CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo técnico de la electromecánica y a la industria de la distribución de fluidos, debido a que se refiere a un aparato automatizado y sistema, útiles en el control, monitoreo y distribución, de fluidos, de una manera vía remota.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente existe un gran interés para el control de los fluidos comerciales, tales como el agua, combustibles, gases, energía, etc., para ello se han desarrollado tecnologías que ayudan a controlar la distribución de dichos fluidos; sin embargo, hasta la fecha dichas tecnologías no han sido lo suficientemente capaces de un control total de tales distribuciones de los fluidos.

Tal es el caso de la tecnología que se describe en el documento de patente W02014/059359 A1, la cual es una red de válvulas inteligentes, que controla todos los aspectos de un flujo de fluido dentro de una tubería, incluyendo rutinas de control programadas y el control de decisiones inteligentes vía software y hardware. Específicamente, incluye una válvula para ser conectada a una red de válvulas, dicha válvula comprende, al menos, un conjunto de válvulas, el cual a su vez comprende: al menos, una válvula para controlar el flujo de un fluido o gas, a través de una apertura en el conjunto de válvulas; al menos, un sensor de presión para detectar la presión del fluido o gas; al menos, un sensor de viscosidad para detectar la viscosidad del fluido o gas; al menos, un detector de la tasa de flujo, para detectar al menos, el flujo o volumen del fluido o gas; al menos, un sensor de temperatura del fluido o gas; al menos, un generador de energía eléctrica que genera energía eléctrica a partir del flujo del fluido; al menos, un procesador conectado a la válvula, al sensor de presión, detector de la tasa de flujo, sensor de viscosidad, y sensor de temperatura; donde el procesador es capaz de controlar la posición de la válvula, a partir de la información obtenida del sensor de presión; al menos, un módulo de comunicación conectado ai procesador, capaz de transmitir y recibir información de, al menos, una u otra de las válvulas de la red de válvulas o una unidad de control; al menos, un módulo de seguridad montado sobre la válvula y conectado al módulo de comunicación y al procesador; donde el módulo de seguridad es capaz de enviar información, obtenida del conjunto de válvulas, hacia la red de válvulas sobre el estatus del fluido o gas que fluye en el conjunto de válvulas; y al menos, una fuente de energía que provee de energía al conjunto de válvulas, procesador y módulo de comunicación, y el módulo de seguridad es cargado y/o recargado por un generador de energía eléctrica.

Además la válvula de dicho documento WO2014/059359 A1 puede comprender, una unidad de control, la cual a su vez comprende: un módulo de comunicación satelHal segura, un procesador de control de válvula, un procesador con parámetros configurados para operar la válvula si las comunicaciones son interrumpidas; y uno o más servidores web que pueden controlar válvulas adicionales de la red de válvulas.

El módulo de comunicación puede ser: red de celular, red satelital, red UMTS, red 2G, red 3G, red GSM, red CDMA, etc. La fuente de energía puede ser: una batería, pila de combustible, generador de energía, celda de energía nuclear, panel solar, y/o una línea de corriente eléctrica directa. El generador de energía eléctrica es seleccionado de una celda de energía solar, un generador eléctrico, un dínamo, una celda de energía nuclear o un alternador. En otro aspecto, la válvula puede comprender un segundo sistema de comunicación y puede ser seleccionado de: una línea de comunicación, una línea de fibra óptica, un intranet, un satélite, un teléfono, etc.

Como se ha podido observar, las válvulas o redes de distribución controlada de fluidos, tienen una construcción más compleja, sus medios de comunicación son ubicados externamente, por ejemplo ubicados en un Modulo de transmisión de radiofrecuencias y un módulo de comunicación "machh one", para el envió de información hacia el satélite; sus medios generadores de energía como por ejemplo el panel solar y sus medios de monitoreo físico como por ejemplo una pantalla, no están integrados a la válvula o redes de válvulas, sino que son accesorios externos; entre otros inconvenientes.

Con la finalidad de contrarrestar los inconvenientes antes mencionados, se ha desarrollado un aparato automatizado y un sistema que lo comprende, para controlar a distancia, la distribución de fluidos, cuyas características y ventajas adicionales se comprenden más claramente en la descripción detallada de la realización preferida del mismo, dada por medio de un ejemplo no limitativo con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 es una vista en explosiva de las partes que forman el ducto para el paso de los fluidos, el cual es parte del aparato automatizado para controlar fluidos, a distancia, de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es una vista lateral del ducto para el paso de los fluidos, en una condición ensamblada.

La figura 3 es una vista superior del ducto ilustrado en la figura 2.

La figura 4 es un corte longitudinal del ducto por donde pasan los fluidos, del aparato automatizado de la presente invención.

La figura 5 es una vista explosiva de todos los componentes del aparato automatizado para controlar fluidos, a distancia, de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 es una vista frontal del aparato automatizado, en cuestión, en una condición ensamblada.

La figura 7 es una vista posterior del aparato automatizado, en cuestión, en una condición ensamblada.

La figura 8 es una vista en perspectiva convencional del aparato automatizado para controlar fluidos, a distancia, de acuerdo con la presente invención.

La figura 9 es un diagrama de bloques del aparato automatizado de la presente invención. La figura 10 es un diagrama de bloques de la tarjeta electrónica, que forma parte del aparato automatizado, de la presente invención.

La figura 11 es un diagrama esquemático de un sistema para la distribución controlada de fluidos, el cual comprende al aparato automatizado, de la presente invención, mediante comunicación via internet.

La figura 12 es un diagrama esquemático de un sistema para la distribución controlada de fluidos, el cual comprende al aparato automatizado, de la presente invención, mediante comunicación vfa satelital únicamente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en primera instancia, a un aparato automatizado para controlar a distancia, la distribución de fluidos; más específicamente, es controlar por vía remota el suministro de fluidos, de una manera más segura y práctica. Los fluidos que pueden ser distribuidos con el presente aparato automatizado son: agua, agua potable, combustibles líquidos y gaseosos, flujos de otras partículas como la electricidad, etc. Por lo tanto, a manera de claridad, con el término de "fluido" nos referimos a toda aquella materia que pueda fluir o formar un flujo. Por lo que dichos fluidos pueden ser líquidos, semilíquidos (con cierta densidad o viscosidad), gaseosos y/o una combinación entre ellos. Entre los fluidos líquidos podemos mencionar el agua, agua potable, combustibles líquidos, sustancias químicas, sustancias alimenticias, entre otros. Los fluidos gaseosos pueden ser el gas combustible y otros tipos de gases. Dentro de los fluidos semilíquidos están el aceite, aceite comestible, miel, jarabes, lubricantes, por citar algunos ejemplos.

Los detalles característicos del aparato automatizado (A) de la presente invención, se muestran claramente en la siguiente descripción, figuras y ejemplos que se acompañan; los cuales ilustran algunas realizaciones preferentes de dicho aparato automatizado (A), por lo que no deben ser considerados como una limitante para el alcance de la invención. El aparato automatizado (A) de esta invención, es autosustentable, y útil para controlar a distancia, la distribución y administración de fluidos, por lo que dicho aparato (A) se conforma de un tubo pasado (1) por donde fluye un fluido; en dicho tubo pasado (1) se coloca, al menos, un sensor (2) para medir alguna característica de los fluidos que pasan por el tubo pasado (1). El tubo pasado (1) puede ser un tubo con extremos aptos para conectarse a otros dispositivos. Por lo qué, los extremos del tubo pasado (1) pueden proveer un medio de conexión, tales como una rosca, salientes, topes, cavidades, etc. El sensor (2) del tubo pasado (1) puede ser: un sensor de flujo, un sensor de volumen, un sensor de temperatura, un sensor de presión, un sensor de pH, un sensor de óxido-reducción, un sensor de contenido de cloro, un sensor de oxígeno disuelto, un sensor de conductividad, y/o una combinación entre ellos, por citar algunos ejemplos, de manera enunciativa y no limitativa; lo cual dependerá de la característica a controlar en la distribución de dichos fluidos.

Un generador de energía (3) se conecta en uno de los extremos del tubo pasado (1) y un conectar convencional (4) se requiere para unir de manera sellada, el extremo del tubo pasado (1) con el extremo del generador de energía (3). El generador de energía que se requiere es aquél que pueda ser accionado con la energía del flujo de un fluido, por ejemplo, un dínamo, una turbina, una microturbina, o cualquier otro dispositivo similar. El conector convencional (4) puede ser aquél que permita una unión hermética, para evitar la fuga de los fluidos, por ejemplo puede ser un conector tubular tipo hembra, roscado internamente, etc.

Una válvula de control de paso de fluidos (5) se conecta, de manera sellada, en el extremo libre del tubo pasado (1). Por lo que dicha válvula de control de paso de fluidos (5) puede ser cualquier válvula que controle el paso de cualquier tipo de fluido, como por ejemplo que tenga un mecanismo de apertura/cierre, más específicamente puede ser una válvula motorizada, electroválvula, entre otros. Con la combinación del generador de energía (3), el tubo pasado (1) y la válvula de control de paso de fluidos (5), se forma un ducto (ver figura 4) para el paso de los fluidos; donde la entrada de los fluidos es por la perforación (1a) del extremo libre del generador de energía (3) y la salida por la perforación del extremo de salida (1b) de la válvula de control de paso de fluidos (5). De esta manera, cuando los fluidos entran al ducto, su flujo acciona al generador de energía (3), el cual aprovecha esa energía mecánica convirtiéndola en energía eléctrica que sirve para el consumo de energía que requiere el aparato automatizado (A); los fluidos después pasan por el sensor (2), donde se mide alguna característica de interés del fluido; después los fluidos pasan a la válvula de control de paso de fluidos (5).

Cabe señalar que el orden del generador de energía (3), el tubo pasado (1) con sensor (2), y la válvula de control de paso de fluidos (5), puede ser en cualquier otro orden; ya que la ubicación de dichos componentes no altera la medición, control, administración y distribución, de los fluidos.

También se aclara que la construcción del ducto en esta descripción es meramente ilustrativa, pero no limitativa; por lo que la construcción de este ducto puede ser de cualquier otra manera obvia para un experto en la materia. Por ejemplo puede construirse de una sola pieza, sin la necesidad de conexiones y conectares, garantizando así un sello hermético entre las conexiones de los componentes. Este ducto debe estar apto para ser acoplado a una red de distribución de fluidos, por lo que en sus extremos de entrada (1a) y salida (1b), puede comprender conectares o copies (7) convencionales para conectarlo a la red de distribución de fluidos. Al menos, una tarjeta electrónica (6) de comunicación alámbrica o inalámbrica, se provee en el aparato automatizado (A) para controlar, de manera automatizada, el funcionamiento de los componentes electrónicos del aparato (A). Dicha tarjeta electrónica (6) está diseñada para controlar bidireccionalmente al menos, a la válvula de control de paso de fluidos (5) y el sensor (2). Por lo que esta tarjeta electrónica (6) está configurada para la emisión y recepción de seriales de apertura, cierre, medición de flujo y emisión de otros datos o señales resultantes de la interacción entre un software fijo, y/o aplicaciones móviles con funciones generales del aparato automatizado (A). También esta tarjeta (6) debe estar apta para ser controlada mediante redes de comunicación, alámbricas, inalámbricas o vfa remota, por un software o aplicaciones móviles, a través de la recepción o transmisión de datos mediante ethernet, banda ancha, wifi, Bluetooth, "universal serial bus", sistema de posicionamiento global, servicios de mensaje corto, servicio universal de telecomunicaciones móviles, o internet, entre otros (ver figuras 10, 11 y 12). Esta tarjeta electrónica (6) puede comprender, al menos, un microcontrolador suficiente para interactuar y controlar a todos los componentes del aparato automatizado (A).

La tarjeta electrónica (6) debe tener una batería interna para entrar en modo de espera, para cuando hay interrupción de la energía eléctrica; de tal manera que la tarjeta electrónica (6) continúa recopilando información de los sensores, hasta que se restablezca la energía eléctrica; por lo que el aparato automatizado (A) siempre se mantendrá funcionando.

Se provee, al menos, una batería (8) para almacenar y proporcionar energía a la tarjeta electrónica (6), aún en ausencia de energía. Por lo que dicha batería (8) se conecta al generador de energía (3) para recibir la energía eléctrica que éste genera. La batería (8) debe tener la capacidad de almacenar suficiente energía, para mantener siempre alimentada de energía a la tarjeta electrónica (6), la cual a su vez también mantendrá siempre funcionando al aparato automatizado (A). Una carcasa (9 y 10) se provee para contener, cubrir y proteger a todos los componentes del aparato automatizado (A) de la presente invención. Donde dicha carcasa (9 y 10) debe estar configurada según el arreglo de los componentes; por ejemplo debe comprender, al menos, un contenedor (9) y una tapa (10) que cierre herméticamente el contenedor (9). Por lo tanto, la tapa

(10) y el contenedor (9) deben tener, un medio de cierre o ensamble hermético entre ellos, pero que permita abrir el contenedor (9) abatiendo, removiendo o levantando la tapa (10), para cuando se desea tener acceso a los componentes del aparato automatizado (A). El medio de cierre puede ser un mecanismo de ensamble tipo machihembrado, un mecanismo de acople a presión, atornillado, etc.

Una pantalla (11) se provee al aparato automatizado (A), donde se podrá introducir y ver la información sobre el estado del aparato (A), por lo que dicha pantalla (11) se comunica reciprocamente con la tarjeta electrónica (6). La pantalla (11) puede ser una pantalla táctil, no táctil, LCD, LED, etc. Dicha pantalla (11) se sustenta estratégicamente en alguna parte de la tapa (10) de la carcasa, de tal manera que un usuario pueda manipularla y visualizarla, con facilidad.

Un sensor de proximidad (12) se coloca estratégicamente en la tapa (10) de la carcasa, para que detecte el movimiento de un usuario y se active la pantalla

(11) del aparato automatizado (A), según se requiera. Por lo que dicho sensor de proximidad (12) tiene comunicación recíproca con la tarjeta electrónica (6), la cual a su vez con la pantalla (11).

Al menos, una fuente de energía (no ilustrada) se provee, para abastecer de energía al aparato automatizado (A). Siendo en este caso, principalmente el flujo de los fluidos el que proporciona la energía, la cual es aprovechada y transformada en energía eléctrica por el generador de energía (3). Sin embargo, la fuente de energía puede ser de otro tipo, tales como la corriente eléctrica, la energía solar, energía hidroeléctrica, energía química, energía eólica, la combinación entre ellas, etc.

Por lo tanto, cuando se desea aprovechar la energía solar, al aparato automatizado (A) se le provee de un panel solar fotovoitaico (13), el cual debe colocarse de manera estratégica para captar la mayor radiación solar y canalizarla en forma de energía a la batería (8), para almacenarla.

De esta manera se obtiene un aparato automatizado (A), cuyos componentes se integran en una sola unidad, mientras que los aparatos o sistemas convencionales para la medición y control de flujos a distancia, tienen sus componentes o módulos por separado; lo que trae como consecuencia varios inconvenientes para sus interconexiones, requieren espacios amplios para su instalación; tienen problemas de comunicación por la separación de sus componentes, no pueden ser instalados y transportados con facilidad, etc.

Una ventaja más del presente aparato (A), es el hecho de ser totalmente autónomo y sustentable, debido a que genera su propia energía.

Dicho aparato automatizado puede ser utilizado en sistemas o redes de distribución controlada de fluidos, a distancia; para lo cual dichos sistemas o redes, comprenderán:

- Al menos, un aparato automatizado (A) como el descrito en la presente invención.

- Al menos, un medio receptor y emisor de señales vía remota, como por ejemplo un satélite artificial (14) para la recepción y envío de información vía remota, entre el aparato automatizado (A) y los demás componentes del sistema.

- Un espacio virtual (15) para el almacenamiento y análisis de información, como por ejemplo puede ser la nube informática ampliamente conocida, donde se recibe la información emitida por el aparato (A) y viceversa a través de su tarjeta electrónica (6), vía comunicación satelital recíproca, para su almacenamiento y análisis, en base a patrones que permitan identificar fallas, estado de la válvula de control de paso de fluidos (5), armar reportes y presentar calendarios pronosticados para que un técnico o usuario pueda tener un mejor control y planeación de la distribución de los fluidos. - Por lo tanto, el sistema requiere que el técnico o usuario tenga un aparato de comunicación móvil (16) para que en tiempo real pueda accionar o monitorear al aparato automatizado (A) a través del especio virtual (15) y por medio de, al menos, una red de comunicación (no ilustrada) o un satélite artificial (14), verificar posibles fallas o errores de medición de los fluidos que se estén distribuyendo.

- El sistema, en cuestión, también comprende un módulo de administración (17), donde el técnico o usuario visualiza, diagnostica, controla y administra, la distribución de los fluidos.

- Dicho sistema, por lo tanto requiere de una red para comunicación remota (no ilustrada), preferentemente inalámbrica, para la comunicación entre los componentes que forman a dicho sistema. Por ejemplo puede ser una red de comunicación remota convencional, tales como internet, GSM, GPRS, 4G, 2G, SMS, GPS, "universal serial bus", redes de área local, entre otros.

- Al menos, un medio de conexión (18) a dicha red de comunicación remota (no ilustrada). Dicho medio puede ser de los convencionales, tales como WiFi, ethernet, wireless, bluetooth, entre otros. Una modalidad del sistema antes descrito, es que también pudiera requerir de programas de cómputo que proporcione un protocolo de comunicación parametrizable, el cual se provee de forma remota, como por ejemplo, en el espacio virtual (15), aparato (A), módulo de administración (17), aparato de comunicación móvil (16), etc.

Una realización más del sistema en cuestión es que puede comprender una segunda tarjeta electrónica (6') como la ya antes descrita, esto para cuando no se tiene el servicio de internet y sólo hay comunicación vía satélite (14). Dicha segunda tarjeta (6') puede agregarse dentro o fuera, del módulo administrador (17), preferentemente; ver figura 12.

Por lo tanto, la presente invención, también comprende a dichos sistemas para la distribución controlada de fluidos, antes descrito. EJEMPLOS

Los siguientes ejemplos ilustran algunas realizaciones preferentes del aparato automatizado (A) y de los sistemas para el control a distancia, de distribución de fluidos, por lo que no deben ser considerados como una limitante para dicha invención.

Ejemplo 1. Elaboración de un aparato automatizado para el control a distancia del servicio de agua potable.

Dicho aparato automatizado se construyó de: i) un tubo pasado (1) con extremos roscados externamente;

ii) un sensor de volumen (2) de agua se colocó externamente en el tubo pasado (1);

iii) un dínamo (3) se conectó a uno de los extremos roscados del tubo (1); iv) un conectar tubular tipo hembra (4) roscado internamente, se utilizó para unir de manera sellada a los extremos del tubo pasado (1) y del dínamo (3);

v) una válvula motorizada (5) se conectó, de manera sellada, en el extremo libre del tubo (1);

vi) un conector (7) se agregó en el extremo libre de la válvula motorizada (5), para conectar el aparato a una red de distribución de fluidos;

vii) una tarjeta electrónica inalámbrica (6) se conectó a todos los componentes electrónicos del aparato (A); la cual tiene un primer microprocesador con conectores recíprocos para, al menos, una antena; por lo que dicho primer microprocesador controla a unos módulos de comunicaciones bidireccionales, una memoria EEPROM, una memoria SD, y un segundo microprocesador; el cual también interactúa bidireccionalmente con el conector para módulos de comunicaciones, con la válvula motorizada (5), sensor de proximidad (12), pantalla (11), sensor (2), conectores para la batería (8) y también con la memoria SD y EEPROM (ver figura 10). Dicha tarjeta (6) también tuvo una batería interna para el modo de espera, para cuando no hubo energía en la batería (8); con lo cual, la tarjeta (6) no interrumpió la conservación y toma de datos, hasta la llegada de la energía.

viii) un flujo de agua potable (no ilustrada) proporcionó de energía a la tarjeta electrónica (6);

ix) una batería (8) se conectó al dínamo (3) para recibir la energía eléctrica que el dínamo (2) convirtió a partir de la energía proporcionada por la fuerza del flujo del agua potable; la cual a su vez alimentó de energía a la tarjeta electrónica (6);

x) una carcasa se utilizó para cubrir y proteger a los componentes del aparato (A) en cuestión, donde dicha carcasa se configuró de un contenedor (9) en donde se adaptó el ducto, formado por el dínamo (3), el tubo pasado (1) y la válvula motorizada (5); y una tapa en forma de domo transparente (10) para permitir la entrada de luz al panel (13), cerró herméticamente al contenedor (9); mediante unas salientes (19) que se proveyeron en el borde inferior de la tapa (10), que se introdujeron a presión a unos barrenos (20) ubicados en el borde superior del contenedor (9);

xi) un panel solar fotovoltaico (13) se proveyó en la parte superior interna del domo de la carcasa (10);

xii) una pantalla táctil (11) se agregó en la parte frontal de la tapa (10) de la carcasa, donde dicha pantalla tiene comunicación recíproca con la tarjeta electrónica (6); y

xiii) un sensor de proximidad (12) se colocó en la parte frontal de la tapa (10) de la carcasa, el cual tiene comunicación recíproca con la tarjeta electrónica (6) y esta a su vez con la pantalla (11), para activarla con la presencia de movimiento.

Ejemplo 2. Sistema para la distribución controlada de agua potable.

Para la conformación de este sistema se requirió de: i) un aparato automatizado (A) como el descrito en el ejemplo 1; ¡i) al menos, un satélite artificial (14) para la recepción y envió de información vfa remota, entre el aparato automatizado (A) y los demás componentes del sistema;

iii) se utilizó la nube informática (15) donde se envió y almacenó información emitida por el aparato (A) vía comunicación satelital; donde dicha información, en este caso fue el volumen del flujo del agua potable;

iv) un celular (16) para que en tiempo real recibir la información de la nube informática (15);

v) El sistema, en cuestión, también comprende un módulo de administración (17), donde el técnico visualizó, diagnosticó, controló y administró, la distribución del agua, durante una semana;

vi) Se utilizó internet, para la comunicación de los componentes del sistema; y

vii) por medio de wifi (18) se conectaron los componentes del sistema a internet.