BRPI0615042A2 - sistema de controle e método para combinação de materiais, e sistema de controle para os mesmos - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE E MéTODO PARA COMBINAçãO DE MATERIAIS, E SISTEMA DE CONTROLE PARA OS MESMOS A presente invenção refere-se a um aparelho (10) e um método para a combinação de múltiplos materiais em um fluxo. Os múltiplos materiais podem incluir tanto um material majoritário como um ou mais materiais minoritários. Os materiais minoritários são adicionados mediante o uso de tubos de entrada (141). Os materiais majoritários e minoritários são adicionados a taxas de fluxo transientes ou de regime permanente, dependendo de um comando proveniente de um sinal de controle. O aparelho e o método utilizam um sistema de controle que não tem válvulas de controle de fluxo, laços de retroalimentação para controle de fluxo ou um tanque de misturação dinâmico. As taxas de fluxo reais acompanham as taxas de fluxo comandadas, porém desviam por meio de um erro. A disposição reivindicada proporciona um erro baseado em tempo que, acredita-se, não podia ser obtido na técnica anterior.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DECONTROLE E MÉTODO PARA COMBINAÇÃO DE MATERIAIS, E SISTEMA DE CONTROLE PARA OS MESMOS".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método e a um sistema decontrole para combinação de materiais.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Muitos métodos são conhecidos na técnica para a combinaçãode materiais fluidos. Tipicamente, os materiais são combinados a montantede um tanque de misturação. Esses materiais são, então, juntamente adi-cionados ao tanque de misturação e agitados até que seja obtida uma blen-da homogênea. Outras etapas de processamento a jusante da região deconfluência podem incluir a adição de mais materiais, a adição ou a remo-ção de energia, como energia térmica, etc.

Adicional ou alternativamente, esses materiais podem ser mistu-rados em um tanque de misturação dinâmico mediante o uso de agitaçãomecânica e/ou formas alternativas de agitação, como vibração ultrassônica.Os materiais combinados, ou a blenda, podem ser, então, transportados ajusante, tornando-se um intermediário para posterior processamento. Alter-nativamente, esses materiais podem ser adicionados a um recipiente paravenda ou uso finais.

Os métodos e sistemas da técnica anterior têm diversas desvan-tagens. Se for usado esse tipo de tanque de misturação, pode-se requereruma energia considerável para a obtenção da misturação desejada. Caso sedeseje alterar a formulação, ou mesmo os materiais minoritários, essa alte-ração geralmente implica na limpeza de todo o tanque e do sistema associ-ado. A limpeza de todo o sistema pode ser demorada e trabalhosa. Então,os novos materiais são adicionados e o processo torna a começar. Podeocorrer um considerável desperdício de tempo e materiais.

É inevitável a ocorrência de transientes de uma produção nulaou em taxas baixas para. taxas máximas de produção, quando ocorrem alte-rações entre produtos diferentes, entre outros. É geralmente desejável queesse tipo de transiente se encerre e que se retome a operação em regimepermanente tão rapidamente quanto possível. Isso se deve ao fato de que,tipicamente, se deseja atingir as taxas de produção em regime permanentetão pronto quanto for razoavelmente praticável. Além disso, o produto fabri-cado fora das especificações, durante transientes, pode ser desperdiçado.Caso fosse aceito um transiente mais longo, então provavelmente poderiaocorrer uma maior precisão nos produtos fabricados durante o mesmo, fa-zendo com que quantidades menores de produto fossem desperdiçadas,mediante o uso de um transiente mais lento. Portanto, uma compensaçãoestá presente na técnica.

Freqüentemente, a velocidade à qual um sistema responde atransientes é limitada pelos componentes físicos. Por exemplo, um medidorde fluxo que se destine a fornecer a taxa de fluxo real em um determinadomomento pode não acompanhar e/ou indicar uma alteração na taxa de fluxotão rapidamente quanto seria desejável para a taxa de alteração do transien-te. Por exemplo, as válvulas que proporcionam controle de fluxo e, basica-mente, a taxa de adição de material podem não responder tão rapidamentequanto seria desejável. Além disso, diferentes tamanhos de válvulas, dife-rentes operadores usados em conjunto com as válvulas, e mesmo válvulasde diferentes fabricantes podem responder a diferentes taxas, uma vez re-cebido um sinal de comando. Além disso, também, a mesma válvula poderesponder a diferentes taxas em diferentes porções do ciclo de abertu-ra/fechamento.

Consequentemente, é necessário um aparelho, e um processopara o uso desse aparelho, que permita a rápida alteração da formulação deuma blenda, que acompanhe transientes com precisão, que minimize o des-perdício de materiais, e que permita rapidamente uma homogeneidade nablenda. Exceto onde especificado em contrário, todas as medidas de tempoaqui expressas estão em segundos, e as proporções e porcentagens dapresente invenção são baseadas em volume. Opcionalmente, a invençãopode usar proporções e porcentagens baseadas em massa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOA invenção compreende um aparelho para combinar materiaisde modo a fazer uma combinação. Os materiais podem incluir pelo menosum material majoritário e pelo menos um material minoritário. Os materiaismajoritários e minoritários são combinados em uma região de confluência. Aregião de confluência tem uma entrada para o suprimento de cada materialmajoritário e uma ou mais entradas para o suprimento de cada material mi-noritário. Os materiais combinados são descarregados a partir da região deconfluência através de uma saída comum, sem o uso de um tanque de mis-turação, uma válvula de controle de fluxo ou um laço de retroalimentaçãopara controle de fluxo entre as entradas e a saída comum.

Em outra modalidade, a invenção compreende um método paramisturar um ao outro dois ou mais materiais. O método compreende as eta-pas de obter um primeiro material e pelo menos um material adicional e, en-tão, combinar esses materiais em uma proporção predeterminada. Os mate-riais podem ser combinados a diferentes taxas de fluxo, ao mesmo tempoem que é mantida a proporção predeterminada dentro de uma tolerânciarelativamente estrita.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista esquemática de um sistema exemplar deacordo com a presente invenção, mostrado parcialmente em recorte permi-tindo o uso de oito materiais minoritários.

A figura 2 é uma vista em corte vertical instantânea de um sis-tema exemplar de acordo com a presente invenção, que representa esque-maticamente bombas para o fornecimento dos materiais minoritários à regi-ão de confluência e uma presilha circunferencial em torno das mesmas.

A figura 3 é um gráfico mostrando a curva de desempenho deum sistema ilustrativo de acordo com a técnica anterior para um sinal decomando que tem uma entrada escalonada.

A figura 4 é um gráfico mostrando uma curva de resposta dotransiente de um sistema exemplar de acordo com a presente invenção parauma entrada escalonada, em comparação a uma resposta teórica idealizadada técnica anterior para a mesma entrada escalonada.A figura 5 é um gráfico de curvas de resposta do transiente deum sistema para uma entrada em rampa de de 0,2 segundo, mostrando osinal de comando e determinadas variáveis de processo para um materialmajoritário e dois materiais minoritários.

A figura 6 é um gráfico ampliado da curva de resposta do transi-ente de um dos materiais minoritários na figura 5.

A figura 7 é um gráfico mostrando o erro instantâneo do sistemada figura 4.

A figura 8 é um gráfico mostrando o erro cumulativo do sistemada figura 4.

A figura 9 é um diagrama esquemático de um sistema para con-trole de retroinformação da taxa de fluxo, de acordo com a técnica anterior.

A figura 10 é um diagrama esquemático exemplar de um siste-ma para controle de retroinformação da posição do motor que pode ser usa-do com a presente invenção, mostrando componentes opcionais em linhastracejadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Com referência às figuras 1 e 2, a invenção compreende umaparelho 10 e um processo para combinar, mesclar ou misturar dois ou maismateriais. O termo "combinar" refere-se a adicionar materiais um ao outro,com ou sem misturação substancial destinada à obtenção de homogeneida-de. Os termos "misturar" e "combinar" referem-se, de maneira intercambiá-vel, à combinação e à posterior obtenção de um grau relativamente maior dehomogeneidade.

A combinação resultante de materiais pode ser disposta em umrecipiente (não mostrado). O recipiente pode ser inserível e removível emrelação ao aparelho 10. O aparelho 10 compreende os componentes físicosdo dito aparelho 10 para a adição, ao recipiente, de pelo menos um materialmajoritário, ou primeiro material, e para a adição, ao recipiente, de pelo me-nos um material minoritário, ou de segundo a enésimo materiais. O aparelho10 para adição dos materiais majoritários e materiais minoritários permiteque alguns ou todos dentre esses materiais se encontrem em uma região deconfluência 12. A região de confluência 12 é a região ou o ponto em que osmateriais majoritários e pelo menos um, e provavelmente cada um, dos ma-teriais minoritários entram inicialmente em uma relação de contato uns comos outros, e é onde a misturação pode ocorrer. A misturação dos materiaismajoritários e dos materiais minoritários pode ocorrer na região de confluên-cia 12, a jusante da mesma, ou ambos.

A região de confluência 12 pode compreender uma ou mais en-tradas 14A, as quais podem ser chamadas de entrada para material majori-tário 14A, destinada ao fornecimento de um ou mais materiais majoritários, epelo menos uma entrada 141, cada uma das quais pode ser chamada deentrada para material minoritário 141, destinada ao fornecimento de um oumais materiais minoritários. A região de confluência 12 pode compreender,ainda, pelo menos uma saída comum 16 para a descarga de materiais majo-ritários e materiais minoritários da região de confluência 12 e, opcional ediretamente para dentro do recipiente ou, opcionalmente, para o recipienteapós outros processamentos. Deve-se compreender que, após os materiaisdeixarem a região de confluência 12 através da saída comum 16, pode serpreenchido um único recipiente, ou múltiplos recipientes com volumes e ta-xas de fluxo iguais ou desiguais podem ser preenchidos em paralelo.

O aparelho 10 para fornecimento dos materiais minoritários po-de compreender um ou mais tubos de entrada 141 inseridos no aparelho 10para fornecer os ditos materiais minoritários diretamente à região de conflu-ência 12. Cada material minoritário pode ter um tubo de entrada 141 dedica-do ou, alternativamente, múltiplos materiais minoritários podem ser inseridosatravés de um único tubo de entrada 141. É claro que, caso se deseje, omesmo material minoritário pode ser adicionado através de mais de um tubode entrada 141, em diversas combinações de materiais, quantidades, taxasde alimentação, taxas de fluxo, concentrações e temperaturas, entre outros,similares ou diferentes.

A entrada 141 para cada um dos materiais minoritários terminaem uma descarga de entrada 18. As descargas de entrada 18 podem estardispostas em um plano comum, conforme mostrado. A descarga de entrada18 define o início das regiões de confluência 12, conforme observado acima.A descarga de entrada 18 é o ponto em que um material minoritário deixauma entrada 141 respectiva e entra na região de confluência 12. A descargade entrada 18 pode estar justaposta em proximidade a um misturador emlinha, de modo que a misturação dos materiais ocorra quase que imediata-mente na região de confluência 12.

Embora seja ilustrado o aparelho 10 tendo oito tubos de entrada141, cada qual igualmente espaçado em relação ao outro, o versado na téc-nica reconhecerá que a invenção não é limitada por esse conceito. Pode serusada uma quantidade maior ou menor de tubos de entrada 141, sendo es-paçados circunferencial, radial e/ou longitudinalmente de maneira igual oudesigual. Além disso, os tubos de entrada 141 podem ter áreas em seçãotransversal, formatos, comprimentos e taxas de fluxo iguais ou desiguais. Osmateriais minoritários podem ser fornecidos aos tubos de entrada 141 a par-tir de uma ou mais fontes comuns, ou a partir de diferentes fontes.

Caso se deseje, o volume dos tubos de entrada 141 para os ma-teriais minoritários pode ser relativamente pequeno em relação ao volumetotal do aparelho 10 inteiro. Esse dimensionamento relativo proporciona obenefício de que pode ocorrer menos histerese, devido ao pequeno volumedos tubos de entrada 141 entre a bomba 20 e a região de confluência 12.

O aparelho 10 pode compreender uma pluralidade de linhas dealimentação para os materiais minoritários. Cada linha de alimentação podese estender a partir da fonte de pelo menos um material majoritário ou pelomenos um material minoritário e até uma respectiva descarga de entrada 18dentro da região de confluência 12.

A descarga de entrada 18 pode ocorrer na extremidade distai deum tubo de entrada 141. Cada linha de alimentação define, portanto, um vo-lume a partir de seu respectivo fornecimento de material à sua respectivadescarga no interior da região de confluência 12. O pelo menos um supri-mento para adição de pelo menos um material majoritário subtende-se a umprimeiro volume, o qual se estende a partir daquela fonte de material até oplano comum em que ocorrem as descargas de entrada 18. Cada suprimen-to para a adição de cada um dos ditos materiais minoritários subtende-se aum subvolume. Os subvolumes são combinados para produzir um segundovolume. O primeiro volume e o segundo volume são somados para produzirum volume total. O segundo volume pode compreender menos que 20%,menos que 10%, menos que 5% ou menos que 3% do volume total.

O primeiro material pode ser injetado na região de confluência12 a uma primeira velocidade. Os materiais do segundo ao enésimo podemser injetados na região de confluência 12 a uma segunda velocidade, a umaterceira velocidade e até N velocidades para N materiais minoritários. Asvelocidades da segunda à enésima podem ser equiparadas a, substancial-mente iguais a, ou ligeiramente diferentes da primeira velocidade e de cadauma das outras. Um ou mais dos materiais minoritários pode, geralmente,corresponder a, ou ser equiparado em velocidade de fluxo, no momento daentrada na região de confluência 12, à velocidade do pelo menos um mate-rial majoritário na mesma seção transversal da região de confluência 12. Emuma modalidade da invenção, qualquer uma ou todas as velocidades dosmateriais minoritários, da segunda à enésima, podem estar dentro de ±50%, podendo estar equiparados com mais proximidade dentro de ± 25%, epodendo estar equiparados com ainda maior proximidade a ± 5% da primei-ra velocidade dos materiais majoritários. Essa disposição permite que osmateriais minoritários entrem no fluxo sob a forma de um fluxo contínuo,sem respingos, promovendo assim uma melhor misturação. A velocidade dedescarga do material minoritário no fluxo é determinada por uma combina-ção do orifício de descarga (caso haja) e a saída da bomba 20 que forneceo dito material minoritário. Em um caso degenerado, a primeira velocidadepode ser identicamente equiparada a qualquer uma das, ou a todas as, ve-locidades da segunda à enésima.

Caso se deseje, o aparelho 10 e o método incluindo a presenteinvenção podem usar múltiplas regiões de confluência 12. As múltiplas regi-ões de confluência 12 podem estar dispostas em série, em paralelo, ou emuma combinação dos mesmos. As múltiplas regiões de confluência 12 po-dem ser idênticas ou diferentes no que se refere a qualquer ou a todos osmateriais majoritários, materiais minoritários, proporções, taxas de fluxo, si-nais de comando, etc. Determinadas regiões de confluência múltiplas 12podem ser usadas para a pré-mistura de materiais minoritários, materiaismajoritários ou qualquer combinação dos mesmos, a serem misturados comoutros materiais em regiões de confluência 12 de ocorrência posterior.

O recipiente pode ser o receptáculo final para a combinação dosmateriais majoritários e minoritários depois de estes terem sido misturadosum ao outro e terem deixado a região de confluência 12. O recipiente podeser, em última análise, distribuído e vendido ao consumidor, ou pode serusado como um intermediário para o transporte e o armazenamento dablenda de materiais majoritários e materiais minoritários.

O recipiente pode ser movido para dentro e para fora do apare-lho 10 utilizando na própria força, como ocorre com o recipiente de um ca-minhão-tanque, pode ser movido pelo próprio aparelho 10, ou por uma forçamotora externa. Em um caso degenerado, todos os materiais minoritáriossão adicionados a um material majoritário no mesmo ponto, definindo assimo início da região de confluência 12. O final da região de confluência 12 édefinido como a saída comum 16 da mesma. Em um caso degenerado, asaída comum 16 pode ser para condições de pressão atmosférica, comopara dentro de um recipiente preenchido com ar, para um vácuo, como emum recipiente evacuado, ou mesmo para dentro de um recipiente pressuri-zado. A blenda ou outra combinação de materiais pode ser mantida a umapressão acima da atmosférica a partir da região de confluência 12 e até oponto de descarga para dentro do recipiente.

O recipiente pode ter qualquer tamanho, geometria, configura-ção ou número adequado, entre outros. O volume do recipiente pode situar-se na faixa de alguns centímetros cúbicos até pelo menos o tamanho de deum vagão-tanque. O recipiente pode ser dotado de uma tampa de fecha-mento frangível ou resselável, conforme é bem-conhecido na técnica, e po-de ser feito de qualquer material adequado para conter os materiais combi-nados de acordo com a presente invenção.

O final da região de confluência 12 pode, também, ser definidocomo aquele ponto em que é obtida substancial homogeneidade, e a mistu-ração adicional dos materiais é insubstancial. Esse tipo de ponto pode ocor-rer antes da descarga para dentro de um recipiente. O comprimento da regi-ão de confluência 12 é definido como a distância do início da região de con-fluência 12 até a saída comum 16 anteriormente mencionada. O volume daregião de confluência 12 é o comprimento multiplicado pela área da seçãotransversal da mesma. O comprimento da região de confluência 12 pode serrelativamente curto em comparação aos tubos de entrada 141 e outras geo-metrias no sistema.

Embora seja mostrada uma região de confluência 12 de seçãotransversal constante, deve-se compreender que a invenção não é limitadapor esse conceito. A invenção pode ser de seção transversal variável, comoconvergente, divergente, cilíndrica, em formato de bomba venturi, etc.

Para uso na presente invenção, um "material majoritário" é omaterial único em maior quantidade na combinação final, e pode se referir aqualquer material que compreenda mais que 33%, em outra modalidademesmo mais que 50%, e que possa mesmo compreender mais que 67% dacomposição total. Volumes iguais para múltiplos materiais majoritários e mi-noritários são contemplados na presente invenção. Em contraste, um mate-rial minoritário é qualquer material que pode compreender menos que ouigual a 50%, em outra modalidade 10%, em outra modalidade menos que5% e, em mais uma outra modalidade menos que 1% da composição total.A invenção contempla, também, diversos materiais em proporções e/ou ta-xas de fluxo iguais e/ou relativamente iguais.

O aparelho 10 para fornecimento do material majoritário podecompreender uma tubulação, um conduto, um canal aberto ou qualquer ou-tro aparelho adequado 10 através do qual os materiais possam fluir. Emboraesteja ilustrada uma tubulação circular, a invenção não é limitada por esseconceito. Pode-se usar qualquer seção transversal constante ou variáveldesejada.

O aparelho 10 e o método descrito e reivindicado na presenteinvenção não requerem um tanque de misturação dinâmico. Para uso napresente invenção, o termo "tanque de misturação" refere-se a tanques, cu-bas, vasos e reatores, e inclui os sistemas de misturação por lote e contí-nuos que façam uso de hélice, bocal de misturação por jato, alça de recircu-lação, percolação de gás ou meios similares de agitação para combinar ma-teriais no interior dos mesmos. Pode ser difícil seguir e obter, com rapidez eprecisão, as taxas de fluxo transientes desejadas com o uso de um tanquede misturação dinâmico. Isso se deve ao fato de que pode ocorrer estagna-ção e interrupção de fluxo enquanto os materiais estão sendo combinadosem um tanque de misturação dinâmico. Diferentes proporções de taxas defluxo podem ocorrer, impedindo que se obtenha a formulação de produtodesejada. Caso não seja obtida a formulação desejada, o produto é desper-diçado. Além disso, o tempo de permanência que é freqüentemente neces-sário para se obter a misturação e a dispersão axial dos materiais requerenergia e pode ser de difícil obtenção com as múltiplas adições de materiaisminoritários.

O aparelho 10 descrito e reivindicado na presente invenção po-de usar um misturador em linha. Para uso na presente invenção, um "mistu-rador em linha" refere-se a um dispositivo misturador que não imputa estag-nação de fluxo em macroescala, ou impede a ocorrência de um fluxo contí-nuo através de uma porção do aparelho 10 que tem o dito misturador emlinha. Um tipo não-limitador de misturador em linha é, por exemplo, um mis-turador do tipo ultrassônico ou de cavitação. Um sistema desse tipo é o sis-tema de homogeneização Sonolator, disponível junto à Sonic Corporation deStratford1 CT, EUA. Um outro tipo não-limitador de misturador em linha é ummisturador estático conforme conhecido na técnica e apresentado na paten-te U.S. N0 6.186.193 B1, concedida a Phallen et al. em 13 de fevereiro de2001, e nas Patentes U.S. n° 6.550.960 B2, concedida a Catalfamo et al. em22 de abril de 2003, 6.740.281 B2, concedida a Pinyayev et al. em 25 demaio de 2004, 6.743.006 B2, concedida a Jaffer et al. em 1 de junho de2004, e 6.793.192 B2, concedida a Verbrugge em 21 de setembro de 2004,cedidas à mesma requerente. Além disso, caso se deseje, os misturadoresestáticos ou outros misturadores em linha podem ser dispostos em, ou com,um ou mais dos tubos de entrada 14A, ou a montante da região de conflu-ência 12. Adicionalmente, os tanques de compensação podem ser usadospara proporcionar um fluxo mais constante para materiais combinados peloaparelho 10 e o método descritos e reivindicados na presente invenção. Adi-cional ou alternativamente, pode ser utilizado um retificador de fluxo tipoZanker.

Os materiais majoritários e/ou minoritários podem compreenderum fluido, tipicamente um líquido, embora sejam contemplados materiaismajoritários e minoritários gasosos. Os líquidos incluem suspensões, emul-sões, pastas fluidas, materiais aquosos e não-aquosos, materiais puros eblendas de materiais, entre outros, todos estando em um estado líquido damatéria.

Opcionalmente, ao menos um dos materiais majoritários e umou mais dos materiais minoritários pode compreender um sólido, como umasubstância granular ou particulada. Os materiais granulares ou particuladospodem ser adicionados de qualquer maneira conhecida, incluindo, mas nãose limitando àquelas apresentadas na patente U.S. n° 6.712.496 B2, conce-dida em 30 de março de 2004 a Kressin et al, e cedida à mesma requerente.

Embora a invenção seja descrita abaixo em termos exemplarese não-limitadores de bombas 20 e servomotores, a invenção não é limitadapor esse conceito e pode usar qualquer força motora ou meios similares pa-ra o fornecimento dos materiais majoritários e minoritários. Para uso na pre-sente invenção, o termo "força motora" refere-se a qualquer força usada pa-ra fornecer energia que, por sua vez, é usada para fornecer materiais à regi-ão de confluência 12, e podem incluir, sem limitação, motores elétricos, ali-mentadores por gravidade, alimentadores manuais, alimentadores hidráuli-cos, alimentadores pneumáticos, etc.

Os pelo menos um material majoritário e/ou pelo menos um ma-terial minoritário podem ser fornecidos a partir de um depósito alimentador,um tanque, um reservatório, uma bomba 20, como uma bomba de desloca-mento positivo 20, ou outro suprimento ou fonte para a tubulação, bem co-mo outros dispositivos de fornecimento, conforme são conhecidos na técni-ca, os quais proporcionem a desejada precisão para a dosagem desses ma-teriais. Os materiais majoritários e/ou os materiais minoritários podem serfornecidos por meio de uma bomba 20, um alimentador auger ou quaisqueroutros meios adequados.

O aparelho 10 para fornecimento dos materiais majoritários e/ouminoritários pode compreender uma pluralidade de bombas de deslocamen-to positivo 20. Cada bomba 20 pode ser acionada por um motor associado,como um motor de CA ou um servomotor. Cada servomotor pode ser dedi-cado a uma única bomba 20 ou, opcionalmente, pode acionar múltiplasbombas 20. Essa disposição elimina a necessidade de se usar válvulas decontrole de fluxo, medidores de fluxo e laços de retroalimentação para con-trole de fluxo associados, conforme usado na técnica anterior.

Para uso na presente invenção, "válvula de controle de fluxo"refere-se a uma válvula usada quantitativamente para permitir que umaquantidade ou taxa de fluxo específica de material passe por ali, sendo usa-da para modular a taxa de fluxo real. Uma válvula de controle de fluxo nãoinclui uma válvula liga-desliga, que permite o processo de acordo com apresente invenção a iniciar ou parar qualitativamente.

Com referência à figura 9, é ilustrado um laço de retroalimenta-ção para controle de fluxo de acordo com a técnica anterior. Um laço de re-troalimentação para controle de fluxo compara um ponto de ajuste da taxade fluxo, ou sinal de comando, a uma taxa de fluxo medida. É realizada umasubtração para determinar um erro. O erro é, por sua vez, usado para ajus-tar ou corrigir o controle de acionamento da velocidade. O controle de acio-namento da velocidade está associado a um motor conectado de modo ope-racional à bomba 20, a partir da qual é medida a taxa de fluxo real. Essesistema tem a desvantagem de que a resposta do mesmo pode ser ditada econstrita pela precisão e pelo tempo de resposta do medidor de fluxo.

Com referência à figura 10, é mostrado um laço de controle domotor exemplar e não-limitador, de acordo com a presente invenção. Essetipo de laço de controle do motor pode ou não compreender ao menos umdentre um laço de pré-alimentação e/ou um laço de retroinformação, desdeque o sistema de controle não tenha um ganho equivalente a zero no contro-le de posição ou no controle de velocidade, caso não sejam usados os laçosde pré-alimentação adequados.

Caso se deseje, o laço de controle do motor pode compreenderlaços de controle aninhados. O mais interno desses laços pode ser um laçode retroinformação para controle de torque, o qual é mostrado como umaúnica caixa alterando a escala tanto do torque como da corrente. Um co-mando de torque é inserido no controle de torque. O controle de torque con-verte o comando de torque em um comando de corrente equivalente, o qualé inserido no controlador de corrente para o motor. O controlador de corren-te, por sua vez, fornece um sinal de retroalimentação da corrente ao contro-le de corrente. No entanto, pode ser utilizado um controle de torque reco-nhecendo-se que há uma relação matemática entre torque e corrente, a qualpode ser determinada mediante o uso de um escalonador. O laço para con-trole de torque pode estar circundado por um laço de retroinformação paracontrole de velocidade que, por sua vez, pode estar circundado por um laçode retroinformação para controle de posição. O laço de retroinformação paracontrole de velocidade, o laço de retroinformação para controle de posiçãoe/ou uma trajetória de pré-alimentação para velocidade e/ou aceleração sãocaracterísticas opcionais para a presente invenção. Os laços de pré-alimentação para velocidade e aceleração podem usar os respectivos ga-nhos Kvff e Kaff, conforme mostrado.

A derivada da posição do motor no que se refere ao tempo podeser tomado para resultar na velocidade do motor ou, de maneira oposta, aretroinformação de velocidade pode ser integrado no que se refere ao tempopara resultar na posição do motor. O laço de controle para a posição do mo-tor pode usar um sinal de comando para a mesma, e comparar esse pontode ajuste ou sinal de comando à retroalimentação da posição do motor paracalcular o erro de posição. Um ponto de ajuste da velocidade pode ser deri-vado do erro de posição, mediante o uso do controlador de posição.

O ponto de ajuste da velocidade pode ser comparado à veloci-dade real do motor para determinar, também, um erro de velocidade. Esseerro de velocidade pode ser usado para ajustar a velocidade real do motor,mediante o uso de técnicas conhecidas. A velocidade do motor pode, então,ser correlacionada à saída da bomba 20, conforme é conhecido na técnica.

Opcionalmente, o ponto de ajuste da posição pode ter sua deri-vada tomada no que se refere ao tempo, para resultar um uma velocidadede pré-alimentação. A velocidade de pré-alimentação pode ser inserida nocircuito somador do ponto de ajuste da velocidade, e usada em conjuntocom a saída do controle do laço de posição para gerar um sinal de comandopara o laço de velocidade. A velocidade de pré-alimentação também podeser usada sem levar em conta o sinal de controle do laço de posição, demodo a gerar o sinal de comando do laço de velocidade. Opcionalmente, avelocidade de pré-alimentação pode ter sua derivada tomada para resultarem uma aceleração de pré-alimentação. Da mesma forma, a aceleração depré-alimentação pode ser usada em conjunto com, ou sem, a saída do con-trolador do laço de velocidade para determinar o perfil de aceleração do mo-tor, o qual é proporcional ao sinal de comando de torque emitido para o mo-tor.

Os pontos de ajuste dos materiais majoritários e minoritáriospodem ser gerados como uma fração ou porcentagem de um ponto de ajus-te volumétrico ou sinal de comando principal. O ponto de ajuste volumétricoprincipal pode ser definido em termos de volume total do fluxo, taxas de flu-xo e/ou taxa de tempo das taxas de alteração de fluxo.

Embora a discussão acima se refira a um laço de controle domotor baseado na posição do motor, o versado na técnica reconhecerá quea invenção não é limitada por esse conceito. O laço de controle do motorpode estar baseado na posição, na velocidade, na aceleração, na corrente,na tensão ou no torque do motor, entre outros. Esse tipo de sistema de con-trole e método pode ser usado para definir um ponto de ajuste principal emtermos de torque/corrente, posição, velocidade, e/ou aceleração, desde quehaja uma relação direta entre fluxo e torque/corrente/posição/velocidade/aceleração, conforme ocorre na presente invenção. Os pontos de ajuste dosmateriais majoritário e minoritário podem ser inseridos nos sistemas indivi-duais de força motora sob a forma de um ponto de ajuste para posição de

comando e/ou velocidade e/ou torque.

O ponto de ajuste da posição do motor, ou sinal de comando,pode ser enviado a um ou mais servomotores. De acordo com a presenteinvenção, todos os materiais majoritários e minoritários podem ser aciona-dos em uníssono através desses servomotores, cada um dos quais podeestar acoplado a uma ou mais bombas 20. Em vez de, ou em adição a, umacombinação de bomba 20/servomotor, o versado na técnica pode usar umacionador de freqüência variável para variar a tensão fornecida a uma bom-ba 20 acionada por motor CA. Alternativa, ou adicionalmente, a saída dabomba 20 pode ser alterada mediante o uso de vários outros meios, con-forme são conhecidos na técnica. Por exemplo, para variar a saída da bom-ba 20 para um determinado motor, pode-se usar um acionador mecânico develocidade variável/ajustável, uma transmissão/caixa de câmbio com múlti-pias velocidades, e/ou um acionador hidráulico de velocidade ajustável.

Essa disposição proporciona o benefício de que as taxas de flu-xo de alguns ou todos dentre os materiais majoritários e materiais secundá-rios podem ser aumentadas ou diminuídas em uníssono, sem que se neces-site de um acionador comum ou de válvulas de controle de fluxo, proporcio-nando maior fidelidade à formulação desejada da blenda final de todos osmateriais. Portanto, caso se deseje ter uma alteração de escala, uma altera-ção em rampa tanto para acréscimo como para decréscimo, ou mesmo uminício/interrupção em uma ou mais taxas de fluxo, esse transiente pode seracomodado mais rapidamente que de acordo com a técnica anterior conhe-cida pelos inventores. Portanto, a proporção de materiais majoritários e mi-noritários permanece dentro de uma tolerância relativamente estrita da for-mulação desejada, sem perturbar ou diminuir indevidamente uma taxa defluxo que pode ser usada em quantidades de produção.

Conforme observado acima, essa disposição proporciona o be-nefício de não ser necessário ter um laço de controle monitoramento direta-mente as taxas de fluxo. Em vez disso, as taxas de fluxo para os materiaismajoritários e minoritários podem ser determinadas pelo conhecimento dascaracterísticas da bomba 20 para a viscosidade de um determinado fluido,tipo de bomba 20 e diferencial de pressão de entrada/saída. Com base emuma taxa de fluxo desejada, os algoritmos de compensação da bomba 20podem ser usados para obter uma taxa de fluxo precisa sem requerer a me-dição direta do fluxo. A medição direta do fluxo pode introduzir atrasos e im-precisões durante a resposta a transiente de alta velocidade, devido às limi-tações inerentes da instrumentação, a histerese do sistema, etc.

A bomba 20 pode ser acionada até sua velocidade de rotaçãodesejada dependendo da capacidade da mesma, inclusive do fator de desli-zamento de qualquer motor ou bomba 20, para levar em conta seu funcio-namento a menos que 100% de eficiência. Caso se deseje, o aparelho 10 eo método de acordo com a presente invenção podem monitorar torque, po-sição, velocidade e/ou aceleração do eixo do motor.

Portanto, um aparelho 10 e um método de acordo com a pre-sente invenção pode não ter um laço de retroinformação do fluxo para com-pensar pelas variações na taxa de fluxo, ou mesmo um medidor de fluxopara monitorar a adição e/ou a taxa de adição dos materiais majoritários ouminoritários individuais, por exemplo, conforme os mesmos são adicionadosà região de confluência 12. Esse tipo de sistema de controle proporciona umgrau relativamente alto de fidelidade à resposta desejada, isto é, comanda-da.

O aparelho 10 e o método, reivindicados na presente invenção,podem ser controlados por um sinal de comando conforme é conhecido natécnica. O sinal de comando pode ser considerado um ponto de ajuste di-nâmico, sendo a taxa-alvo da adição de material para cada um dos materi-ais em um determinado momento. O sinal de comando pode ser enviado deum computador, como um PLC. O sinal do PLC pode ser enviado a um sis-tema de acionamento do motor. O PLC e o sistema de acionamento podemser internos ou externos ao sistema em questão.

Caso se deseje, cada motor pode ter um controlador de aciona-mento dedicado. Os sinais de comando são enviados do computador aocontrolador de acionamento e, então, ao motor, o qual pode ser um servo-motor. É claro que o versado na técnica reconhecerá que podem ser utiliza-dos outros aparelhos 10 e meios para adição dos materiais, podendo o sinalde comando ser enviado pelo controlador a esses aparelhos 10 ou meios deadição de material. Após o recebimento do sinal de comando, o servomotoracelera ou desacelera até a velocidade de rotação específica para a bomba20, o outro aparelho 10, ou o meio de adição de material associado aomesmo. A taxa de adição de material é, desse modo, controlada a partir dosinal de comando.

Dois tipos de erro de acompanhamento podem ser consideradoscom a presente invenção. O erro de acompanhamento é a diferença entre ovalor de um sinal de comando e uma variável de processo. O primeiro é oerro de acompanhamento instantâneo, dado em volume de material transfe-rido por unidade de tempo. O erro instantâneo mede a diferença entre qual-quer variável de processo e o sinal de comando em um momento específico.

O segundo erro de acompanhamento que se pode considerar éo erro cumulativo. O erro cumulativo é a soma de cada erro instantâneo paracada material em questão ao longo de um período de tempo específico, e émedido em volume. O período de tempo em questão dependerá do compri-mento do transiente.

Com referência às figuras 3 e 4, o erro de acompanhamentomostrado é a diferença entre o sinal de comando e uma variável de proces-so da retroalimentação. Na figura 3, a variável específica do processo deretroalimentação é a taxa de fluxo real medida por um medidor de fluxo parapropósitos de realização de testes de desempenho. No entanto, de acordocom a presente invenção, um medidor de fluxo não é necessário à produçãode combinações, misturas ou blendas de materiais.

A figura 3 mostra, particularmente, o desempenho de um siste-ma de acordo com a técnica anterior. Esse sistema tinha uma tubulaçãocom um diâmetro nominal de 5,1 cm. O fluxo era controlado por uma válvulade esfera para controle de fluxo, disponível junto à Fisher Controls, uma di-visão da Emerson de St. Louis, Missouri, EUA. A válvula era controlada porum controlador Allen-Bradley ControLogix 1756-5550. O controlador passa-va sinais à válvula de controle, com base na taxa de fluxo medida. A taxa defluxo foi medida por um medidor de fluxo de massa Micro Motion CMF100ELITE com um transmissor RFT 9739, também disponível junto à Emerson.

O sistema usou água a uma pressão de aproximadamente 1 MPa (10 bar)em resposta a uma entrada escalonada. O exame da figura 3 mostra que osistema levou aproximadamente 40 segundos para atingir condições de re-gime permanente.

A figura 4 mostra a resposta teórica ideal a uma entrada escalo-nada mediante o uso de uma válvula de controle. O sinal de comando mos-tra uma entrada escalonada. A resposta é calculada de acordo com a Fór-mula g( t) = 1 - eÜT, mediante o uso de uma segunda constante de tempo(τ). Mesmo sob essas condições teóricas favoráveis, a figura 4 mostra quepodem ser necessárias aproximadamente quatro constantes de tempo, eportanto quatro segundos, neste exemplo, para atingir condições de regimepermanente.

A figura 4 mostra, também, que para uma entrada escalonada,as condições de regime permanente de acordo com a presente invençãopodem ser atingidas em menos que 0,1 segundo. O sistema de acordo coma presente invenção na figura 4 utilizou um sinal de comando a partir de umprocessador Allen Bradley ControILogix 1756-L61 comunicando-se por meiode uma placa de comunicação Sercos 1756-M16SE com um sistema de a-cionamento Allen Bradley Kinetix 6000 para o material minoritário. O materi-al minoritário, uma solução de corante, foi fornecido por uma bomba ZenithC-9000, disponível junto à Colfax Pump Group de Monroe, NC, acionada porum servomotor Allen Bradley MPF-B330P. O servomotor tinha um acionadorSercos Rack K6000 dedicado. O servomotor e a bomba 20 estavam conec-tados através de um acionador Alpha Gear SP+, disponível junto à AlphaGear da Alpha Gear Drives, Inc., de Elk Grove Village, IL.

Conforme mostrado nas figuras 3 a 4, na técnica anterior o baixoerro de acompanhamento e as proporções relativamente constantes de ma-teriais eram de difícil obtenção com uma alteração escalonada ou com umaalteração brusca em rampa. Isso se deve ao fato de que nem todas as vál-vulas, atuadores, etc., poderiam responder simultaneamente, em sincronia,e na mesma proporção durante essas condições de mudança rápida. Noentanto, com a presente invenção e a ausência de válvulas, particularmenteválvulas de controle de fluxo, os tanques de misturação dinâmicos e a histe-rese associada, entre outros, pode-se obter maior fidelidade na resposta aosinal de comando.

Um transiente que pode ser considerado é o do início do fluxo,ou do início de um comando de alteração na taxa de fluxo, até o ponto emque é obtida a operação em regime permanente. Esse tipo de transiente émostrado nas figuras 5 e 6. As figuras 5 a 6 foram geradas com um sistemade acordo com a presente invenção. Esse sistema tinha uma região de con-fluência 12 com 5,1 cm de diâmetro, horizontalmente disposta e com umaseção transversal constante. A região de confluência 12 tinha oito entradas141, cada qual com um diâmetro interno de 3 mm e dispostas sobre um diâ-metro de 1,5 cm, conforme mostrado nas figuras 1 a 2, embora apenas duasentradas 141 tenham sido utilizadas para este exemplo.

O material majoritário compreendia uma mistura de sabão líqui-do. O primeiro e o segundo materiais minoritários compreendiam duas dife-rentes soluções de corante. O material majoritário, o primeiro material mino-ritário e o segundo material minoritário foram ajustados para as proporçõesdesejadas de 98,75%, 0,75% e 0,5%, respectivamente. O sinal de comandoreal emitido ao controle do servomotor pode ser ajustado de acordo comalgoritmos de compensação conhecidos da bomba 20, para levar em contaas ineficiências e irregularidades comuns da bomba 20.

O material majoritário foi fornecido por uma bomba WaukeshaUII-060, disponível junto à SPX Corp. de Delavan, Wl, acionada por um ser-vomotor Allen Bradley MPF-B540K. Cada material minoritário foi fornecidopor uma bomba Zenith C-9000, disponível junto à Colfax Pump Group deMonroe, NC, acionada por um servomotor Allen Bradley MPF-B330P. Cadaservomotor tinha um acionador dedicado Sercos Rack K6000, e estava co-nectado através de um acionador Alpha Gear SP+, disponível junto à AlphaGear da Alpha Gear Drives1 Inc., de Elk Grove Village, IL. O sistema foi con-trolado por um processador Allen Bradley ControILogix 1756-L61 comuni-cando-se por meio de uma placa de comunicação Sercos 1756-M16SE comum sistema de acionamento Allen Bradley Ultra 3000 ou Allen Bradley Kine-tix 6000 para os materiais majoritários e minoritários, respectivamente.

Um misturador estático SMX de quatorze elementos, disponíveljunto à Sulzer, foi colocado dentro de aproximadamente um mm a partir doinício da região de confluência 12. Um misturador estático SMX de doze e-Iementos foi colocado aproximadamente 46 cm a jusante do primeiro mistu-rador estático. Os materiais foram considerados como adequadamente mis-turados após a passagem pelo segundo misturador estático.

Conforme mostrado pelas figuras 5 a 6, a presente invençãopode ser usada com transientes tendo várias diversas de fluxo crescentes,diversas taxas de fluxo decrescentes, ou com operação em regime perma-nente a diversas taxas constantes. A curva ilustrada na figura 5 pode serdividida em três segmentos geralmente distintos. O primeiro segmento dacurva é o acréscimo, em que as taxas de fluxo de cada um dos materiaisaumentam de zero para um valor predeterminado para cada material. A se-gunda porção da curva é o fluxo em regime permanente, em que as taxasde fluxo são mantidas relativamente constantes, e podem ser usadas paraquantidades de produção. A terceira porção da curva mostra o decréscimoda taxa de fluxo em regime permanente para uma taxa de fluxo menor. Ataxa de fluxo menor pode ser zero, no caso degenerado, ou pode ser umataxa de fluxo que é simplesmente menor que aquela mostrada nas outrasporções da curva. Por todas as três porções dessas curvas, é mantida subs-tancialmente constante a proporção de cada material para o total da blendade todos os materiais na alimentação.

Em uma modalidade, o sinal de comando pode ser para umtransiente ir de um fluxo nulo ou igual a zero a um sinal de 100% do fluxoem escala máxima, em um único transiente, embora possam ser utilizadastaxas de fluxo em regime permanente inferiores a 100%. O transiente podeser comandado para ocorrer em não mais que 2 segundos, não mais queum segundo, não mais que meio segundo ou menos. Durante esse tipo detransiente, de acordo com a presente invenção, cada material majoritário ouminoritário, isto é, o primeiro, o segundo, o terceiro e até o enésimo material,podem permanecer dentro de ± 10%, 5%, 3% ou 1%, ou medido como fluxoem escala máxima por todo o transiente. A porcentagem pode ter por base oerro instantâneo, descrito a seguir.

É claro que o versado na técnica reconhecerá que a invençãonão se limita a transientes com somente três diferentes taxas de fluxo. Atransição de um primeiro fluxo em regime permanente pode ser para umataxa de fluxo em regime permanente maior ou menor. As múltiplas transi-ções, tanto crescentes como decrescentes, em qualquer combinação oupadrão de períodos de tempo e rampas iguais ou desiguais, entre outros,podem ser utilizadas conforme se deseje.

De acordo com a presente invenção, pelo menos um primeiromaterial e pelo menos um segundo material ocorrem em uma proporção ge-ralmente constante, isto é, a taxas relativas de fluxo constante para a regiãode confluência 12 por todo o período de operação em regime permanente.

Da mesma forma, a proporção substancialmente constante é mantida, tam-bém, durante todos os períodos de taxa de fluxo transicional. A proporçãosubstancialmente constante é mantida tanto quando as taxas de fluxo au-mentam como quando diminuem, desde que a taxa de fluxo seja maior queum valor não-trivial próximo de zero.

Embora uma taxa de alteração linear de primeira ordem por to-das as regiões de transição esteja ilustrada nas figuras 5 a 6, a invençãonão é limitada por esse conceito. Uma taxa de alteração de segunda ordem,de terceira ordem, etc., também pode ser utilizada, desde que seja mantidaa proporção substancialmente constante. Só é necessário que as bombas20, ou as outras forças motoras, sejam controladas de modo que seja man-tida uma proporcionalidade geralmente constante. Embora a proporçãoconstante possa ser mais prontamente prevista, e mais facilmente executa-da e programada mediante o uso de uma taxa de alteração linear, o versadona técnica reconhecerá que outras opções estão disponíveis para manter aproporção constante por todas as transições.Novamente em referência aos sistemas das figuras 3 a 4, e con-forme ilustrado pela Tabela 1, que tabula os dados ilustrados na figura 4, oerro instantâneo de acordo com a técnica anterior diminui ao longo da dura-ção do transiente. No entanto, esse erro nunca atinge o valor relativamentebaixo da presente invenção dentro do período de 5 segundos ilustrado na

Tabela 1. A Tabela 1 ilustra, também, o erro cumulativo tanto para a técnicaanterior como para os sistemas da presente invenção.

Tabela 1

<table>table see original document page 23</column></row><table>

A figura 7 ilustra que o erro instantâneo pode ser aproximadopela equação exponencial de primeira ordem:

IE = A*M*exp(- t/x)

Em que IE é o erro instantâneo em volume por unidade de tempo, e

A é a magnitude da alteração do ponto de ajuste, normaliza-da para unidade para a presente invenção,

M é um coeficiente da amplitude que reduz o valor da mesmada magnitude do ponto de ajuste de unidade normalizado para qualquer va-lor de O a 1, ou de 0,1 a 1, ou de 0,2 a 1, ou de 0,3 a 1, ou de 0,4 a 1, ou de0,5 a 1, conforme se deseje,

t é o tempo instantâneo em segundos,τ é a constante de tempo em segundos.

Essa aproximação é particularmente adequada para transientesde técnica anterior durando até 1 segundo, 2 segundos, 3 segundos, 4 se-gundos e mesmo 5 segundos. Combinações ilustrativas e não-limitadoras docoeficiente, da constante de tempo e do período de tempo em questão sãoapresentadas na Tabela 2.

Tabela 2

<table>table see original document page 24</column></row><table>

A figura 7 mostra, ainda, que a presente invenção pode obterum erro instantâneo dado pelas seguintes desigualdades exemplares, em-bora possam ser utilizadas qualquer uma das combinações apresentadas na

Tabela 2 ou de outro modo.

IE < A*M*exp(- t/τ) para valores de M=O,5, τ = 1, avaliados a par-tir do tempo t=0 a 0,5*x ou, mais particularmente,

IE < A*M*exp(- t/τ) para valores de M=O,5, τ = 0,5, avaliado parat de 0 a 3,0*x ou, mais particularmente,

IE < A*M*exp(- t/τ) para valores de M=O,25, τ = 1,0, avaliado pa-ra t de 0 a 1 ,5*τ.

O erro instantâneo pode ser integrado ao longo de um períodode tempo desejado, para produzir um erro cumulativo para aquele período,de acordo com a Fórmula<formula>formula see original document page 25</formula>

Onde CE é o erro cumulativo,

t1 é o momento inicial, sendo definido como 0 para o casodegenerado, e

t2 é o final do período de tempo sob consideração.A figura 8 ilustra que o erro cumulativo de acordo com a técnicaanterior pode ser aproximado pela equação

CEk = (0,5* (IEk-i + IEk) * ΔΤ) + CEM

Onde CE é o erro cumulativo em volume,

k é o índice para o período de tempo distinto específico,ΔΤ é a amostragem e o período de tempo distintos, em se-gundos, e

IE permanece conforme anteriormente definido.

No entanto, o versado na técnica reconhecerá que o erro instan-tâneo se aproxima de zero conforme o tempo continua em direção a um flu-xo em regime permanente. Já que o erro cumulativo depende do erro instan-tâneo, o erro cumulativo não aumentará significativamente conforme o erroinstantâneo se aproxima de zero. O versado na técnica reconhecerá quequalquer combinação dos valores apresentados na Tabela 2 pode ser utili-zada com a presente invenção, de modo que a invenção não se limita àsdesigualdades acima para erro instantâneo ou erro cumulativo associado.

Caso se deseje, pode-se usar uma bomba de pistão com a pre-sente invenção. Uma bomba de pistão pode proporcionar maior versatilidadecom determinados fluidos que podem ser usados em conjunto com a pre-sente invenção, além de ter uma saída pulsante que proporciona flutuaçõesrepetidas na taxa de fluxo. Caso se deseje, pode-se programar o servomotorpara que tenha uma sobreposição negativa à real saída da bomba, de modoque as flutuações sejam amortecidas mediante o uso de carne do motor,conforme é conhecido na técnica. Isso proporciona a vantagem de não sernecessário um amortecedor no sistema, a jusante da bomba de pistão. Oamortecedor pode adicionar histerese ou outros efeitos indesejáveis, quesão evitados de acordo com a presente invenção.

É apresentada uma modalidade alternativa da invenção. Nestamodalidade, é desviada uma pequena porção, que pode ser uma porçãominoritária, do fluxo de produto. A porção desviada do produto pode ter to-dos os materiais do produto final, conforme se deseje. Alternativamente, aporção minoritária desviada pode ter um ou mais materiais ausentes.

A porção minoritária desviada do fluxo de produto pode ter pelomenos um material adicionado mediante o uso do aparelho 10 e do métodoapresentados na presente invenção. O material minoritário pode ser adicio-nado ao fluxo desviado imediatamente a montante de uma cometa ultrassô-nica, um misturador estático, etc. Essa porção do fluxo pode, então, ser u-sada como um produto intermediário ou final. Essa porção minoritária, tendoassim sido completada é, então, descarregada para dentro do recipientepara seu uso final.

A porção majoritária do fluxo pode continuar através do proces-so sem decréscimo, sem a adição posterior de um material minoritário, esem desvio. Alternativamente, materiais minoritários adicionais podem seradicionados à porção majoritária do fluxo de produto. A porção majoritáriado fluxo de produto é, então, enviada a um recipiente para seu uso final,conforme apresentado acima.

Essa disposição proporciona o benefício de que se pode obtersimultaneamente a fabricação paralela de um produto majoritário e de umproduto minoritário. Por exemplo, a porção majoritária do produto podecompreender um primeiro corante, perfume, aditivo, etc. Uma porção minori-tária do fluxo de produto, que tem menor aceitação ou que é usada menosfreqüentemente, pode ser desviada e ter um segundo corante, perfume ououtro aditivo incluído no produto final. Alternativamente, essa disposiçãoproporciona o benefício de que a porção majoritária do produto pode serproduzida sem um determinado corante, perfume, aditivo, etc., enquanto umcorante, perfume ou outro aditivo desejado é incluído no fluxo desviado doproduto minoritário, ou vice-versa. Essa disposição proporciona o benefíciode que ambos os produtos podem ser produzidos em qualquer proporçãodesejada, sem os custos de desligamento, limpeza, etc.

É claro que o versado na técnica reconhecerá que mais de umúnico fluxo de produto minoritário pode ser desviado. Múltiplos fluxos minori-tários podem ser desviados, cada qual produzindo uma quantidade relativa-mente pequena do produto final, com ou sem específicos e outros aditivos.Essa disposição proporciona flexibilidade no processo de fabricação paraprodução de uma primeira quantidade grande ou majoritária de uma misturade materiais, e uma ou mais quantidades minoritárias relativamente peque-nas, ou mesmo muito pequenas, de materiais, tudo isso sem desligar e tor-nar a limpar o aparelho 10 e os sistemas associados.

Todos os documentos citados na Descrição Detalhada da In-venção são, em sua parte relevante, aqui incorporadas por referência, e acitação de qualquer documento não deve ser interpretada como admissãode que este represente técnica anterior com respeito à presente invenção.Se algum significado ou definição de um termo deste documento escrito en-trar em conflito com algum significado ou definição do termo em um docu-mento incorporado por referência, o significado ou definição atribuída aotermo neste documento escrito terá precedência.

Embora modalidades particulares da presente invenção tenhamsido ilustradas e descritas, deve ficar evidente aos versados na técnica quevárias outras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desviedo caráter e âmbito da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindi-cações anexas todas essas alterações e modificações que se enquadramno escopo da presente invenção.

Claims (10)

1. Aparelho destinado à adição de uma combinação de materiaisa um recipiente que pode ser inserido e removido do dito aparelho, que écaracterizado pelo fato de compreender:pelo menos um suprimento para adição de pelo menos um ma-terial majoritário ao recipiente;pelo menos um suprimento para adição de pelo menos um ma-terial minoritário ao recipiente;em que o dito suprimento para o dito pelo menos um materialmajoritário e cada um dos ditos suprimentos para o dito pelo menos um ma-terial minoritário têm uma força motora associada aos mesmos, fornecendoo dito respectivo material majoritário ou minoritário, e podendo ser operadaindependentemente das ditas outras forças motoras, sendo que cada umdos ditos suprimentos está em comunicação com uma região de confluên-cia, de modo que o dito pelo menos um material majoritário e um materialminoritário possam encontrar-se a uma razão predeterminada no interior dadita região de confluência;em que a dita região de confluência compreende:uma entrada para o fornecimento de cada um dos ditos materi-ais majoritários;uma entrada para o fornecimento de cada um dos ditos materi-ais minoritários; euma saída comum para descarregar os ditos pelo menos ummaterial majoritário e pelo menos um material minoritário combinados um aooutro, da dita região de confluência e para dentro do recipiente, em quenão há quaisquer tanques de misturação, laços de retroalimen-tação para controle de fluxo ou válvulas de controle de fluxo dispostos entreos ditos suprimentos para os ditos materiais e a dita saída comum usadapara manter a dita razão predeterminada.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito pelo menos um material majoritário compreende um líqui-do, sendo o dito pelo menos um material majoritário fornecido à dita regiãode confluência por meio de uma bomba, e sendo que o dito pelo menos ummaterial minoritário compreende um líquido, sendo que o dito pelo menosum material minoritário é fornecido à dita região de confluência por umabomba, sendo que cada uma das ditas bombas para os ditos pelo menosum material majoritário e pelo menos um material minoritário é acionada porum motor associado de modo operacional às mesmas, sendo as ditas bom-bas operacionais a uma pluralidade de saídas volumétricas, e sendo que odito aparelho compreende, ainda, um laço de retroinformação para controledo motor.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de compreender uma primeira pluralidade de materiais minoritários euma pluralidade semelhante de bombas, sendo que cada uma das bombasda dita pluralidade semelhante fornece um dos ditos materiais minoritários auma determinada taxa de fluxo, funcionando independentemente das ditasoutras bombas para fornecimento dos ditos materiais minoritários, de modoque uma taxa de fluxo de um dos ditos materiais minoritários possa ser alte-rada independentemente da taxa de fluxo de outro dos ditos materiais mino-ritários, mediante o funcionamento de uma dita bomba respectiva, e com-preendendo, ainda, uma segunda pluralidade de controladores, os quais sãoiguais em número ao número de bombas para fornecimento do dito pelomenos um material majoritário e dos ditos materiais minoritários, sendo queos ditos controladores funcionam em uníssono para alterar a taxa de fluxode uma bomba respectiva, de acordo com um sinal de comando.

4. Sistema de controle, destinado ao uso na misturação de vá-rios materiais, caracterizado pelo fato de compreender:um controle de posição, o qual é estruturado para receber umponto de ajuste de posição e convertê-lo em um ponto de ajuste de veloci-dade;um controle de velocidade estruturado para receber o dito pontode ajuste da velocidade e convertê-lo em um ponto de ajuste para controledo motor; eum controle do motor estruturado para receber o dito ponto deajuste para controle do motor e convertê-lo em um sinal de comando, sendoque o dito sinal de comando governa a velocidade de um motor, sendo queo dito sistema de controle tem a funcionalidade de misturar múltiplos materi-ais a uma razão predeterminada sem medir a taxa de fluxo de qualquer umdos ditos múltiplos materiais sendo misturados na dita razão.

5. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 4, carac-terizado pelo fato de compreender, ainda, um motor para recepção do ditosinal de comando, estando o dito motor operacionalmente associado a umabomba, e sendo que o dito motor tem uma velocidade durante seu funcio-namento, compreendendo, ainda, um primeiro circuito somador, o qual re-cebe a dita velocidade do motor e o dito ponto de ajuste da velocidade, sen-do capaz de discernir um erro de velocidade entre os mesmos, sendo o ditoerro de velocidade recebível pelo dito controle de velocidade, de modo que odito controle de velocidade possa ajustar o dito ponto de ajuste para controledo motor com base no dito erro de velocidade.

6. Sistema de controle, de acordo com as reivindicações 4 ou 5,caracterizado pelo fato de compreender, ainda, um primeiro laço de pré-alimentação, o qual toma a derivada da dita posição no que se refere aotempo para, desse modo, resultar em um comando de pré-alimentação develocidade, sendo que o dito comando de pré-alimentação de velocidade e odito ponto de ajuste da velocidade podem ser recebidos por um primeiro cir-cuito somador, o qual é capaz de discernir um erro de velocidade entre osmesmos e transmitir o dito erro de velocidade ao dito controle de velocidade.

7. Método para controle da quantidade de dois ou mais materiaiscombinados um ao outro em uma proporção predeterminada, caracterizadopelo fato de compreender as etapas de:inserir um ponto de ajuste da velocidade para um controle develocidade em um motor associado de modo operacional a uma bomba;converter o dito controle de velocidade em ao menos um dentreum sinal de controle de torque ou um sinal de controle de corrente;inserir o dito ao menos um dentre o dito sinal de controle de tor-que e o dito sinal de controle de corrente para uma força motora de modo adeterminar a taxa de operação da dita força motora; sendo quenão é medida a taxa de fluxo de qualquer um dos materiais sen-do misturados para controlar a dita proporção predeterminada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de compreender, ainda, as etapas de:inserir um ponto de ajuste da posição em um controlador de po-sição;determinar o dito ponto de ajuste da velocidade a partir do ditocontrolador de posição;determinar a real posição do dito motor, e comparar a dita posi-ção real do motor a um ponto de ajuste da posição do motor para, assim,determinar um erro entre os mesmos; einserir o dito erro para o dito controle de posição.

9. Método para a combinação de dois ou mais materiais, carac-terizado pelo fato de compreender as etapas de:obter uma região de confluência para a combinação dos ditosmateriais;injetar um primeiro material na dita região de confluência a umarespectiva taxa de fluxo do primeiro material;injetar pelo menos um material adicional na dita região de con-fluência a uma respectiva taxa de fluxo do segundo material, sendo que odito primeiro material e o dito pelo menos um material adicional são combi-náveis para formar um total de material;sendo o dito primeiro material injetado por uma primeira forçamotora, sendo o dito pelo menos um material adicional injetado por umarespectiva força motora adicional independente da dita primeira força moto-ra, de modo que cada um dos dito materiais seja mantido dentro de umaproporção predeterminada em relação ao total de materiais na dita região deconfluência, de acordo com um sinal de comando,fornecer o dito sinal de comando a cada uma das ditas forçasmotoras;alterar o dito sinal de comando para cada uma das ditas forçasmotoras, de modo a alterar a taxa de fluxo de cada um dos ditos materiaispara a dita região de confluência, ao mesmo tempo em que geralmente semantém a dita proporção de cada um dos ditos respectivos materiais emrelação ao dito total, em que a dita etapa de alterar a dita taxa de fluxo decada um dos ditos materiais é realizada sem se ajustar uma válvula de con-trole de fluxo ou sem diretamente medir a dita taxa de fluxo e usar a dita ta-xa de fluxo medida no dito método de combinar os materiais, de modo amanter a dita proporção predeterminada.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de que a dita etapa de injetar o dito primeiro material e o dito pelo me-nos um material adicional na dita região de confluência compreende as eta-pas de injetar cada um dos ditos materiais a partir de uma bomba;acionando cada uma das ditas bombas a partir de um motor;enviando o dito sinal de comando a um controlador associado acada um dos ditos respectivos motores;em que essa dita etapa de alteração do dito sinal de comandocompreende a etapa de alteração do dito sinal de comando de um sinal decomando de fluxo zero para um sinal de comando de fluxo de 100% da es-cala máxima em um transiente.