ES2345581T3 - Procedimiento y aparato para medir la evaporacion. - Google Patents
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Abstract
ESTA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO Y A UN APARATO DE MEDIDA DE LA EVAPORACION. EN ESTE PROCEDIMIENTO, LAS TEMPERATURAS (T K , T M , T) SE DETERMINAN PARA UNA P IEZA DE COMPARACION (6) BASICAMENTE EN EL ESTADO DE NO EVAPORACION, PARA UNA PIEZA DE COMPARACION (8) BASICAMENTE EN EL ESTADO DE EVAPORACION Y PARA EL OBJETO MEDIDO (1) SEGUN UNA COMPARACION ENTRE LOS VALORES DE TEMPERATURA OBTENIDOS (T K , T M , T) SE DETERMINA EL INDICE (N) DE EVAPORACION EN FUNCION DE LA CANTIDAD DE LIQUIDO EVAPORADA.
Description
Procedimiento y aparato para medir la
evaporación.
La presente invención versa acerca de un
procedimiento para definir la evaporación y, en particular, acerca
de un procedimiento para evaluar la cantidad de evaporación,
incluyendo las etapas de: medir la temperatura de la superficie de
una pieza de comparación en un estado sustancialmente de no
evaporación, medir la temperatura de la superficie de una pieza de
comparación en evaporación, medir la temperatura del objeto medido,
y calcular un parámetro de evaporación por medio de una comparación
mutua entre los valores obtenidos de temperatura. La presente
invención versa adicionalmente acerca de una disposición para medir
la evaporación de un objeto que va a ser evaluado, incluyendo dicha
disposición una primera pieza de comparación en un estado
sustancialmente de no evaporación, una segunda pieza de comparación
en evaporación, medios para medir las temperaturas de dicho objeto
y dichas piezas, y medios para comparar los valores obtenidos de
temperatura y para derivar un parámetro de evaporación en base a
dicha comparación.
La medición de la evaporación es importante en
muchos campos distintos, tal como en conexión con diversas
investigaciones acerca de la fisiología de las plantas o en sectores
industriales que tratan con la evaporación, tal como distintos
sectores en las industrias de transformación, de ingeniería química
y papelera.
Los procedimientos anteriores han incluido, por
ejemplo, cuando se medía la evaporación de las superficies de las
hojas de plantas, el uso de dispositivos electrónicos de medición de
la evaporación, que requieren un denominado dispositivo de medición
de filtro pasante. Tal dispositivo de medición de filtro pasante
está fijado manualmente a la superficie de una hoja. El dispositivo
de medición de filtro pasante crea un espacio hermético, que
contiene un gas, cuya humedad se mide con hidrómetros electrónicos
per se conocidos en la técnica, y esta medición proporciona
la cantidad de evaporación.
El punto débil de esta solución es que ha sido,
no obstante, problemática y ha llevado mucho tiempo llevarla a cabo
y también que el equipo requerido ha sido complejo y caro. No ha
sido posible medir la evaporación sin tocar ni/o cubrir el objeto.
Tocarlo y/o cubrirlo perjudica en la mayoría de los casos, al menos
en alguna medida, a la evaporación natural del objeto medido, lo
que puede tener como resultado imprecisiones en los resultados
obtenidos de medición, lo que hace que este procedimiento sea poco
fiable. Es problemático llevar a cabo la fijación del filtro
pasante y, por lo tanto, también la medición. Este es especialmente
el caso con las hojas frágiles de las plantas u otros objetos
similares que toleran mal un peso u objetos con una superficie
irregular. En algunos casos también sería importante obtener una
superficie esencialmente grande de medición, lo que no ha sido
posible con las prácticas anteriores de la
técnica.
técnica.
La patente US nº 4.599.889 da a conocer un
aparato para medir la evapotranspiración de una cubierta vegetal,
incluyendo dicho aparato un conjunto de terminales al igual que
medios para calcular la evapotranspiración mediante la aplicación
de la relación de Boven.
El objetivo de la presente invención es eliminar
las desventajas de la técnica anterior y proporcionar una solución
innovadora para definir la cantidad de evaporación. La solución de
la invención proporciona un procedimiento y un dispositivo para
medir la cantidad de evaporación, dispositivo que es fácil de
utilizar, rápido, fiable y adaptable a varias tareas distintas de
definir las cantidades de evaporación.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para llevar a
cabo ese procedimiento, que permiten definir la cantidad de
evaporación sin tocar ni/o cubrir la superficie del objeto
medido.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un procedimiento y un equipo para llevar a cabo el
procedimiento, en el que la situación de la medición es
esencialmente estable y el número de variables es tan bajo como
resulta posible.
Un objetivo adicional de la presente invención
es un procedimiento y un dispositivo para medir las cantidades de
evaporación en superficies esencialmente grandes.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar adicionalmente un procedimiento y medios para llevar a
cabo el procedimiento, con el que se puede presentar el resultado de
la medición en la unidad deseada, indicando la cantidad de
evaporación.
La invención está basada en la comprensión de
que la cantidad de evaporación puede definirse al comparar las
temperaturas de evaporación de objetos en distintos estados, es
decir, al utilizar la dependencia física entre la temperatura de
evaporación y la cantidad de evaporación, según la cual una
superficie de la que se evapora el líquido se vuelve más fría en
proporción a la cantidad de evaporación.
Más precisamente, el procedimiento según la
presente invención está definido en la reivindicación 1 adjunta. La
disposición según la presente invención está definida en la
reivindicación 4 adjunta.
Por lo tanto, el procedimiento según la presente
invención está caracterizado porque la medición de la temperatura
del objeto se lleva a cabo sin tocar la superficie del objeto medido
y por las etapas adicionales de seleccionar dichas piezas (6, 8) de
comparación para que tengan características físicas similares, en
comparación con dicho objeto medido (1), disponiendo dichas piezas
(6, 8) de comparación para que estén situadas en el mismo entorno
que dicho objeto medido (1), y, adicionalmente, al calcular un
índice (n) de evaporación en base a una división de una diferencia
de temperatura entre la pieza (8) de comparación en evaporación y el
objeto medido (1) por una diferencia de temperatura entre la pieza
(8) de comparación en evaporación y la pieza (6) de comparación en
el estado de no evapora-
ción.
ción.
En consecuencia, la disposición conforme a la
presente invención está caracterizada porque el objeto que va
a ser evaluado al igual que las piezas de comparación están
adaptados para estar situados en el mismo entorno y para que tengan
características físicas similares, llevándose a cabo dicha medición
de la temperatura sin tocar la superficie de dicho objeto y porque
dichos medios para comparar dichos valores están adaptados para
calcular el índice de evaporación de la fórmula n = (T -
T_{m})/(T_{k} - T_{m}).
Según la presente invención el procedimiento
incluye la etapa de definir o medir la temperatura de la superficie
de tres piezas u objetos situados en el mismo entorno de medición.
Las piezas medidas consisten en una pieza, cuya cantidad de
evaporación tiene que ser definida, y al menos dos piezas especiales
de comparación, cuyas características físicas se corresponden
esencialmente con las características físicas de la pieza
medida.
Una de las piezas de comparación se encuentra
esencialmente en un denominado estado de no evaporación o está
seco. Se denominará a esta pieza más adelante como el control seco.
Otra pieza de comparación se encuentra en un estado esencialmente
en evaporación o contiene una gran cantidad del líquido que va a ser
evaporado o está saturado con el mismo. Se denominará a esta pieza
a continuación como el control mojado. Según una realización
preferente también se mide la cantidad de unidad evaporada de
líquido/tiempo por este control mojado en el entorno de medición en
cuestión a no ser que se conozca, si no, con una precisión
suficiente. Con la ayuda de dichos controles se puede estabilizar
la situación de medición en relación al entorno, dado que los tres
objetos medidos están situados en exactamente el mismo entorno. Se
puede obtener una situación especialmente estable al llevar a cabo
las mediciones esencialmente de forma simultánea.
Se comparan los valores obtenidos de temperatura
entre sí y se define un factor dependiente de la cantidad de
evaporación o el denominado índice de evaporación por su relación.
Por medio de esto es posible definir la cantidad de líquido
evaporado por la pieza medida, por ejemplo, como un valor de unidad
de cantidad/área de la superficie, tal como mlcm^{-2}. El valor
obtenido está basado en un fenómeno físico según el cual una
superficie que evapora líquido se vuelve más fría en relación a la
cantidad de evaporación/masa.
Según una realización preferente también se mide
la cantidad de líquido evaporado por el control mojado por unidad
de tiempo, a no ser que se conozca, si no, con una precisión
suficiente. La medición se puede llevar a cabo, por ejemplo, al
pesar la pérdida de peso por unidad de tiempo o al medir el consumo
de la cantidad de líquido que va a ser evaporada.
Según la presente invención, la medición de la
temperatura se lleva a cabo sin tocar la superficie de la pieza
medida, por ejemplo, por medio de una cámara de ondas térmicas
adecuada o por medio de un haz infrarrojo de medición. También se
puede llevar a cabo la medición de áreas especialmente grandes, tal
como áreas de tierra relativamente grandes, por medio de
cartografía por satélite.
Preferentemente, las operaciones de comparación
y de cálculo según la presente invención se llevan a cabo con
equipos adecuados de registro de datos y de procesamiento de datos,
tal como un microprocesador. Un ejemplo es un microordenador y se
considera un microordenador portátil un medio especialmente
ventajoso para este fin.
Se obtienen ventajas extraordinarias con la
presente invención. La medición de la cantidad de evaporación puede
llevarse a cabo de forma rápida y fiable en un entorno estabilizado
de forma adecuada según la presente invención con un equipo y un
procedimiento sencillos per se. La medición se lleva a cabo
sin la necesidad de tocar la superficie de la pieza medida. Se
pueden medir varios objetos de forma simultánea. Se pueden aplicar
el mismo procedimiento y equipo a diversos tipos de mediciones de
evaporación en diversos tipos de entornos.
A continuación se describirán otros objetivos y
ventajas de la presente invención a modo de un ejemplo con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que similares caracteres
de referencia en la totalidad de las diversas figuras hacen
referencia a características similares. Se debería comprender que no
se pretende que la siguiente descripción de un ejemplo de la
presente invención limite la invención a las formas específicas
presentadas en relación con esto, sino que se contempla más bien
que la presente invención abarque todas las modificaciones,
similitudes y alternativas que están incluidas en las
reivindicaciones adjuntas. También se hace notar en el presente
documento que con la expresión objeto medido se quiere decir que
para todos los referidos artículos, objetos, piezas, superficies,
etc. relacionados existe una necesidad para determinar la cantidad
de líquido que evaporan.
La Figura presenta una vista esquemática
simplificada de una realización de la presente invención.
\newpage
La Figura presenta el objeto medido 1, la
temperatura de la superficie en la superficie 2 del cual es T.
Además, se presentan una pieza de comparación definida en lo
sucesivo como control seco 6 y una pieza de comparación definida en
lo sucesivo como control mojado 8, cuyas temperaturas de superficie
son T_{k} y T_{m}, respectivamente.
El equipo 10 de medición rodeado por una línea
discontinua está equipado con medios 12 de termometría que en este
ejemplo consisten en un termómetro 13 de infrarrojos de onda larga
de medición puntual, un espejo amovible o girable 14 y un motor
repetidor 15. Se obtiene un giro esencialmente rápido del espejo
utilizando el motor 15, de forma que el aparato 13 de medición
puede leer las temperaturas de las superficies de los tres objetos
1, 6, 8 en un periodo esencialmente breve de tiempo por medio del
espejo 14. No obstante, se debe hacer notar que los medios 12 de
termometría pueden tener otro diseño, tal como una cámara de ondas
térmicas o un detector de temperatura y que el espejo 14 y el motor
repetidor 15 no son necesarios de ninguna manera para la
realización de la presente invención. Además, puede ser necesario
crear una disposición adecuada para observar las temperaturas de
fondo/la temperatura del entorno para mejorar adicionalmente la
precisión de la medición.
La Figura presenta también medios 18 para medir
la cantidad de líquido evaporado por el control mojado 8. En el
ejemplo los medios 18 consisten en un equipo 19 para pesar, de forma
que se obtiene la cantidad de líquido evaporado como una
disminución del peso por unidad de tiempo. De forma alternativa, se
puede medir el consumo de la cantidad de líquido evaporado por el
control mojado 8. Si se necesita, se puede preparar el control
mojado 8 por ejemplo en un laboratorio o puede hacerse de forma
industrial, de forma que se puede utilizar fácilmente cualquier
procedimiento o medios conocidos para medir la evaporación, como
medios 18 de medición para el líquido evaporado.
Todos los medios de equipo 10, tal como los
medios 12 de termometría y los medios 18 de medición de la
evaporación están conectados de forma operativa a un procesador 16
de datos, por ejemplo con cables conductores 20. Preferentemente,
el procesador 16 de datos tiene forma de un microordenador, y aún
más preferentemente en forma de un microordenador portátil. El
procesador 16 incluye un algoritmo adecuado para recoger y comparar
los valores recibidos de temperatura T, T_{m}, T_{k} y para
recibir otros parámetros, tal como la información acerca de la
cantidad de líquido evaporado por el control mojado 8. El
dispositivo 16 está adaptado para generar a partir de los valores
recibidos un resultado que da la relación del líquido evaporado por
el objeto medido 1 en relación a los controles, es decir, lo que se
denomina índice de evaporación. Después de esto, se puede convertir
la cantidad de líquido evaporado por el objeto 1 con el procesador
16 para ser presentada, por ejemplo, como una unidad de volumen por
área de la superficie y/o por tiempo.
El control mojado 8 saturado de líquido tiene
una evaporación máxima y el control seco 6 tiene una evaporación
mínima y, en consecuencia, la temperatura T_{m} del control 8 se
corresponde con la mínima y la temperatura T_{k} del control 6 se
corresponde con la máxima temperatura posible que se puede conseguir
en la atmósfera en cuestión. El objeto 1 medido en evaporación se
asienta, debido a las razones físicas mencionadas anteriormente,
por su temperatura T, entre estas, o es igual a una de ellas. La
temperatura del objeto medido 1 es proporcional a la cantidad de su
evaporación en un estado correspondiente. Por lo tanto, también las
temperaturas de los tres (o más) objetos similares físicamente en
el mismo entorno están correlacionadas con las cantidades de
evaporación de estos objetos. Esta proporcionalidad se puede
describir por medio de una relación o el índice n de evaporación,
que es entre 0-1 (o 0-100%), en cuyo
caso la evaporación completa recibe el valor de 1 (o del 100%) y la
no evaporación completa recibe el valor de 0 (o del 0%).
Se puede derivar la cantidad evaporada a partir
de las temperaturas medidas. Se puede obtener el índice n de
evaporación que describe la cantidad relativa como sigue:
en la
que:
T_{k} = la temperatura del control seco
T_{m} = la temperatura del control mojado
T = la temperatura medida del objeto
n = el índice (la relación) de evaporación.
La cifra n del índice obtenida está siempre
entre 0... 1, cuando, como se ha mostrado anteriormente, con el
valor n = 0 no hay evaporación en el objeto y con el valor n = 1 hay
una evaporación completa en el objeto o la evaporación del objeto 1
es completamente igual a la evaporación del control mojado 8
saturado de líquido.
La cantidad exacta de evaporación por unidad de
área de la superficie del control mojado 8 es conocida, por
ejemplo, como un valor de ml/min/cm^{2}. Esta cantidad conocida o
medida de evaporación del control mojado 8 se multiplica por el
índice obtenido n de evaporación, de forma que se obtiene el valor
exacto para la evaporación por unidad de área de la superficie y/o
de tiempo del objeto 1 y se puede escribir la fórmula como
sigue:
en la
que:
S_{m} = el consumo de líquido por el control
mojado por unidad de tiempo/área de la superficie
H = la evaporación del objeto por unidad de área
de la superficie y de tiempo, por ejemplo ml/cm^{2}/s.
Al ajustar el procesador 16, de forma que lleve
a cabo de forma automática las etapas mencionadas anteriormente, se
obtendrá como resultado el valor de la cantidad de evaporación en la
forma deseada. Se debe notificar que la cantidad obtenida de
evaporación puede darse como un valor de cualquier sistema y/o
unidad de medición o puede ser transformada en el mismo después de
que se haya generado el valor n. Además, se debe comprender que
ciertas condiciones pueden requerir ciertos factores de corrección,
pero su adición a las anteriores fórmulas no alterará el espíritu
de la presente invención.
A continuación, para aclarar adicionalmente la
idea general y las ventajas de la presente invención, se describirá
una realización de la invención que utiliza la cámara infrarroja de
onda larga.
Es difícil medir las temperaturas de la
superficie de varios objetos con los procedimientos de la técnica
anterior de tal forma que se puedan controlar y calibrar distintos
objetos entre sí. Cuando se mide con una cámara o haz infrarrojos
es difícil obtener la temperatura real exacta de la superficie. Con
el procedimiento de la invención, es sencillo medir las diferencias
relativas de la temperatura y se pueden obtener estas diferencias
con una precisión elevada y de varios objetos distintos de forma
simultánea, si es necesario.
Por lo tanto, el sistema de medición basado en
infrarrojos se aplica bien a la implementación de la presente
invención. Se pueden colocar varios objetos distintos en la imagen
de la cámara infrarroja y/o se puede controlar la imagen o el haz
con espejos (véase la figura). Se pueden ver tanto los controles
como el objeto medido en la misma imagen. Dado que en este
procedimiento solo es necesario medir las diferencias relativas de
temperatura, proporciona una relación exacta que a su vez da el
valor exacto para la evaporación del objeto medido.
Por lo tanto, las diferencias de temperatura
debidas a la calibración de la cámara, etc. no afectarán al
resultado de la medición, dado que como resultado el procedimiento
proporciona el valor relativo para los objetos en el mismo estado y
con características físicas correspondientes.
Por lo tanto, con la presente invención se han
obtenido un equipo y un procedimiento que mejoran esencialmente la
medición de la cantidad de evaporación. La solución de la invención
es sencilla y económica de realizar, pero proporciona resultados
fiables de medición para distintos objetos que están siendo
medidos.
Se debe hacer notar que los ejemplos de las
realizaciones de la invención presentados anteriormente no limitan
el alcance de protección de la invención presentada en las
reivindicaciones. Con la ayuda de la anterior explicación y de los
dibujos es evidente para una persona con nivel normal de dominio de
la técnica que se puede utilizar el procedimiento y el dispositivo
de la invención, por ejemplo, para una medición simultánea de varios
objetos. En este caso, se pueden utilizar controles comunes o se
pueden ajustar los controles por separado para cada objeto medido,
pero se pueden seguir midiendo todos los objetos y los controles con
un equipo y esencialmente de forma simultánea. Además, puede haber
más controles que dos/el objeto medido. La información obtenida del
equipo 10 también se puede utilizar de otras formas distintas a un
valor numérico. En este caso, por ejemplo, en procesos y en
dispositivos industriales proporcionará la base para un control
automático de un aparato accionador conectado de forma operativa al
equipo 10, de forma que se pueden cambiar sus parámetros de la
forma deseada en proporción a la información obtenida acerca de la
cantidad de evaporación.
Claims (8)
1. Un procedimiento para medir la evaporación,
procedimiento que comprende las etapas de:
- medir la temperatura (T_{k}) de la superficie de una pieza (6) de comparación en un estado sustancialmente de no evaporación,
- medir la temperatura (T_{m}) de la superficie de una pieza (8) de comparación en evaporación,
- medir la temperatura (T) de la superficie de un objeto medido (1), y
- calcular un parámetro de evaporación por medio de una comparación mutua entre los valores obtenidos (T_{k}, T_{m}, T) de temperatura,
- en el que la medición de la temperatura (T) del objeto (1) se lleva a cabo sin tocar la superficie (2) del objeto medido (1) y las etapas adicionales de
- seleccionar dichas piezas (6, 8) de comparación para que tengan características físicas similares en comparación con dicho objeto medido (1),
- disponer dichas piezas (6, 8) de comparación para que estén situadas en el mismo entorno que dicho objeto medido (1), y además
- calcular un índice (n) de evaporación, proporcional a la cantidad de evaporación, como la relación entre la diferencia de temperatura entre la pieza (8) de comparación en evaporación y el objeto medido (1) y la diferencia de temperatura entre la pieza (8) de comparación en evaporación y la pieza (6) de comparación en el estado de no evaporación.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha segunda pieza (8) de comparación
en evaporación está dispuesta como una pieza que contiene una gran
cantidad de líquido o como una pieza saturada de líquido y porque
también se mide la cantidad de evaporación de dicha segunda pieza
(8) de evaporación, con lo cual se derivará la cantidad evaporada
por unidad de área de la superficie del objeto (1) del índice de
evaporación y de dicha cantidad de evaporación.
3. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
medición de la temperatura se llevará a cabo esencialmente de forma
simultánea en todos los objetos medidos (1, 6, 8) situados en dicho
entorno esencialmente similar.
4. Una disposición (10) para medir la
evaporación de un objeto (1) que va a ser evaluado, disposición que
comprende:
- una primera pieza (6) de comparación en un estado sustancialmente de no evaporación,
- una segunda pieza (8) de comparación en evaporación,
- medios (12) para medir las temperaturas de las superficies de dicho objeto (1) y de dichas piezas (6, 8) de comparación, y
- medios (16) para comparar los valores obtenidos (T, T_{k}, T_{m}) de temperatura y para derivar un parámetro de evaporación en base a dicha comparación, caracterizada porque dicho objeto (1) y dichas piezas (6, 8) de comparación están dispuestas para estar situadas en el mismo entorno y para tener características físicas similares, llevándose a cabo dicha medición de la temperatura sin tocar la superficie de dicho objeto y porque dichos medios (16) para comparar dichos valores están adaptados para calcular un índice (n) de evaporación, proporcional a la cantidad de evaporación, de la fórmula n = (T - T_{m})/(T_{k} - T_{m}).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Una disposición según la reivindicación 4,
caracterizada porque dicha segunda pieza (8) de comparación
en evaporación contiene una gran cantidad de líquido que se va a
evaporar o es una pieza saturada de líquido.
6. Una disposición según la reivindicación 5 o
4, caracterizada porque la disposición comprende, además,
medios (18) para medir la cantidad de evaporación de dicha segunda
pieza (8) de comparación en evaporación, estando dispuestos dichos
medios, preferentemente, para medir el consumo de la cantidad de
líquido evaporado por la pieza (8) de comparación o para pesar su
pérdida en peso por unidad de tiempo.
7. Una disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque los medios (12)
para medir la temperatura de la superficie (2) del objeto medido
(1) están dispuestos para medir la temperatura sin tocar la
superficie (2) del objeto (1), comprendiendo estos medios de forma
ventajosa un termómetro (13) de infrarrojos o una cámara de ondas
térmicas.
8. Una disposición según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 7, caracterizada porque está dispuesta
para medir la cantidad de evaporación de varios objetos.
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