1. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal caracterizado por disponer de una cámara de medición separada de la línea principal del flujo,

que dispone de un sistema de llenado-vaciado continuo de forma que, durante su funcionamiento, la cámara se llena y permite, mediante dos sensores toroidales, una lectura correcta de la conductividad eléctrica, y se vacía, regenerando de forma continua el líquido de la cámara.2. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según la reivindicación anterior, caracterizado por disponer de un único orificio de entrada y uno de salida de forma que permite su ubicación en los tubos cortos de leche de un sistema de ordeño mecánico de rumiantes, de forma que cada sistema mide la conductividad eléctrica de una única glándula mamaria en tiempo real.3. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por disponer de una válvula-obturador para regular el llenado y vaciado continuo de la cámara de medición cuando se trabaja con arrastre del fluido circulante de flujo pulsante arrastrado mediante vacío en presencia de aire.4. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por tener un obstáculo en forma de pared a la entrada del fluido en el sistema que ofrece una gran pérdida de carga y minimiza la formación de espuma en el líquido que se acumula en la cámara de medición.5. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un sistema de calibrado automático mediante un sólido de referencia que se introduce en los toroides y que evita errores de medida a largo plazo

Dispositivo de medida de la conductividad eléctrica de fluidos de pequeño caudal.

La presente invención consiste en un dispositivo de medida de la conductividad eléctrica en fluidos con pequeño caudal pulsante y arrastrados por vacío en el que el fluido se recircula por un circuito auxiliar para obtener la medida mediante toroides de conductividad inductivos. Cuando el fluido es leche obtenida durante el ordeño de rumiantes, el sistema realiza la medida diferencial por cada glándula, permitiendo la detección de mastitis mediante la comparación de la medida entre las diferentes glándulas del mismo animal o su historial.

Sector técnico al que se refiere la invención

El presente invento se refiere al campo de los sistemas automáticos de medida de la conductividad eléctrica (CE) en fluidos alimentarios. El sistema se integra dentro de las máquinas de ordeño mecánico, y está optimizado para su utilización con rumiantes.

Antecedentes de la invención

Existen básicamente dos métodos para medir la conductividad en un fluido:

a) Usando electrodos, de forma que se aplica una tensión a los electrodos y en función de la corriente que circula por el fluido se tiene una medida de la resistividad y por tanto de la conductividad. Este sistema es sencillo, barato y preciso. Sin embargo, sólo es recomendable para su utilización para medidas en fluido estático. Además, se ensucia con facilidad (alto mantenimiento), y la corriente eléctrica circulante puede introducir cambios en la química del fluido.

b) Induciendo un campo electromagnético en el fluido. Se le aplica una tensión a un toroide que realiza la función de primario y midiendo la tensión de la bobina del toroide secundario se tiene un valor proporcional a la conductividad del medio. Es un método más complejo que el anterior, y requiere de electrónica más precisa, sin embargo, no necesita mantenimiento, pues no tiene desgaste de los electrodos y no altera las propiedades del fluido.

Este segundo método ha sido utilizado en varios sistemas y aparatos de medida (patentes US 3989009, US 4220920, US 4740755, US 4771007, US 4793285, US 5077525, US 5302903, US 5664521, US 6161502, US 6981466 ó EP0223536A2), sin embargo, todos ellos hacen referencia a medidas de fluidos en caudales mayores que los producidos por una ubre individual de un pequeño rumiante y muchas de ellas en régimen estático del fluido. La patente de referencia US 6378455 muestra un complejo dispositivo separador de flujo pensado para acoplarse en el tubo corto de una máquina de ordeño, y con un sistema multisensor que no incluye medida de conductividad eléctrica. En US 6981466 se presenta un sistema de cámara de muestra separada con medida de conductividad eléctrica, pero con la cámara separada de la línea principal del flujo del fluido y diseñado para grandes rumiantes.

Nuestra invención presenta soluciones para mejorar las anteriores dificultades. En concreto, las características diferenciadoras de nuestro dispositivo hacen referencia a: 1) su capacidad de trabajar con fluidos de pequeño caudal, 2) arrastrados por vacío y con caudal pulsante, 3) en presencia de aire, 4) a la utilización de un circuito auxiliar de recirculación del fluido que permite la medida estable de la conductividad eléctrica y 5) la auto-calibración de los sensores de conductividad eléctrica.

Descripción de la invención

La invención "Dispositivo de medida de la conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal" comprende una caja que se inserta a lo largo del flujo del fluido (por ejemplo, un tubo corto de leche de los juegos de ordeño) y que contiene una cámara de medición donde se ubican los toroides para la medida. La caja tiene unos canales internos y un sistema de válvula de obturación que permiten utilizarla en un flujo pulsante arrastrado por vacío en presencia de aire, como sucede en el caso de las máquinas y robots de ordeño.

El elemento (1), "caja" de ahora en adelante, es el cuerpo principal donde se encuentran ubicados los toroides de medición (2), y en cuyo interior se encuentra el circuito donde circula el fluido. La caja (1) se encuentra cerrada mediante una "tapa superior" (3) que cubre toda la cara de la caja (1) impidiendo que el fluido se vierta al exterior. El elemento (4) es una "válvula de obturación" que regula el paso del fluido, desde la cavidad donde se encuentran los sensores, "cavidad de medida" (5), hasta la boca de salida (6) de la caja. Ésta válvula (4) permite ajustar el llenado de la cavidad de medida (5), permitiendo así que los sensores (2) permanezcan sumergidos constantemente, y así obtener una medida de la conductividad del fluido con el mayor grado de renovación posible. En la parte inferior de la caja de medida se encuentra una segunda tapa, "tapa inferior" (7), que alberga el conector de alimentación y datos (8). Esta tapa cierra a su vez una cavidad (9) que presenta la caja (1) donde va ubicado el circuito electrónico (10), permitiendo su fijación y protección contra los agentes externos. Por último en la parte trasera de la caja se encuentra una "pestaña de fijación" (11), la cual permite, junto con las pestañas (19) y (20), la fijación de todo el conjunto a un carril Din de 35 mm (12), evitando así que la caja de sensores se mueva durante el ordeño.

El funcionamiento de la invención es el siguiente: cada caja de medición irá ubicada al final de cada tubo corto de leche, justo antes del colector. La leche entra en la caja (1) por la boca superior de llenado (13) donde sufre una bifurcación, tal y como se indica en la figura 3. El camino de la izquierda lleva directamente hacia la boca de salida (6) sin sufrir ningún tipo de medida, mientras que una parte proporcional de la leche es conducida hasta la cavidad de medida (5) donde se encuentran los sensores (2). En la parte inferior de la cavidad de medida (5) se encuentra un conducto de pequeño diámetro, "conducto de desagüe" (14), que conduce la leche directamente hacia la boca de salida (6), permitiendo el flujo a través de los sensores (2) para su medida y la renovación de la leche acumulada en la cavidad de medida durante el ordeño. Al final de este conducto (14) se encuentra la válvula de obturación (4) que permite controlar la cantidad de leche que hay en la cavidad de medida (5). En resumen, conforme se abre la válvula (4) la cantidad de leche que se encuentra en la cavidad de medida (5) será menor, por lo que su ajuste dependerá de aspectos como el vacío aplicado en la línea de ordeño y el flujo de leche que se extrae del animal, el cual puede variar según diferentes factores (especie, raza, granja, estado de lactación, ...). La leche ha de cubrir totalmente los sensores (2) para una correcta medida, del mismo modo se ha de evitar que la leche quede estancada ya que siempre se estaría obteniendo valores de la misma muestra. La principal consideración durante el diseño de este elemento ha sido evitar la entrada de espuma en el interior de la cavidad de medida (5), de manera que los toroides (2) se encuentren en contacto directo con la leche, evitando medidas erróneas. Debido al sistema de ordeño mediante flujo pulsante arrastrado por vacío en presencia de aire es inevitable la presencia de espuma a la entrada de la caja (1), por lo que el diseño se debe centrar en "romper" el flujo de forma que la cavidad de medida (5) se llene de manera estable. Para este cometido se coloca el muro (26) que rompe frontalmente el flujo de entrada, disminuyendo la formación de espuma. Otra característica de la invención es la posibilidad de insertar un sólido (27) de referencia en el interior de los toroides a través del orificio (28) practicado en la caja (1). Cuando la cavidad de medida (5) está vacía y el sólido (27) está insertado, la medida de los sensores es conocida, y por tanto el auto-calibrado de los sensores se puede efectuar automáticamente. Esto permite una corrección de las desviaciones que puedan ocurrir por la suciedad, grasa, u otras condiciones. El siguiente paso en la medida de la conductividad de la leche consiste en la interpretación de los valores obtenidos. En la parte inferior de la caja (1) se encuentra ubicada la placa electrónica (10), la cual recibe la información de los sensores (2) que se encuentran en contacto directo con la leche. El circuito se alimenta a través del conector (8) ubicado en la tapa inferior (7), que a su vez conecta la salida del circuito electrónico (10) con el PC encargado de capturar e interpretar dichos datos mediante una comunicación serie con la placa electrónica (10).

El sistema completo se puede ubicar en los tubos...

1. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal caracterizado por disponer de una cámara de medición separada de la línea principal del flujo, que dispone de un sistema de llenado-vaciado continuo de forma que, durante su funcionamiento, la cámara se llena y permite, mediante dos sensores toroidales, una lectura correcta de la conductividad eléctrica, y se vacía, regenerando de forma continua el líquido de la cámara.

2. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según la reivindicación anterior, caracterizado por disponer de un único orificio de entrada y uno de salida de forma que permite su ubicación en los tubos cortos de leche de un sistema de ordeño mecánico de rumiantes, de forma que cada sistema mide la conductividad eléctrica de una única glándula mamaria en tiempo real.

3. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por disponer de una válvula-obturador para regular el llenado y vaciado continuo de la cámara de medición cuando se trabaja con arrastre del fluido circulante de flujo pulsante arrastrado mediante vacío en presencia de aire.

4. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por tener un obstáculo en forma de pared a la entrada del fluido en el sistema que ofrece una gran pérdida de carga y minimiza la formación de espuma en el líquido que se acumula en la cámara de medición.

5. Dispositivo de medida, en línea, de conductividad eléctrica en fluidos de pequeño caudal según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un sistema de calibrado automático mediante un sólido de referencia que se introduce en los toroides y que evita errores de medida a largo plazo.