ES2693231T3 - Dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o de la degradación de un fluido, que incluye un sensor capacitivo desacoplado mecánicamente de su encapsulación - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o de la degradación de un fluido que incluye un sensor encapsulado en una carcasa perforada formada por placas planas perforadas metálicas (18, 20) separadas por dos parejas de traviesas (22a, 22b, 24a, 24b) comprendiendo dicho sensor una pareja de electrodos (6, 8) que se extienden entre dichas placas y que están unidos a las traviesas (22a, 22b, 24a, 24b) en un extremo, de manera que estén desacoplados mecánicamente de estas por unos medios de fijación elásticos formados por unas láminas de resorte (26, 28).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido, que incluye un sensor capacitivo desacoplado mecanicamente de su encapsulacion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido, en concreto, de un aceite. La invencion se refiere, en particular, a un dispositivo de este tipo que incluye un sensor capacitivo que permite la medicion de la calidad y/o de la degradacion de un aceite de fritura, directamente dispuesto en el aparato de cocinado y en el que el sensor capacitivo encapsulado en una carcasa de proteccion fijada en una zona sumergida de la cubeta del aparato de cocinado esta desacoplado mecanicamente de su encapsulacion.
Se conoce bien que los aceites alimentarios se degradan durante el cocinado, en concreto, cuando se llevan de manera repetida a unas temperaturas elevadas. Tradicionalmente, para frefr unos alimentos estos aceites se llevan a unas temperaturas del orden de 180 °C. A estas temperaturas se producen una multitud de reacciones qmmicas, tales como unas polimerizaciones, unas termooxidaciones, etc., que alteran de manera importante la calidad del aceite. La cantidad de algunos productos de las estas reacciones no debe rebasar un umbral impuesto por la legislacion, ya que mas alla de este umbral el aceite se considera como no apropiado para el consumo. Por lo tanto, es importante poder detectar este umbral de manera fiable, con el fin de sustituir el aceite desde el momento en que esto es necesario. Durante mucho tiempo este momento se ha dejado a la apreciacion de los cocineros que como continuacion a una inspeccion visual y/u olfativa determinaban si el aceite era todavfa apropiado para el consumo. Por supuesto, un metodo de este tipo es puramente subjetivo y no es, por consiguiente, fiable.
Un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un aceite de fritura se ha propuesto la patente europea EP 1 588 158 para remediar estos inconvenientes. En este dispositivo, el sensor capacitivo esta dispuesto directamente en la cubeta del aparato de cocinado, estando este sensor encapsulado en una carcasa de proteccion perforada fijada en una zona sumergida de la cubeta.
Aunque el dispositivo descrito en esta solicitud de patente funciona de manera satisfactoria, ello no quita que la medicion de capacidad en el interior de una freidora sea una operacion muy sensible. En efecto, la variacion de algunos picofaradios entre aceite nuevo y aceite usado, fuertemente influenciado por la temperatura, el agua y las impurezas no es facil de detectar. A esto se anade el funcionamiento del dispositivo en un entorno muy duro en el que el sensor capacitivo y, llegado el caso, el sensor de temperatura al que esta asociado, estan sometidos a unas temperaturas elevadas superiores a 200 °C, a unos choques cuando unos operarios poco cuidadosos golpean el sensor con los cestos que reciben los alimentos que hay que frefr.
La proteccion del sensor capacitivo y, llegado el caso, la del sensor de temperatura al que esta asociado, constituye, por lo tanto, un problema extremadamente importante que es conviene abordar para no deteriorar la precision de las mediciones y/agravar la vida util del dispositivo de medicion, ya que estas mediciones dependen directamente de ello.
Se conoce, igualmente, por un documento TESTO que lleva por tttulo "cooking oil tester with display and alarm" un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad de un aceite de cocinado portatil que comprende, en una parte superior, una carcasa que aloja un dispositivo de visualizacion asociado a una unidad electronica de control y de tratamiento y en su parte inferior un sensor capacitivo sujeto a la carcasa por medio de un tubo atravesado por unos conductores electricos que unen el sensor a la unidad electronica de control y de tratamiento. Este sensor puede estar equipado con un sencillo capuchon de proteccion amovible ngidamente fijado sobre el sensor o con un arquillo de proteccion amovible que esta colocado durante la medicion. Por lo tanto, la invencion tiene como finalidad remediar este problema proporcionando un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido definido por la reivindicacion 1 de la patente.
Por lo tanto, la invencion trata principalmente sobre el desacoplamiento entre el sensor capacitivo - relativamente fragil, ensamblado y alineado con precision - y su encapsulacion. Siendo la funcion de esta ultima proteger de la mejor manera posible el sensor en las siguientes situaciones:
En el aceite, en utilizacion normal: proteger contra los choques de los cestos permitiendo al mismo tiempo una circulacion optima del aceite, asf como de los choques debidos a cualquier otro instrumento
Fuera de cubeta para limpieza: proteccion contra las cafdas, los choques en el lavaplatos, el transporte, ...
El desacoplamiento mecanico del sensor y de su encapsulacion permite aumentar la tasa de fiabilidad (menos piezas en solicitacion), alargar la vida util del sensor y simplificar el ensamblaje. Otra ventaja reside en la separacion de las funciones de medicion y de las funciones de encapsulacion, lo que permite, por lo tanto:
- subcontratar una parte del sistema (encapsulacion) conservando al mismo tiempo el dominio de los procesos de ensamblaje del sensor.
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- aportar unas modificaciones a una o la otra de las partes sin afectar a la otra.
- simplificar una gran parte de las piezas de la encapsulacion reduciendo de manera importante las solicitaciones sobre esta y, por lo tanto, evidentemente, los costes igualmente:
- materiales: estabilidad termicas y solicitaciones mecanica de temperatura menos importantes
- tolerancias de mecanizado menos grandes, ya que la alineacion no necesita ser optima.
Otras caractensticas y ventajas de la presente invencion se pondran de manifiesto en la siguiente descripcion de un modo de realizacion preferente de un dispositivo de medicion segun la invencion, presentado a tttulo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 es una vista esquematica en corte de una cubeta de freidora en la que puede montarse un dispositivo de medicion con su sensor encapsulado segun la invencion;
- La figura 2 es una vista esquematica del sensor encapsulado del dispositivo segun la invencion
- La figura 3 es una vista esquematica en perspectiva parcialmente al cuarto del sensor encapsulado del dispositivo segun la invencion
- La figura 4 es una vista esquematica en corte del sensor encapsulado segun la invencion;
- La figura 5 es una vista esquematica en alzado del sensor segun la invencion en la que se ha omitido una placa de encapsulacion;
Haciendo referencia, en primer lugar, a la figura 1, se ve un modo de realizacion de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido, en concreto, de un aceite, designado por la referencia general 1.
Se senalara que la descripcion que sigue se hara en una aplicacion del dispositivo 1 a la medicion de la calidad y/o de la degradacion de un aceite alimentario o analogo, utilizado para frefr unos alimentos en un aparato de cocinado que comprende una cubeta 2 en la que el aceite puede calentarse tradicionalmente hasta aproximadamente 200 °C.
El dispositivo de medicion 1 comprende un sensor encapsulado 4 que incluye una pareja de electrodos 6, 8 espaciados el uno del otro y destinados a estar sumergidos en un fluido F (Figura 2), por ejemplo, el aceite de una freidora, del que se desea medir la calidad y/o la degradacion y determinar si todavfa es apropiado para emplearlo. Los electrodos 6, 8 forman con el aceite F un elemento capacitivo de medicion EFM cuya capacidad vana en funcion de la constante dielectrica del aceite. Cuando el aceite se degrada, la cantidad de compuestos polares presentes en este aumenta y conduce a un aumento de su constante dielectrica. De este modo, midiendo la evolucion de la capacidad del elemento capacitivo de medicion EFM, se puede determinar el grado de calidad y/o de degradacion del aceite. El sensor 4 y mas precisamente su elemento capacitivo EFM, es capaz, por lo tanto, de proporcionar una senal electrica de salida representativa de la constante dielectrica del aceite sobre un amplio rango de temperaturas, en particular, entre 20 °C y 200 °C. La senal electrica se trata por un circuito de tratamiento electronico 10 dispuesto en el exterior de la cubeta 2. El sensor 4 esta unido al circuito de tratamiento electronico por unos contactos electricos 4a. El sensor esta fijado, por ejemplo, de forma amovible debajo del cuerpo de calentamiento 12 por medio de un soporte de fijacion y de conexion 14 solidario con este ultimo. Tradicionalmente, el sensor 4 puede enchufarse en el soporte 14 por sus contactos electricos 4a que estan del, por ejemplo, conformada como pinzas elasticas. El soporte de fijacion y de conexion 14 esta unido al circuito electronico por medio de cables 16 protegidos, por ejemplo, en unos tubos.
Cada electrodo 6, 8 de la pareja presenta la forma de un peine que tiene una pluralidad de dientes sustancialmente paralelos entre sf y que se extienden a partir de una base. Los electrodos 6 y 8 estan dispuestos uno con respecto al otro de modo que los dientes 6a de un electrodo 6 estan anidados entre los dientes 8a del otro electrodo 8. Los dientes de los electrodos 6 y 8 estan dispuestos, de este modo, sustancialmente en un mismo plano.
Se senalara a este respecto que los electrodos 6 y 8 estan formados, por ejemplo, a partir de una misma placa plana recortada de forma adecuada, siendo la placa lo suficientemente ngida como para que los electrodos conserven su forma cuando se manipulan. En el ejemplo descrito, los electrodos estan realizados a partir de una placa de un acero alimentario (acero inoxidable austemtico de tipo 18-10 de bajo carbono) que tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 3 mm. Pueden utilizarse, igualmente, otros tipos de aceros alimentarios, por ejemplo, el Z7CN18-09, el Z3CND18- 12-02, Z6CNDT17-12 y Z7CNU16-04. La placa esta recortada por medio de un haz laser, lo que permite realizar entre los dientes de los electrodos unos entrehierros comprendidos entre 10 nm y 1 mm. Por supuesto, cuanto mas escaso es el entrehierro, mayor es la sensibilidad del elemento capacitivo. Segun una variante de realizacion, se puede considerar, igualmente, realizar unos electrodos formados por un sustrato revestido de un material conductor, por ejemplo, un sustrato revestido de una capa de oro de platino o analogo.
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Los electrodos 6 y 8 estan dispuestos en una carcasa de encapsulacion perforada. Esta carcasa esta formada por placas 18, 20 planas perforadas metalicas entre las que se extienden los electrodos 6, 8 con interposicion en los extremos de dos parejas de traviesas 22a, 22b y 24a, 24b de materia aislante entre las que los electrodos 6, 8 que forman la sonda impedimetrica estan apresados a modo de sandwich. Los electrodos 6, 8 estan fijados a las placas 18, 20 mediante las traviesas 22a, 22b en un extremo y estan guiados libres en las traviesas 24a, 24b en su extremo opuesto.
Las perforaciones de las placas 18, 20 de la encapsulacion estan dispuestas frente a la region de medicion de los electrodos 6 y 8, es decir, frente a los entrehierros definidos por los espacios entre los dientes 6a del electrodo 6 y los dientes 8a del electrodo 8. Gracias a esta configuracion, el fluido que hay que medir, en este caso concreto, el aceite, bana las dos caras de los electrodos 6 y 8 a ambos lados del plano de estos electrodos, de modo que puede llegar a circular en las inmediaciones de los dientes 6a y 8a de los electrodos 6 y 8.
Esta estructura de encapsulacion de los electrodos permite optimizar la circulacion del aceite alrededor de las dos caras de los electrodos planos y, en concreto, crear dos canales C1, C2 definidos respectivamente entre una primera superficie de los electrodos 6, 8 y la placa perforada 18 y una segunda superficie de los electrodos 6, 8 opuesta a la primera y la placa perforada 20.
La fijacion de los electrodos 6 y 8 a las traviesas esta realizada por unos medios elasticos, esto es, por dos laminas de resorte 26, 28 que aseguran, igualmente, la funcion de contacto electrico entre los electrodos y unos elementos de contacto 4a del sensor 2.
Por esta fijacion elastica se realiza un desacoplamiento mecanico del sensor de su carcasa de encapsulacion. Estas laminas, recortadas en una hoja de acero inoxidable de 100 micras de espesor por electroerosion, aseguran el posicionamiento elastico de la sonda en la carcasa de encapsulacion. La sonda esta guiada en la direccion perpendicular al plano de las placas 18 y 20 por elementos de fijacion 30a, 30b que se alojan en unos escariados de las traviesas 24a, 24b. Se deja un pequeno juego, con el fin de que la sonda este "libre" en la direccion perpendicular al plano de las placas 18 y 20 en su ubicacion, descansando sencillamente sobre las piezas aislantes.
Las traviesas estan realizadas preferentemente de un material resistente a unas temperaturas comprendidas entre 20 °C y 200 °C y que presenta un escaso coeficiente de dilatacion termica, tal como un material ceramico. Sin embargo, pueden estar realizadas de cualquier otro material aislante compatible con la aplicacion del dispositivo de medicion considerada. A tttulo de ejemplo para una aplicacion alimentaria que debe ser estable en la gama de temperatura mencionada mas arriba, las traviesas podnan estar realizadas, igualmente, de un polfmero fluorado tal como el Teflon.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1. Dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido que incluye un sensor encapsulado en una carcasa perforada formada por placas planas perforadas metalicas (18, 20) separadas por dos 5 parejas de traviesas (22a, 22b, 24a, 24b) comprendiendo dicho sensor una pareja de electrodos (6, 8) que se extienden entre dichas placas y que estan unidos a las traviesas (22a, 22b, 24a, 24b) en un extremo, de manera que esten desacoplados mecanicamente de estas por unos medios de fijacion elasticos formados por unas laminas de resorte (26, 28).10 2. Dispositivo de medicion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dichas laminas de resorte (26, 28)aseguran, igualmente, la funcion de contacto electrico entre los electrodos del sensor y unos elementos de contacto del sensor destinados a conectar el sensor con el exterior.
- 3. Dispositivo de medicion segun la reivindicacion 2 caracterizado por que los elementos de contacto estan 15 conformados como pinzas elasticas.
- 4. Dispositivo de medicion segun la reivindicacion 2 o 3 caracterizado por que las laminas de resorte que aseguran el desacoplamiento mecanico entre el sensor y su encapsulacion estan realizadas de acero inoxidable y presentan un espesor del orden de 100 micras.20
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