BRPI0805721A2 - medidor individualizado de vazão de água para condomìnios verticais - Google Patents

Abstract

MEDIDOR INDIVIDUALIZADO DE VAZãO DE áGUA PARA CONDOMìNIOS VERTICAIS. A presente invenção refere-se a um medidor de consumo de água para uso em condomínios verticais; a esta, foi dada construção original para evitar substituição ou secionamento das tubulações existentes e serviços de alvenaria. A fig 1 mostra os detalhes construtivos do medidor que é composto por uma turbina 1 disposta no sentido transversal à passagem do fluído (água) onde o movimento do fluído provoca o movimento rotacional da turbina, um magneto 3 é fixo ao eixo da turbina 1 de tal forma que os campos magnéticos Norte e Sul sejam alternados proporcionalmente ao movimento da turbina 1, um sensor de efeito hall 4 é colocado próximo do magneto, para cada mudança no campo magnético é gerada um pulso de corrente, o total de pulsos e convertido na quantidade de fluído que passa pela turbina, um circuito eletrónico 6 composto por microcontrolador de baixo custo converte os pulsos de corrente em sinais elétricos digitais; Estes sinais digitais proporcionais a volume de fluido (água) que passa pela turbina disposta em cada ramal que alimenta a unidade habitacional serão totalizados no respectivo medidor central da unidade habitacional. O microprocessador monitora o dispositivo antifraude 9, indicando possíveis violações, o microprocessador também informa mal funcionamento dos dispositivos sensores. Como a turbina 1 é inserida pela abertura 2 da gaveta 5 do registro de entrada disponível em todo os ramais de entrada, torna-se desnecessário o secionamento da tubulação ou mesmo trabalhos de alvenaria viabilizando a medida por unidade habitacional, mesmo em edifício antigos com sistemas de aquecimento central ou com válvulas tipo Hydra. Todo o medidor e dispositivos eletrónicos são protegidos pela canopla 7 que é fixada firmemente ao registro, o sensor antifraude 9 é acionado sempre que a canopla é retirada enviando ao medidor central um aviso de violação. O Medidor central que esta localizado externamente a unidade habitacional monitora constantemente os medidores locais (localizados em cada registro de entrada de água na unidade habitacional), na falta do sinal de um dos medidores locais um sinal de alarme é acionando no medidor central.

Description

"MEDIDOR INDIVIDUALIZADO DE VAZÃO DEAGUA PARA CONDOMÍNIOS VERTICAIS"

A presente invenção refere-se a um medidor deconsumo de água para uso em condomínios verticais; a esta, foidada construção original para evitar substituição ou secionamentodas tubulações existentes e conseqüentes serviços de alvenaria.

É composta por uma turbina disposta no sentidotransversal à passagem do fluído (água) onde o movimento dofluído provoca o movimento rotacionaí da turbina, um magneto éfixo ao eixo da turbina de tal forma que os campos magnéticosNorte e Sul sejam alternados com o movimento da turbina,umsensor de efeito hall é colocado próximo do magneto, para cadamudança no campo magnético é gerada uma corrente quer variaproporciona! ao campo magnético a qual também é proporcional aquantidade de fluído que passa pela turbina, um circuito eletrônicocomposto por microcontrolador de baixo custo converte asvariações de corrente em sinais elétricos digitais; Estes sinaisdigitais proporcionais a volume de fluido que passa pelas turbinasdispostas em cada rama! que alimenta a unidade habitacional,o serão totalizados no respectivo medidor dá unidade habitacional.

O microcontrolador também monitora os dispositivosantifraude, indicando possíveis violações ou malfuncionamento dossensores.

As soluções conhecidas usam medidores de vazão padronizadosdos tipos, volumétricos ou velocimétricos associados com sensoresmagnéticos para medição da passagem de água.Para instalação destes medidores a tubulação de fornecimento deágua tem que ser secionada para que o medidor seja colocado emsérie com o fluxo de água.

Conseqüentemente, este procedimento envolve trabalhos dealvenaria com troca parcial ou total da tubulação e troca oureposição dos revestimentos já existentes.

Tendo em vista que existem muitos prédios construídos com variasprumadas de água para abastecimento das unidades habitacionaise muitos usam sistemas de descarga com válvulas tipo Hydra, e:o ainda existem prédios com sistema de aquecimento central, tornase economicamente inviável a implantação dos medidoresconvencionais e conseqüentemente a individualização do consumode água.

Como os recursos hídricos estão cada vez mais escassos, osedifícios novos já vem disponibilizando a medição de consumo deágua por unidade habitacional.

A individualização do consumo de água nas habitações.verticaistem provado ser uma forma justa e eficaz para economia dosrecursos hídricos, permitindo que cada família pague pela águao consumida e não pela média consumida em todas as unidadeshabitacionais.

A implementação de sistemas de medida de consumo de água emedifícios antigos é um requisito obrigatório pelos motivos expostosno parágrafo anterior. Como todas as entradas de água na unidade habitacional temobrigatoriamente um registro, a turbina é inserida pela abertura dagaveta do registro, disponível em todo os ramais de entrada deagua, assim torna-se desnecessário o secionamento da tubulaçãooii mesmo trabalhos de alvenaria viabilizando a medida por unidadehabitacional, mesmo em edifício antigos com válvulas tipo Hydra oucom sistema de aquecimento central.

Varias patentes relacionadas com medidores de vazão de água jáforam depositados, estes medidores são constituídas por turbinas,sensores elétricos, magnéticos ou ópticos associados com circuitos pelo medidor.

Por exemplo: a patente US Pat. N°3636767 que trata de um turbinacom magneto acoplado ao eixo da turbina e sensor tipo Hall,contudo para a introdução do mecanismo é preciso que a tubulaçãode água seja secionada, além deste fato não existe circuitos de processamento digital para monitoramento dos dispositivos anti, fraude.

Também é conhecido a patente US pat. N2 3701277 que trata deum medidor convencional ainda em uso para medida do consumode água em residenciais horizontais. Estes medidores são ainda mais difíceis de serem instalados, os trabalhos de alvenaria e osecionamento das tubulações de fornecimento de água elevam emmuito os custos de instalação e manutenção, alem da dificuldade domonitoramento e instalação de sistemas antifraude.

A patente PI0604023-3 trata de uma variação dos medidores convencionais onde foram implementados dispositivos detelemedição via rádio, toda via as dificuldades de instalação emanutenção continuam existindo.Nos casos onde as unidades habitacionais são equipadas comválvulas tipo Hydra a instalação de medidores convencionais éimpossível dada às perdas de carga intrínsecas deste tipo demedidor.

A descrição que se segue e as figuras associadas, tudo dado eexemplo não limitativo, farão compreender bem a invenção.A figura 1 apresenta um corte longitudinal do registro de água coma turbina, sensor e circuito eletrônico já instalado. A figura 2 apresenta a turbina nas suas partes, a visão explodidamostra os detalhes construtivos.

A figura 3 apresenta o sensor também em vista explodidamostrando os detalhes construtivos do sensor.

Como apresentado na figura 1, a turbina 1 associada ao magneto 3, que esta rigidamente preso ao eixo da turbina, é introduzida peloorifício 2 da gaveta 5 do registro, a turbina se aloja dentro do canoconforme mostrado na fig 1.

O sensor 4 é introduzido via um orifício previamente feito no corpodo registro, este orifício é feito com broca de 6 mm e depois e feita a rosca com macho de 5/16 polegadas, o sensor é então

rosqueado até o final, as dimensões são tais que o sensor ficardistante do magneto 3 de 1 a 2 milímetros.

O sensor 4 é conectado ao circuito eletrônico 6, constituído por umamplificador LM358 e um microcontrolador PIC 12C509A e o sensor antifraude 9 que também esta conectado ao microcontrolador, esteé uma chave tipo microswitch que é comprimida pela canopla 7 queenvolve e protege todo os elementos do dispositivo de medição.Caso a canopla seja removida a chave microswitch é acionada, omicrocontrolador envia um aviso ao medidor central que houveviolação do dispositivo de medição. Um alarme visual é acionado nomedidor central da respectiva unidade habitacional.

O circuito eletrônico é rigidamente montado no corpo do registropela abraçadeira 8.

No protótipo foram usados 3 tipos diferentes de sensores 4, umóptico, um eletromagnético e um de efeito Hall, todos apresentaramboa performance, sendo escolhido o sensor de efeito Hall por ter maior robustez e facilidade de montagem.

A figura 2 apresenta detalhes de construção da turbina, esta émontada dentro de um anel de latão 4 com diâmetro externo de.18.0 mm +/-0.2mm (diâmetro padrão tubulação 3A de polegada),fechada em ambos os lados por discos 1 e 5 que são de cobre ou latão, estes discos tem um orifício central 7onde o eixo 2 da turbina• 3 é fixado, no protótipo foram usadas buchas de teflon eposteriormente substituídas por buchas de vidro 9 que sãomontadas diretamente nos discos 1 e 2, a turbina 3 pode ser feitade nylon, cobre latão ou plástico dependendo da aplicação, por exemplo: quando a medida é em tubulação de água quente turbinasde cobre ou latão são mais apropriadas, no protótipo foram usadasturbinas de cobre por facilidades na construção e testes.Nos discos 1 e 5 também são feitos orifícios 8 com área igual a 40mm2 para passagem da água que vai impulsionar a turbina 3.

E finalmente o magneto 6 é rigidamente ligado ao eixo 2 quetambém esta ligado rigidamente a turbina 3, assim para cadarevojução da turbina 3 o magneto também dará uma volta completaalternado o campo magnético Norte Sul para cada volta.A figura 3 mostra em detalhes o sensor tipo Hall, que é constituídopor 3 partes a seguir, corpo de latão 1 com rosca de 5/16, placa de .circuito impresso de fibra de vidro 2 onde o sensor de efeito hall 3 émontado, os terminais 4 são ligados ao circuito 9 já descrito na fig 1.No protótipo foram experimentados 3 materiais diferentes no corpo1 do sensor, alumínio, latãp e nylon, todos apresentaram boaperformance, foi dada preferência pelo latão por facilidades construtivas.

O sensor de efeito hall modelo CYD3141E foi usado como sensorHall no protótipo

A figura 4 mostra os circuito elétrico onde a corrente do sensor hallem pulsos digitais pelo microcontrolador 2. O sensor antifraude 3esta conectado ao microprocessador o qual monitora o estado dosensor antifraude 3, mudanças no estado do sensor antifraude 3, são enviadas para o medidor central, via o amplificador 4 o qual faza interface entre os sinais gerados pelo microcontrolador 2 e o medidor Central. O microcontrolador 2 mantém comunicação

constante com o medidor central. Na falta do sinal o medidor centralrespectivo a unidade habitacional indica qual o sensor que estaapresentando mal funcinamento.

O circuito da fig 4 é alimentado via conector 5 por uma tensão continua de 12 Vdc, esta tensão é gerada no medidor central edistribuída para todos os medidores locais. Em cada medidorcentral existe uma fonte alimentada pela rede elétrica de 110/220VAC e em caso de interrupção no fornecimento de energia elétrica,a alimentação é provida por uma bateria de 12Vdc instalada juntoao medidor.

A figura 5 mostra um caso onde temos três prumadas 9,10 e 11 de descida e, portanto três pontos de entrada na unidade habitacionalonde foram instalados os medidores 6,7 e 8.Os condutores elétricos 1, 2 e 3 levam alimentação de 12 Vdc e ossinais de comunicação entre o medidor central e os medidoreslocais 6,7 e 8, os sinais digitais são a indicação de consumo de cada um dos ramais de abastecimento da unidade habitacional9,10,11; Assim o medidor central 4 totaliza o consumo de cadaramal indicando no mostrador 12 o total consumido pela unidadehabitacional.

O medidor central 4 também indica com um alarme luminoso 5 um mal funcionamento.ou possível fraude de um ou mais medidores 6,7 e 8, esta informação é fornecida por cada ponto de medidaconforme descrito nas figuras 1,2 e 3.

Claims (5)

1. "Medidor individualizado de vazão para condomínioverticais" composto por uma turbina que é introduzida pelo orifício da gaveta do registro localizado nas prumadas de abastecimento de águade cada unidade habitacional e que por isto não necessita osecionamento da tubulação de fornecimento de água e conseqüentestrabalhos de alvenaria, caracteriza-se pela turbina construída em latãoou cobre, sensor de efeito hall e circuito microcontrolador os quais em conjunto registram o consumo de água de cada unidade habitacional.Também acoplado aò registro, temos o detector de fraude etransmissor de dados de consumo para a unidade central. Na unidadecentra! temos a fonte de alimentação e bateria auxiliar de 12 VDC quena falta de energia elétrica, mantém todos os dispositivos funcionando e registrando o consumo de água de cada unidade.

2. De acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato deque a turbina e corpo são feitos de cobre ou iatão,que também podemser de plástico,e também poder ser de poliestirenos, teflon ou PVCdependendo somente da aplicação.

3. De acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato deque o sensor é do tipo efeito Hall, e também pode ser do tipoeletromagnético ou óptico.

4. De acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato domicrocontrolador ser do tipo 12C509A, ou qualquer outromicrocontrolador ou microprocessador pode ser usado.

5. De acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato deque todos os dispositivos medidores são protegidos contra umidadepor verniz ou outro material impermeabilizante.