SISTEMA DE CONTROL Y DOSIFICACIÓN AUTOMÁTICA DE FLUIDOS OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente solicitud de invención tiene por objeto el registro de un sistema de control y dosificación automática de fluidos, que incorpora notables innovaciones y ventajas frente a las técnicas utilizadas hasta el momento.

Más concretamente, la invención propone el desarrollo de un sistema de control y dosificación automática de fluidos, que por su particular disposición, permite la transformación de un pequeño caudal continuo de entrada en un potente caudal periódico de salida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidas en el actual estado de la técnica soluciones para el control y dosificación de fluidos sin la necesidad de un operario, como por ejemplo electroválvulas, válvulas volumétricas, sensores de nivel, temporizadores, programadores, complejos sistemas informatizados, etc.

Las diferentes soluciones conocidas suponen una mayor complejidad y sofisticación, sin suponer sencillez y simplificación, además de precisar de infraestructuras como por ejemplo un centro con energía eléctrica disponible, y muchas variables a tener en cuenta y ajustar, como por ejemplo presión, tiempo de apertura de las electroválvulas, tiempo de cierre, variaciones en el consumo por desgaste u obstrucción parcial de los elementos.

La presente invención contribuye a solucionar y solventar la presente problemática, pues toda su operativa se reduce a un simple ajuste del caudal mediante una válvula manual de entrada, y todos las demás parámetros se auto ajustan sin necesidad de retoques y sin necesidad de una fuente de energía externa. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un sistema de control y dosificación automática de fluidos, que se caracteriza esencialmente por el hecho de que comprende un grupo de sifones, siendo el grupo de sifones de al menos dos sifones dispuestos en serie uno a continuación del otro y a la misma altura, estando dicho grupo de sifones dispuesto en comunicación hidráulica con un depósito, estando al menos dos sifones consecutivos comunicados en su codo superior por medio de otro sifón auxiliar, presentando dicho sifón auxiliar un diámetro más pequeño y un tramo vertical más corto que el tramo vertical de los sifones del grupo de sifones.

Adicionalmente, el sistema de control y dosificación automática de fluidos incorpora un caudalímetro, que comprende un tubo vertical transparente con un orificio lateral de menor diámetro en su región inferior, y una escala de lectura adjunta, con una lectura del caudal y otra lectura de la superficie de cultivo susceptible que quedar cubierta con la lectura de caudal.

Alternativamente, en el sistema de control y dosificación automática de fluidos, el sifón auxiliar incorpora un pequeño orificio en su codo inferior.

Método de control y dosificación automática de fluidos, que comprende las siguientes etapas:

a. Subida de nivel de fluido en el depósito.

b. Subida del nivel de fluido en el tramo ascendente del primer sifón.

c. Transmisión de presión desde el primer sifón al sifón auxiliar.

d. Transmisión de presión desde el sifón auxiliar hasta el segundo sifón.

e. Paso del fluido al tramo descendente del mismo primer sifón.

f. Subida de fluido por el tramo ascendente del según sifón.

g. Paso del fluido al tramo descendente del segundo sifón.

Gracias a la presente invención, se consigue una regulación y transformación de un pequeño caudal continuo de entrada en un potente caudal periódico de salida.

Otras características y ventajas del sistema de control y dosificación automática de fluidos resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales:

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1.- Es una vista esquemática indicadora de los usos de los sifones conocidos en el estado de la técnica para la evacuación de depósitos.

Figura 2.- Es una vista esquemática de una modalidad de realización preferida del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la presente invención.

Figura 3.- Es una vista esquemática de una posible disposición de funcionamiento y servicio de una modalidad de realización preferida del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la presente invención.

Figura 4 Es una vista esquemática de unos posibles elementos usados en una modalidad de realización preferida del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la presente invención.

Figura 5.- Es una vista esquemática de un caudalímetro utilizado en una modalidad de realización preferida del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la presente invención.

Figura 6.- Es una vista esquemática de una escala utilizada en un caudalímetro en una modalidad de realización preferida del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE

Tal y como ya es conocido en el estado de la técnica, son habitualmente utilizadas las propiedades de los sifones en el vaciado de depósitos de fluido o líquido.

En tal sentido, es conocida y utilizada en el estado de la técnica la disposición representada esquemáticamente en la figura 1 , y en donde también se representa secuencialmente su funcionamiento.

En ella, se aprecia la disposición de varios sifones 1 en serie dispuestos en la salida de un depósito 2. A medida que el nivel del fluido del depósito 2 sube, se llena el tramo ascendente del primer sifón, tal y como se aprecia en la situación A. Tras seguir subiendo el nivel de fluido del depósito 2, el fluido va pasando hasta el tramo ascendente del siguiente sifón, tal y como se aprecia en la situación B. Pero para ello, debe de superar este nuevo tramo ascendente del siguiente sifón.

Para superar este nuevo tramo ascendente hace falta una presión adicional, lo que se consigue al seguir ascendiendo el nivel de fluido del depósito 2, lo que sucede en la situación C.

Es entonces cuando al llegar el nivel de fluido del depósito 2 a una altura igual a la suma de los tramos ascendentes de los sucesivos sifones, cuando el líquido puede circular y atravesar los sifones, y vaciarse por tanto el depósito 2, como se representa en la situación

C.

Aunque el nivel del depósito 2 descienda, el efecto de succión de los sifones mantiene la circulación del fluido hasta el vaciado del depósito 2, como se representa en la situación D.

En definitiva, es necesario que la altura del líquido del depósito 2 sea igual a la suma de los tramos ascendentes de los sifones 1. Es entonces cuando el fluido puede atravesar los sifones 1 y descargarse el depósito 2, tal y como se aprecia en la situación D.

Cuando el nivel depósito 2 baja, el efecto de succión del último tramo del sifón de salida mantiene la descarga hasta el vaciado del depósito 2, tal y como se aprecia en la situación

D. Entonces entra aire de nuevo en los sifones 1 , la descarga acaba y estos pasan de nuevo al estado inicial.

Un problema que se presenta es la necesidad de un caudal mínimo para que los sifones 1 pasen del estado inicial representado en la situación A de la figura 1 , al de conducción representado en la situación C de la misma figura 1. Por tanto, una entrada pequeña puede no ser suficiente, por lo que el sistema no empieza a descargar.

Ya de acuerdo con la invención propuesta, y tal y como se muestra esquemáticamente en la figura 2 y sobre todo en su detalle ampliado, el sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención comprende un grupo de sifones 1 dispuesto en comunicación hidráulica con un depósito 2 de fluido, sobre el que se pretende efectuar la evacuación del fluido o líquido. Por otra parte, dicho grupo de sifones 1 comprende a su vez dos sifones 11 , 12 dispuestos en serie uno a continuación del otro y a la misma altura.

Tal y como se puede apreciar sobre todo en el detalle ampliado de la figura 2, los dos sifones 11 , 12 consecutivos están comunicados en su codo superior por otro sifón auxiliar 3.

Dicho sifón auxiliar 3 es de menor diámetro y presenta su tramo vertical más corto que el tramo vertical de los dos sifones 11 , 12 del grupo de sifones 1.

Al quedar comunicados los dos tramos verticales consecutivos de los sifones 11 , 12 mediante el sifón auxiliar 3, ello hace disminuir la presión necesaria y por tanto el nivel de altura necesario de fluido del depósito 2, para iniciar así su evacuación por sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención.

El aumento del nivel de fluido en el depósito 2, supone que la presión se transmita al sifón auxiliar 3, haciendo disminuir la presión necesaria en el primer sifón 11 y pudiendo por tanto comunicarse con el segundo sifón 12.

El sifón auxiliar 3 puede incorporar un pequeño orificio 31 en su codo inferior tal y como se aprecia en la figura 2, con una función de cebado para asegurar un arranque correcto en el ciclo de funcionamiento.

La invención también incluye un método de control y dosificación automática de fluidos, que es apto para utilizar algunos elementos ya explicados anteriormente.

El método de control y dosificación automática de fluidos comprende las siguientes etapas: a. Subida de nivel de fluido en el depósito 2.

b. Subida del nivel de fluido en el tramo ascendente del primer sifón 11.

c. Transmisión de presión desde el primer sifón 11 al sifón auxiliar 3.

d. Transmisión de presión desde el sifón auxiliar 3 hasta el segundo sifón 12.

e. Paso del fluido al tramo descendente del mismo primer sifón 11.

f. Subida de fluido por el tramo ascendente del según sifón 12.

g. Paso del fluido al tramo descendente del segundo sifón 12. Por tanto, gracias al sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención propuesta, se permite disminuir considerablemente la presión necesaria en el depósito 2, y por tanto el nivel de altura de fluido del depósito 2, para poder iniciar la evacuación del fluido.

En la figura 3 se representa esquemáticamente una posible disposición de funcionamiento y servicio del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención.

La válvula manual 4 es el único elemento ajustable, y sirve para variar el caudal de entrada a las necesidades y determinar la cantidad de líquido aplicado. El filtro 5 consigue que el fluido que entra al depósito 2 esté libre de partículas que puedan perjudicar al sistema de la invención. El caudalímetro 6 señala la cantidad de fluido que entra, y puede ser de cualquier tipo que cumpla con el rango de caudal necesario.

La cubeta de aditivos 7 es un recipiente con un pequeño orificio en su parte inferior, que en caso necesario se llena con un aditivo y este cae lentamente en el depósito 2 acumulador.

El tamaño y capacidad del depósito 2 acumulador es el elemento temporizador, junto a los caudales de entrada y salida determinan el número de ciclos, el tiempo de llenado y el tiempo de aplicación del fluido.

Esta representación esquemática de la figura 3 del depósito 2 acumulador y grupo de sifones 1 constituye un automatismo de llenado y vaciado, sencillo y eficiente, que transforma un pequeño caudal continuo de entrada en un potente caudal periódico de salida.

Otro inconveniente de los sistemas conocidos en el estado de la técnica es que no son eficientes y operativos a bajas presiones. A diferencia, el sistema de la invención propuesta resulta muy ventajoso en un rango de muy bajas presiones.

Otra ventaja de operar a tan bajas presiones, es el coste mínimo en caso de necesidad de bombeo. La presente invención aventaja a todas ellas en sencillez, costes, mantenimiento, requerimientos en infraestructuras, facilidad de control, consumo de energía, magnitud de caudal, mínima perdida de carga, y eficiencia a muy bajas presiones. Otra ventaja añadida es que la cantidad de fluido aplicada es independiente de variaciones, como las producidas por el cambio o envejecimiento de los elementos del circuito, alargando por tanto su uso.

Otra ventaja mas es que el caudal de carga es previo y muy pequeño, por lo que las necesidades del sistema de filtrado son mínimas, siendo suficiente filtros pequeños y baratos.

El caudal de descarga por otro lado es directo desde el depósito 2 y potente, sin elementos intermedios que provoquen perdidas de carga y presión, ya que el líquido ha sido previamente tratado y acondicionado en el circuito de carga.

Un ejemplo muy útil de uso del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención puede ser el control, fertirrigación y automatización de riego por goteo. Los elementos usados para ello han de ser acordes con las características de los fluidos utilizados. En el caso de agua de riego, se puede usar plástico como PVC y otros dedicados al riego agrícola.

El depósito 2 contenedor puede ser un bidón de 120 litros y el tubo de salida para alimentar la red de goteros tener un diámetro de 30 mm.

Para la materialización del grupo de sifones 1 , puede ser útil el uso de tubos de 40 mm y campanas o vasos invertidos, ya que estos permiten una estructura más compacta y resistente. En la figura 4 se ilustra un ejemplo de elementos usados y su disposición.

El tubo vertical 8 forma el tramo ascendente del primer sifón 11 que recibe el agua del depósito 2. El cilindro cerrado 9, de unos 100 mm de diámetro, forma el tramo descendente del sifón 11 además aloja y da soporte al resto de elementos. La campana 10 o vaso invertido, de unos 60 mm de diámetro, es el tramo ascendente del otro sifón 12 y finalmente el tubo vertical 13 y curvado en su parte inferior es el tramo descendente del último sifón 12. Unido a él se ilustra el sifón auxiliar 3 de arranque de 6 mm de diámetro, en su parte acodada inferior se dispone un poro de cebado que asegura un arranque correcto en todos los ciclos. Para la entrada de agua al depósito 2 acumulador existen dos orificios en su parte superior. Uno de 16 mm de diámetro, procedente de la parte superior del caudalímetro 6, para el llenado manual o de emergencia y otro debajo de 4 mm de diámetro para el llenado de trabajo.

Tal y como representa en la figura 5, un posible caudalímetro 6 consta de un tubo vertical 61 transparente, de por ejemplo 20 mm de diámetro y 200 mm de altura, y adjunto a él presenta una escala de lectura (figura 6), con una escala del caudal en litros y otra escala de la superficie de cultivos en metros cuadrados que se puede satisfacer con ese caudal. El tubo vertical 61 en su parte inferior dispone de la entrada del líquido y a continuación un orificio lateral 62, de menor diámetro, para la salida del fluido a medir, hasta el depósito 2.

En el caso de caudal mínimo toda el agua que entra por la parte inferior fluye por la salida sin alcanzar altura en el tubo vertical 61 , tal y como se aprecia en la situación A de la figura 5. Cuando el caudal aumenta, la altura del nivel de agua en el tubo vertical 61 transparente sube y señala en una escala graduada (figura 6) el caudal, en la situación B de la misma figura 5. Si se supera el caudal máximo, la altura del agua supera al tubo vertical 61 , por ello la salida superior del tubo vertical transparente está conectada al depósito 2 y cae en él fuera de escala, como se aprecia en la situación C de la figura 5.

La parte inferior del caudalímetro 6 conecta con el filtro 5 mediante un tubo de 16 mm. El filtro 5 está conectado a su vez con la válvula manual 4 también de 16mm que recibe y regula el agua de entrada.

Una ventaja importante aportada por el caudalímetro 6 representado en las figuras 5 y 6, consiste en que una de sus escalas graduadas no mide el caudal que circula, sino directamente el servicio que ese caudal permite, tal y como se aprecia en la figura 6 en su parte derecha. Así por ejemplo en el caso de agua para riego, la escala mencionada señala directamente la superficie de tierra regable, lo cual hace mucho más sencillo, intuitivo y cómodo los ajustes necesarios en el sistema de la invención.

En el caso de necesitar fertirrigar el cultivo se dispone de la cubeta de aditivos 7 alojada en la parte superior del depósito 2, de unos 15 litros de capacidad. En su parte inferior tiene un orificio que permite su lento vaciado, y basta con llenarla del fertilizante líquido en la concentración adecuada para que este se incorpore lentamente al agua de riego. Para el funcionamiento del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención, basta con colocarlo en una base de al menos a 20 cm de altura, conectar la red de goteros a su salida, la llegada de agua a su entrada y ajustar la válvula 4 hasta que el caudalímetro 6 marque la superficie de cultivo a regar.

Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación del sistema de control y dosificación automática de fluidos de la invención, podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.