 conectado con el al menos un procesador 203; un primer y un segundo amplificador de señales 205, 209; un generador de ondas 204 conectado entre con el al menos un procesador 203 y el primer amplificador de señales 205; un conversor análogo a digital 210 conectado entre con el al menos un procesador 203 y el segundo amplificador de señales 209; un reloj de tiempo real 216 en comunicación con el al menos un procesador 203; una unidad de medición inercial 215 conectada en comunicación con el al menos un procesador 203; y una interfaz de comunicación 217 conectada con el al menos un procesador 203; al menos un transductor acústico principal 207, ubicado en la cara de contacto del estanque móvil 100, y conectado con el primer y el segundo amplificador de señales 205, 209; y un medio de alimentación eléctrica 218, que energiza el dispositivo 200; en donde el procesador 203 determina unos ángulos de inclinación espacial y una aceleración del estanque móvil 100 mediante la unidad de medición inercial 215; en donde el al menos un transductor acústico principal 207 emite una pluralidad de ondas de ultrasonido a una potencia de emisión establecida y recibe una pluralidad de ondas de ultrasonido rebotadas o ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas; en donde el procesador 203 determina un tiempo de viaje de cada una de las ondas de ultrasonido, entre el momento de emisión de la onda y el momento en que se recibe su eco, y luego determina un tiempo de viaje representativo; en donde el procesador 203 determina la altura de un punto de rebote de ondas en la superficie del fluido, basado en una densidad del fluido a medir y el tiempo de viaje representativo; y en donde el procesador 203 determina el volumen del fluido dentro del estanque móvil 100 empleando la altura del punto de rebote, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil 100, la aceleración del estanque móvil 100, una ubicación del al menos un transductor acústico principal 207, y una geometría del estanque móvil 100; y en donde el procesador 203 transmite el volumen de fluido determinado a través de la interfaz de comunicación 217.In another preferred embodiment of the present invention, the non-invasive fluid volume measurement device 200 comprises: a container 201, which has contact with a contact face of the movable tank 100; an electronic circuit 202 located within the container 201, wherein the electronic circuit 202 comprises: at least one processor 203; a memory storage system 300 connected to the at least one processor 203; a first and a second signal amplifier 205, 209; a wave generator 204 connected between the at least one processor 203 and the first signal amplifier 205; an analog-to-digital converter 210 connected between the at least one processor 203 and the second signal amplifier 209; a real time clock 216 in communication with the at least one processor 203; an inertial measurement unit 215 connected in communication with the at least one processor 203; and a communication interface 217 connected to the at least one processor 203; at least one main acoustic transducer 207, located on the contact face of the moving tank 100, and connected with the first and second signal amplifiers 205, 209; and an electrical supply means 218, which energizes the device 200; where processor 203 determines angles of spatial inclination and an acceleration of the moving pond 100 by the inertial measurement unit 215; wherein the at least one main acoustic transducer 207 emits a plurality of ultrasound waves at a set emission power and receives a plurality of bounced ultrasound waves or echoes of the plurality of emitted ultrasound waves; wherein the processor 203 determines a travel time of each of the ultrasound waves, between the moment of emission of the wave and the moment its echo is received, and then determines a representative travel time; wherein the processor 203 determines the height of a wave bounce point on the surface of the fluid, based on a density of the fluid to be measured and the representative travel time; and wherein the processor 203 determines the volume of the fluid within the moving pool 100 using the height of the bounce point, the spatial tilt angles of the moving pool 100, the acceleration of the moving pool 100, a location of the at least one main acoustic transducer. 207, and a geometry of the movable pond 100; and wherein processor 203 transmits the determined fluid volume through communication interface 217.
En otra modalidad de la presente invención, la invención se refiere a un método no invasivo de medición de volumen de fluido, que comprende los pasos de: proveer al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido, un primer medio de comunicación bidireccional 500, un segundo medio de comunicación bidireccional 600 y un servidor 700 conectado al segundo medio de comunicación bidireccional 600; posicionar al menos un transductor acústico principal 207 del al menos un dispositivo 200 no invasivo de medición de volumen de fluido en una cara de contacto del estanque móvil 100; definir una geometría del estanque móvil 100; definir una densidad del fluido dentro del estanque móvil 100; determinar, mediante la unidad de medición inercial 215, unos ángulos de inclinación espacial y una aceleración del estanque móvil 100; establecer una potencia de emisión; establecer una frecuencia de emisión; establecer una forma de onda de emisión; emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia de emisión, a la frecuencia de emisión y con la forma de emisión mediante el al menos un transductor acústico principal 207; recibir una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido mediante el al menos un transductor acústico principal 207; determinar un tiempo de viaje de las ondas de ultrasonido, entre el momento de emisión de cada onda de ultrasonido y el momento en que se recibe su eco, ambos medidos por un reloj de tiempo real 216; determinar un tiempo de viaje representativo a partir de los tiempos de viaje de las ondas de ultrasonido; determinar la altura de un punto de rebote de ondas en la superficie del fluido, en base a la densidad del fluido, y el tiempo de viaje representativo determinado; determinar el volumen del fluido dentro del estanque móvil 100 empleando la altura del punto de rebote, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil 100, la aceleración del estanque móvil 100, la ubicación del al menos un transductor acústico principal 207, y la geometría del estanque móvil 100; y transmitir, el volumen de fluido determinado, mediante el primer medio de comunicación bidireccional 500 al segundo medio de comunicación bidireccional 600, y desde el segundo medio de comunicación bidireccional 600 al servidor 700.In another embodiment of the present invention, the invention relates to a non-invasive fluid volume measurement method, comprising the steps of: providing at least one non-invasive fluid volume measurement device 200, a first means of communication bidirectional 500, a second bidirectional communication medium 600, and a server 700 connected to the second bidirectional communication medium 600; positioning at least one main acoustic transducer 207 of the at least one non-invasive fluid volume measurement device 200 on a contact face of the moving tank 100; defining a geometry of the movable pond 100; defining a density of the fluid within the moving tank 100; determining, by means of the inertial measurement unit 215, angles of spatial inclination and an acceleration of the moving tank 100; establish an emission power; establish an emission frequency; set an emission waveform; emitting a plurality of ultrasound waves at the emission power, at the emission frequency and with the form of emission by means of the at least one main acoustic transducer 207; receiving a plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves by the at least one main acoustic transducer 207; determining a travel time of the ultrasound waves, between the moment of emission of each ultrasound wave and the moment when its echo is received, both measured by a real time clock 216; determining a representative travel time from the travel times of the ultrasound waves; determining the height of a wave rebound point on the surface of the fluid, based on the density of the fluid, and the determined representative travel time; determine the volume of the fluid within the moving tank 100 using the height of the bounce point, the angles of inclination space of the moving pool 100, the acceleration of the moving pool 100, the location of the at least one main acoustic transducer 207, and the geometry of the moving pool 100; and transmitting the determined fluid volume through the first two-way communication means 500 to the second two-way communication means 600, and from the second two-way communication means 600 to the server 700.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de establecer una potencia de emisión además comprende: definir una potencia inicial; definir una frecuencia inicial; definir una forma de onda inicial; definir una potencia de recepción mínima y un porcentaje mínimo de potencias de recepción admisibles; emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia inicial, frecuencia inicial y con la forma de onda inicial mediante el al menos un transductor acústico principal 207; recibir una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas a la potencia inicial mediante el al menos un transductor acústico principal 207; determinar la potencia de recepción de cada uno de los ecos recibidos; determinar un porcentaje de potencias de recepción admisibles en base a cantidad de potencias de recepción por encima de la potencia de recepción mínima respecto de la totalidad de ondas de ultrasonido emitidas; aumentar la potencia inicial y emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia inicial aumentada, frecuencia inicial y con la forma de onda inicial mediante el al menos un transductor acústico principal 207 hasta que el porcentaje de potencias de recepción admisibles es mayor al porcentaje mínimo de potencias de recepción admisibles; y establecer la potencia de emisión a una potencia mayor o igual a la potencia inicial.In another preferred embodiment of the present invention, the step of establishing a transmission power further comprises: defining an initial power; define an initial frequency; define an initial waveform; define a minimum reception power and a minimum percentage of admissible reception powers; emitting a plurality of ultrasound waves at the initial power, initial frequency and with the initial waveform by means of the at least one main acoustic transducer 207; receiving a plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves emitted at the initial power by the at least one main acoustic transducer 207; determining the reception power of each of the received echoes; determining a percentage of admissible reception powers based on the amount of reception powers above the minimum reception power with respect to the totality of emitted ultrasound waves; increase the initial power and emit a plurality of ultrasound waves at the increased initial power, initial frequency and with the initial waveform by means of the at least one main acoustic transducer 207 until the percentage of allowable reception powers is greater than the minimum percentage of admissible reception powers; and setting the emission power to a power greater than or equal to the initial power.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de recibir una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas a la potencia inicial además comprende: aumentar la potencia inicial y emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia inicial aumentada, frecuencia inicial y con la forma de onda inicial mediante el al menos un transductor acústico principal 207 hasta que la cantidad de ecos recibidos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas es mayor que cero.In another preferred embodiment of the present invention, the step of receiving a plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves emitted at the initial power further comprises: increasing the initial power and emitting a plurality of ultrasound waves at the initial increased power, initial frequency and with the initial waveform by the at least one main acoustic transducer 207 until the amount of received echoes of the plurality of emitted ultrasound waves is greater than zero.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de establecer una frecuencia de emisión además comprende: emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia de emisión, con una forma de onda inicial y a una pluralidad de frecuencias de emisión diferentes mediante el al menos un transductor acústico principal 207; recibir una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas a una pluralidad de frecuencias de emisión diferentes mediante el al menos un transductor acústico principal 207; determinar la potencia de recepción de cada uno de los ecos recibidos; establecer la frecuencia de emisión a la frecuencia de emisión asociada al eco recibido con la mayor potencia de recepción.In another preferred embodiment of the present invention, the step of setting an emission frequency further comprises: emitting a plurality of ultrasound waves at the emission power, with an initial waveform and at a plurality of different emission frequencies by means of the at minus one main acoustic transducer 207; receiving a plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves emitted at a plurality of different emission frequencies by the at least one main acoustic transducer 207; determine the reception power of each of the echoes received; set the emission frequency to the emission frequency associated with the received echo with the highest reception power.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de establecer la forma de onda de emisión además comprende: emitir una pluralidad de ondas de ultrasonido a la potencia de emisión, a la frecuencia de emisión y con una pluralidad de formas de onda diferentes mediante el al menos un transductor acústico principal 207; recibir una pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas con una pluralidad de formas de onda diferentes mediante el al menos un transductor acústico principal 207; determinar la potencia de recepción de cada uno de los ecos recibidos; establecer la forma de onda de emisión a según la forma de onda asociada al eco recibido con la mayor potencia de recepción.In another preferred embodiment of the present invention, the step of establishing the emission waveform further comprises: emitting a plurality of ultrasound waves at the emission power, at the emission frequency and with a plurality of different waveforms by means of the at least one main acoustic transducer 207; receiving a plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves emitted with a plurality of different waveforms by the at least one main acoustic transducer 207; determining the reception power of each of the received echoes; set the emission waveform to according to the waveform associated with the received echo with the highest receiving power.
En otra modalidad preferente de la presente invención, antes de determinar la altura del punto de rebote el método además comprende los pasos de: obtener la temperatura del estanque móvil 100 a través de un sensor de temperatura del estanque 219; y corregir la densidad del fluido definida en base a la temperatura del estanque móvil 100.In another preferred embodiment of the present invention, before determining the height of the rebound point, the method further comprises the steps of: obtaining the temperature of the mobile tank 100 through a temperature sensor of the tank 219; and correcting the defined fluid density based on the temperature of the moving tank 100.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de determinar el tiempo de viaje de cada una de las ondas de ultrasonido además comprende el paso de descartar los tiempos de viaje de las ondas que se encuentren fuera de un rango de tiempos de viaje factibles determinados en base a un filtro de Kalman.In another preferred embodiment of the present invention, the step of determining the travel time of each of the ultrasound waves also comprises the step of discarding the travel times of the waves that are outside a range of feasible travel times. determined based on a Kalman filter.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende el paso de transmitir al servidor 700 la altura del punto de rebote, la temperatura de la cara de contacto del estanque móvil 100, los ángulos de inclinación espacial del estanque móvil 100, y la aceleración del estanque móvil 100, mediante el primer medio de comunicación bidireccional 500 al segundo medio de comunicación bidireccional 600, y del segundo medio de comunicación bidireccional 600 al servidor 700.In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises the step of transmitting to the server 700 the height of the bounce point, the temperature of the contact face of the moving pool 100, the spatial inclination angles of the moving pool 100, and the acceleration of the mobile pool 100, through the first two-way communication means 500 to the second two-way communication means 600, and from the second two-way communication means 600 to the server 700.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el paso de determinar la altura de un punto de rebote además comprende determinar las coordenadas del punto de rebote respecto al punto de referencia.In another preferred embodiment of the present invention, the step of determining the height of a bounce point further comprises determining the coordinates of the bounce point relative to the reference point.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende el paso de transmitir al servidor 700 las coordenadas del punto de rebote, mediante el primer medio de comunicación bidireccional 500 al segundo medio de comunicación bidireccional 600, y del segundo medio de comunicación bidireccional 600 al servidor 700. En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende: posicionar dos o más transductores acústicos secundarios 211 en una cara de contacto del estanque móvil 100; y recibir la pluralidad de ecos de la pluralidad de ondas de ultrasonido emitidas mediante los dos o más transductores acústicos secundarios 211 .In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises the step of transmitting to the server 700 the coordinates of the bounce point, through the first two-way communication means 500 to the second two-way communication means 600, and the second two-way communication means 600 to server 700. In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises: positioning two or more secondary acoustic transducers 211 on a contact face of the movable tank 100; and receiving the plurality of echoes of the plurality of ultrasound waves emitted by the two or more secondary acoustic transducers 211.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende posicionar los transductores acústicos secundarios 211 de manera concéntrica con centro en uno de los al menos un transductor acústico principal 207, para mejorar la recepción de las ondas de ultrasonido.In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises positioning the secondary acoustic transducers 211 concentrically centered on one of the at least one main acoustic transducer 207, to improve reception of the ultrasound waves.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende: comparar el volumen de fluido determinado respecto de un valor de volumen mínimo; y emitir una alarma de bajo volumen si el volumen de fluido determinado es menor que el valor de volumen de fluido mínimo.In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises: comparing the determined fluid volume with respect to a minimum volume value; and sounding a low volume alarm if the determined fluid volume is less than the minimum fluid volume value.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método además comprende mostrar el valor del volumen de fluido determinado a través de una pantalla de visualización 900.In another preferred embodiment of the present invention, the method further comprises displaying the determined fluid volume value through a display screen 900.
En otra modalidad preferente de la presente invención, en el paso de posicionar al menos un transductor acústico principal 207 el método además comprende: determinar un área de posicionamiento en la cara de contacto del estanque móvil 100 cuya proyección vertical alcanza la cara opuesta del estanque móvil 100 sin atravesar bloqueos sólidos; y posicionar al menos un transductor acústico principal 207 en el aérea de posicionamiento.In another preferred embodiment of the present invention, in the step of positioning at least one main acoustic transducer 207, the method further comprises: determining a positioning area on the contact face of the mobile tank 100 whose vertical projection reaches the opposite face of the mobile tank 100 without going through solid blockages; and positioning at least one main acoustic transducer 207 in the positioning area.
En otra modalidad preferente de la presente invención, en el paso de posicionar al menos un transductor acústico principal 207 el método además comprende: posicionar el transductor acústico principal 207 con un ángulo de inclinación del doble del ángulo inclinación de la cara de contacto del estanque móvil 100 respecto de la horizontal, con un ángulo máximo de 90° entre el transductor acústico principal 207 y la horizontal.In another preferred embodiment of the present invention, in the step of positioning at least one main acoustic transducer 207, the method further comprises: positioning the main acoustic transducer 207 with an angle of inclination twice the angle of inclination of the contact face of the moving tank 100 with respect to the horizontal, with a maximum angle of 90 ° between the main acoustic transducer 207 and the horizontal.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método el servidor recibe una pluralidad de señales de una pluralidad de medios de comunicación bidireccionales 500 asociados a la misma pluralidad de estanques móviles 100.In another preferred embodiment of the present invention, the server method receives a plurality of signals from a plurality of bidirectional communication means 500 associated with the same plurality of mobile ponds 100.
En otra modalidad preferente de la presente invención, el método no invasivo de medición de volumen de fluido se configura para medir el nivel de borra y residuos depositados dentro del estanque móvil 100. Para lograr este objetivo, el dispositivo asociado se configura para medir el nivel de borra empleando el paso de establecer una potencia de emisión, ya que para estanques con la misma construcción y geometría que contienen un mismo fluido, el parámetro que varía la potencia de emisión es el nivel de borra y residuos depositados dentro del estanque móvil 100. Al establecer una potencia inicial de emisión para un estanque sin residuos ni borra acumulada, y compararla con una potencia inicial de emisión para uno o varios estanques móviles 100 con un nivel determinado de borra y residuos depositados, se puede establecer una correlación entre el nivel de borra y residuos depositados dentro del estanque móvil 100, por lo que se puede determinar cuál es el nivel de borra y residuos dentro del estanque en función de la potencia inicial de emisión empleada para el estanque. Esta función permite saber cuándo la borra y los residuos dentro de un estanque alcanzan un nivel que hace necesario limpiar el estanque antes de que la borra y los residuos depositados pongan en peligro de contaminación y atascamiento a los sistemas conectados al estanque móvil 100 y que emplean, transportan o procesan el fluido contenido dentro del estanque móvil 100.In another preferred embodiment of the present invention, the non-invasive method of fluid volume measurement is configured to measure the level of fluff and debris deposited within the moving tank 100. To achieve this goal, the associated device is configured to measure the level. erase using the step of establishing an emission power, since to ponds with the same construction and geometry that contain the same fluid, the parameter that varies the emission power is the level of sludge and residues deposited inside the mobile tank 100. When establishing an initial emission power for a tank without residues or accumulated waste , and comparing it with an initial emission power for one or more mobile tanks 100 with a determined level of sludge and waste deposited, a correlation can be established between the level of sludge and waste deposited within the mobile tank 100, so that Determine the level of sludge and residues within the pond based on the initial emission power used for the pond. This function allows you to know when the sludge and the waste within a pond reach a level that makes it necessary to clean the pond before the waste and the deposited waste endanger contamination and clogging of the systems connected to the mobile tank 100 and that they use. , transport or process the fluid contained within the mobile tank 100.
En otra modalidad preferente de la presente invención, se emite una alerta indicando que el estanque requiere limpieza debido al nivel de borra y residuos depositados dentro del estanque.In another preferred embodiment of the present invention, an alert is issued indicating that the pond requires cleaning due to the level of lint and debris deposited within the pond.
EJEMPLOS DE APLICACIONAPPLICATION EXAMPLES
A continuación, se describen ejemplos de diferentes realizaciones de la presente invención. EJEMPLO 1Examples of different embodiments of the present invention are described below. EXAMPLE 1
En un primer ejemplo de la presente invención, se realizó una prueba experimental de tres meses de duración en una mina a rajo abierto en una flota de 5 camiones de extracción minera con capacidad de 330 toneladas de carga útil, y con estanques de combustible con capacidad para 5.000 litros de petróleo diésel con forma mayormente rectangular. En cada uno de los estanques se instalaron dispositivos de medición de la presente invención con un transductor principal y se midió el volumen de combustible dentro del estanque durante la operación normal de los camiones, luego en base al volumen de fluido dentro del estanque y a la capacidad del estanque se determinó el volumen de fluido faltante dentro del estanque, que corresponde al volumen de combustible a repostar. A continuación, cada vez que se rellenó el combustible de los camiones, la información de cuanto combustible era necesario para rellenar de acuerdo con la medición entregada por la presente invención se contrastó con la información entregada por un flujómetro de precisión existente en el surtidor de combustible, determinando que el error real promedio de la presente invención durante la prueba fue en promedio menor al 1%, en particular fue del 0,88% en promedio. La información de los promedios de operación de los cinco camiones se resume en la tabla 1.In a first example of the present invention, an experimental test of three months duration was carried out in an open pit mine in a fleet of 5 mining extraction trucks with a capacity of 330 tons of payload, and with fuel tanks with capacity for 5,000 liters of diesel oil with a mostly rectangular shape. In each of the tanks, measuring devices of the present invention with a main transducer were installed and the volume of fuel within the tank was measured during normal operation of the trucks, then based on the volume of fluid within the tank and the capacity. from the tank, the volume of fluid missing inside the tank was determined, which corresponds to the volume of fuel to be refueled. Then, each time the trucks were refueled, the information of how much fuel was necessary to refill according to the measurement provided by the present invention was contrasted with the information provided by an existing precision flowmeter in the fuel dispenser, determining that the average real error of the present invention during the test was on average less than 1%, in particular it was 0.88% on average. The information on the operating averages of the five trucks is summarized in table 1.
Tabla 1 : Resumen de las mediciones realizadas durante una prueba experimental de la tecnología en una flota de 5 camiones de extracción minera.Table 1: Summary of measurements made during an experimental test of the technology in a fleet of 5 mining extraction trucks.
EJEMPLO 2EXAMPLE 2
En un segundo ejemplo de la presente invención, se realizó una prueba de un mes de duración en una mina a rajo abierto en una flota de 3 camiones de extracción minera con capacidad de 330 toneladas de carga útil, cada uno con un estanque de geometría irregular de 5,6 m3 de volumen, similar al indicado en las figuras 2a, 2b y 2c. En cada uno de los estanques se instalaron dispositivos de medición de la presente invención con un transductor principal y tres transductores secundarios, en donde el transductor principal se posicionó a 1 metro de distancia respecto de las dos paredes mayores del estanque, y los transductores secundarios se ubicaron radialmente a 0,3 metros del transductor principal. Luego, se midió el volumen de combustible dentro del estanque durante la operación normal de los camiones, y en base al volumen de fluido dentro del estanque y a la capacidad del estanque se determinó el volumen de fluido faltante, que corresponde al volumen de combustible a repostar. La información obtenida se transmitió hacia un servidor central, desde donde se monitoreó el combustible restante de cada camión y se coordinó el repostaje ordenado de la flota de camiones en base a la medición. A continuación, cada vez que se rellenó el combustible de los camiones, la información de cuanto combustible era necesario para rellenar de acuerdo con la medición entregada por la presente invención se contrastó con la información entregada por un flujómetro de precisión existente en el surtidor de combustible, determinando que el error real promedio de la presente invención durante la prueba fue de 45 litros de diferencia en valor absoluto, el cual representa un error del 0,8% respecto al volumen nominal de los estanques.In a second example of the present invention, a one-month test was conducted in an open pit mine on a fleet of 3 mining extraction trucks with a 330-ton payload capacity, each with an irregularly shaped tank. 5.6 m3 in volume, similar to that indicated in Figures 2a, 2b and 2c. In each of the ponds, measuring devices of the present invention were installed with a main transducer and three secondary transducers, where the main transducer was positioned 1 meter away from the two major walls of the pond, and the secondary transducers were located radially 0.3 meters from the main transducer. Then, the volume of fuel inside the tank was measured during the normal operation of the trucks, and based on the volume of fluid inside the tank and the capacity of the tank, the volume of missing fluid was determined, which corresponds to the volume of fuel to be refueled. . The information obtained was transmitted to a central server, from where the remaining fuel of each truck was monitored and the orderly refueling of the truck fleet was coordinated based on the measurement. Next, each time the trucks' fuel was refilled, the information on how much fuel was necessary to refill according to the measurement provided by the present invention was contrasted with the information provided by a precision flow meter existing in the fuel dispenser. , determining that the actual error The average of the present invention during the test was 45 liters of difference in absolute value, which represents an error of 0.8% with respect to the nominal volume of the ponds.
EJEMPLO 3EXAMPLE 3
En un tercer ejemplo de la presente invención, se realizó una prueba de un mes de duración en un circuito de distribución de agua potable mediante camiones cisterna con estanques de agua con capacidad para 20 m3. El estanque de uno de los camiones fue equipado con el dispositivo de la presente invención, ubicando el transductor principal en el eje inferior del estanque a una distancia de 2 metros desde un extremo y se procedió a medir el ángulo basal de inclinación, de 10° el cual se ingresó desde el servidor a modo de corrección de la inclinación instantánea que éste tendría en función al movimiento. La información de cuánta agua era necesaria para rellenar el estanque de acuerdo con la medición entregada por la presente invención se contrastó con la información entregada por un flujómetro de precisión existente en el surtidor de agua potable, determinando que el error real promedio de la presente invención durante la prueba fue de 130 litros de diferencia en valor absoluto, el cual representa un error del 0,65% respecto al volumen nominal del estanque.In a third example of the present invention, a one-month test was carried out in a drinking water distribution circuit using tanker trucks with water tanks with a capacity of 20 m3 . The pond of one of the trucks was equipped with the device of the present invention, placing the main transducer on the lower axis of the pond at a distance of 2 meters from one end and proceeding to measure the basal angle of inclination, 10 ° which was entered from the server as a correction of the instantaneous inclination that it would have depending on the movement. The information on how much water was necessary to fill the pond according to the measurement provided by the present invention was contrasted with the information provided by an existing precision flow meter in the drinking water dispenser, determining that the average real error of the present invention During the test it was 130 liters of difference in absolute value, which represents an error of 0.65% with respect to the nominal volume of the pond.
Finalmente, con la finalidad de facilitar la lectura y comprensión de la presente invención se incorpora a continuación un listado con los números de referencia de los componentes mencionados:Finally, in order to facilitate the reading and understanding of the present invention, a list with the reference numbers of the mentioned components is included below:
100 - estanque móvil 150 - vehículo100 - mobile tank 150 - vehicle
200 - dispositivo no invasivo de medición de volumen de fluido200 - non-invasive fluid volume measurement device
201 - contenedor201 - container
202 - circuito electrónico202 - electronic circuit
203 - procesador203 - processor
204 - generador de ondas204 - wave generator
205 - primer amplificador de señales205 - first signal amplifier
206 - primer protector de flujo de corriente eléctrica206 - first electric current flow protector
207 - transductor acústico principal207 - main acoustic transducer
208 - segundo protector de flujo de corriente eléctrica208 - second electric current flow protector
209 - segundo amplificador de señales209 - second signal amplifier
210 - conversor análogo a digital210 - analog to digital converter
211 - transductores acústicos secundarios211 - secondary acoustic transducers
212 - protector de flujo de señal inversa secundario 213 - amplificador de señales secundario212 - secondary reverse signal flow protector 213 - secondary signal amplifier
214 - conversor análogo a digital secundario214 - secondary analog to digital converter
215 - unidad de medición inercial215 - inertial measurement unit
216 - reloj de tiempo real 217 - interfaz de comunicación216 - real time clock 217 - communication interface
218 - medio de alimentación eléctrica218 - power supply medium
219 - sensor de temperatura del estanque219 - pond temperature sensor
300 - sistema de almacenamiento de memoria300 - memory storage system
301 - almacenamiento de memoria permanente 302 - almacenamiento de memoria temporal301 - permanent memory storage 302 - temporary memory storage
303 - memoria auxiliar303 - auxiliary memory
400 - sistema calefactor400 - heating system
401 - sensor de temperatura del circuito401 - circuit temperature sensor
402 - comparador 403 - fuente de calor402 - comparator 403 - heat source
500 - primer medio de comunicación bidireccional 600 - segundo medio de comunicación bidireccional 700 - servidor 800 - computador auxiliar 816 - reloj de tiempo real auxiliar500 - first bidirectional communication medium 600 - second bidirectional communication medium 700 - server 800 - auxiliary computer 816 - auxiliary real time clock
900 - pantalla de visualización900 - display screen
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