HERRAMIENTA EDUCATIVA DE INGENIERÍA.

Herramienta educativa de ingeniería.

Una herramienta educativa que comprende un sistema de separación de fluidos que tiene un recipiente de separación de fluidos y una pluralidad de depósitos de fluido,

comprendiendo dichos depósitos fluidos de diferentes densidades y estando dispuestos para suministrar dichos líquidos al recipiente de separación de fluidos de modo que esté presente una mezcla de los líquidos en el recipiente de separación de fluidos, en donde el recipiente de separación de fluidos comprende una pared exterior transparente para permitir la visualización de la separación de los fluidos en su interior y una pluralidad de salidas, a través de las que se pueden extraer por separado los fluidos del recipiente de separación. La herramienta educativa puede comprender un modelo informático para el control del sistema de separación de fluidos o para del funcionamiento en aislado del sistema de separación de fluidos.

Herramienta educativa de ingeniería La presente invención se refiere a herramientas educativas y, más particularmente, a herramientas educativas para la enseñanza de aspectos de la ciencia y/o de la ingeniería.

Existen dificultades en la enseñanza de ciertos temas, en los que una parte significativa de los mismos se refiere a una materia de un tema computacional y/o conceptual. Por ejemplo, dentro de la ingeniería, se ha prestado atención durante varias décadas al modelizado de ingeniería de sistemas y fenómenos físicos. Dicho modelizado permite una comprensión detallada de la forma en la que funciona un sistema y cómo los parámetros individuales pueden afectar al sistema más grande. Por ello cada vez es más posible, y frecuentemente de coste más efectivo, enseñar áreas completas de un programa de modo totalmente teórico.

Sin embargo la capacidad de ver y experimentar con el equipo físico en un sentido tangible puede ser una ayuda significativa para la comprensión, particularmente para individuos de una tendencia de aprendizaje cenestésica. Además, la capacidad para ver los fenómenos físicos en acción puede añadir una comprensión más profunda que no es posible con la pura teoría. Es decir, experimentando un fenómeno en acción, una persona puede adquirir una apreciación más amplia de muchos más atributos del sistema, obteniendo de ese modo una percepción más intuitiva de cómo se comporta el sistema.

Existen un cierto número de experimentos de aula convencionales que se dirigen a demostrar los fenómenos físicos en una forma clara y concisa. Sin embargo hay un compromiso en general en cualquiera de dichos experimentos entre la complejidad del sistema y la claridad con la que se puede demostrar el fenómeno relevante. Es decir, se necesita establecer un equilibrio entre el nivel de detalle que un individuo puede comprender a partir de un experimento y la amplitud de la comprensión sobre una audiencia amplia.

Las consideraciones anteriores pueden aplicarse igualmente al aprendizaje o al entrenamiento académico como al profesional. En este último ejemplo, existe la preocupación adicional de que muchos sistemas técnicos o muchas plantas industriales funcionan por medio de sistemas de control. De ese modo, aunque los operadores pueden llegar a estar altamente capacitados en la integración con las interfaces de control relevantes, pueden carecer de cierta comprensión básica del sistema o del fenómeno físico que está teniendo lugar. Esto puede producir problemas si, por ejemplo, el sistema de control falla o también si surge una situación que no esté adecuadamente adaptada a los algoritmos de control. Hay un riesgo de que pueda requerirse la intervención de un operador en un sistema para el que no tiene el nivel de comprensión requerido.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar una herramienta educativa que supere o mitigue sustancialmente uno o más de los problemas descritos anteriormente. Se puede considerar un objetivo adicional o alternativo de la invención proporcionar una herramienta educativa que pueda demostrar diversos niveles de complejidad y/o diversos principios científicos dentro de uno o más sistemas físicos.

De acuerdo con la presente invención se proporciona un sistema educativo que comprende un recipiente de separación de fluidos y una pluralidad de depósitos de fluidos, incluyendo dichos depósitos fluidos de diferentes densidades y que se disponen para suministrar dichos líquidos al recipiente de separación de fluidos de modo que esté presente una mezcla de los líquidos en el recipiente de separación de fluidos, en donde el recipiente de separación de fluidos comprende una pluralidad de salidas, a través de las que los fluidos pueden extraerse por separado del recipiente de separación.

El sistema educativo difiere de un separador de fluidos convencional usado en una instalación comercial o industrial debido a la separación de los fluidos antes de suministrarse al separador, de modo que los fluidos se mezclen bajo demanda con una finalidad educativa.

El sistema educativo puede proporcionarse como un sistema dimensionado de sobremesa, permitiendo una instalación simple, a diferencia de las unidades industriales.

El recipiente de separación de fluidos puede comprender una pared exterior transparente para permitir la visualización de la separación de los fluidos en su interior y los depósitos pueden comprender depósitos de líquidos. Cada depósito puede estar en comunicación para fluidos con el recipiente. El sistema puede comprender un regulador para control de modo independiente del flujo al depósito desde cada depósito.

El recipiente puede comprender una pluralidad de salidas de líquido y una salida de gas.

El recipiente puede comprender una pared interna, tal como un deflector o un dique, por ejemplo para el aislamiento de un primer líquido de un segundo líquido dependiendo de la altura de la interfaz entre ellos. La pared interior puede alzarse desde una base interior del recipiente. Se puede proporcionar una salida en ambos lados del dique.

El recipiente puede comprender una pared exterior circunferencial, que puede ser transparente.

El caudal a través de una o más entradas y/o salidas se puede controlar, por ejemplo mediante reguladores. Cada entrada y/o salida puede tener un regulador respectivo, tal como una válvula. Se puede usar el caudal a través de una o más entradas y/o salidas para controlar el caudal a través del recipiente de separación. El recipiente se puede disponer de modo que al menos una parte del régimen de flujo, por ejemplo en la dirección entre las entradas y salidas, sea laminar. El régimen de flujo puede ser laminar al menos en una parte del recipiente en la proximidad de (por ejemplo hacia) la pared interior y/o de una salida.

Se puede disponer una entrada del recipiente para promover la mezcla de los fluidos dentro del recipiente. Se puede establecer un régimen de flujo turbulento en la proximidad de (por ejemplo hacia) una o más entradas del recipiente o de un extremo asociado del recipiente. Una o más entradas pueden impulsar el arrastre de un gas al interior del líquido contenido en el recipiente.

Se pueden disponer una o más entradas a una altura en el recipiente de modo que el fluido que fluye a través de la entrada caiga bajo la acción de la gravedad en el fluido dentro del recipiente. Dicha entrada puede estar por encima de la altura de una pared interior (por ejemplo un dique) en el recipiente.

El recipiente puede ser de forma alargada, donde las entradas se sitúan hacia un extremo del recipiente y una o más salidas se sitúan hacia un extremo opuesto.

Un depósito puede contener un hidrocarburo, por ejemplo un aceite, tal como un aceite sintético. El aceite puede seleccionarse para que sea particularmente seguro en un entorno educativo. El depósito puede contener un éster, tal como miristato de isopropilo.

Un depósito puede contener agua.

La relación de las densidades entre los diferentes líquidos usados puede ser de 10:9 o mayor. Los líquidos pueden ser inmiscibles. Un líquido puede tener una cadena de hidrocarburos de elevado porcentaje en peso.

Cada depósito puede tener un regulador asociado para control independiente del flujo desde el depósito al recipiente. Los recorridos del flujo desde las salidas del depósito pueden combinarse aguas arriba de la entrada del recipiente, por ejemplo para producir la mezcla de los fluidos desde cada depósito previamente al suministro al recipiente separador.

El sistema puede comprender uno o más sensores, tal como un sensor de flujo, para determinar un parámetro operativo correspondiente del sistema. El sensor puede comprender un caudalímetro o sensor de presión del fluido con respecto a cualquiera, o cualquier combinación, de la (s) entrada (s) o salida (s) del recipiente de separación. Adicional o alternativamente, el sensor puede comprender un sensor de nivel de fluido dentro del recipiente. Adicional o alternativamente, el sensor puede comprender un sensor de composición del fluido (por ejemplo, una composición química) , tal como un sensor de composición de un gas o de un líquido.

El sistema puede comprender un controlador, normalmente en forma de uno o más procesadores, para el control del flujo de la pluralidad de fluidos al recipiente de separación desde la pluralidad de depósitos respectivos. El controlador puede controlar el funcionamiento de uno o más reguladores.

El sistema educativo puede comprender un almacén de datos que comprenda un modelo informático del sistema de separación de fluidos. El modelo puede comprender un modelo gráfico y/o matemático del sistema de fluidos....

1. Una herramienta educativa que comprende un sistema de separación de fluidos que tiene un recipiente de separación de fluidos y una pluralidad de depósitos de fluido, comprendiendo dichos depósitos fluidos de diferentes densidades y estando dispuestos para suministrar dichos líquidos al recipiente de separación de fluidos de modo que esté presente una mezcla de los líquidos en el recipiente de separación de fluidos, en donde el recipiente de separación de fluidos comprende una pared exterior transparente para permitir la visualización de la separación de los fluidos en su interior y una pluralidad de salidas, a través de las que se pueden extraer por separado los fluidos desde el recipiente de separación.

2. Una herramienta educativa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que se aísla un depósito de otro depósito, teniendo cada depósito una salida respectiva y en donde se dispone un recorrido de flujo entre dichas salidas y el recipiente de separación para promover la mezcla de los fluidos desde los depósitos.

3. Una herramienta educativa de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la que los depósitos comprenden depósitos de líquido y se proporciona un regulador de flujo para cada depósito para controlar de modo independiente el flujo desde cada depósito al recipiente.

4. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la pluralidad de salidas del recipiente de separación están separadas mediante un dique dentro del recipiente, teniendo cada salida un regulador de flujo asociado con ella.

5. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el recipiente comprende una pared exterior circunferencial transparente.

6. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el recipiente de separación comprende un separador de tres fases que se extiende sustancialmente de modo horizontal durante el uso entre un extremo de entrada y un extremo opuesto, en donde el recipiente se configura para promover un régimen de flujo que tienda desde un régimen de flujo turbulento en el extremo de entrada a un régimen de flujo laminar entre la entrada y los extremos opuestos.

7. Una herramienta educativa de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el caudal a través del recipiente se puede controlar mediante un ajuste relativo de entre los reguladores de caudal para la entrada y una o más salidas del recipiente de separación.

8. Una herramienta educativa de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en la que se dispone una entrada del recipiente para hacer que un fluido caiga bajo la acción de la gravedad al interior del recipiente de modo que promueva la mezcla y/o el arrastre de gas en el extremo de entrada del recipiente.

9. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el fluido en un depósito comprende un aceite.

10. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende adicionalmente uno o más sensores del flujo, tal como cualquiera o cualquier combinación de un sensor de caudal, un sensor de presión, un sensor de nivel de fluido, un sensor de composición del fluido y/o un sensor de temperatura.

11. Una herramienta educativa de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende controles de usuario para la introducción de uno o más ajustes del regulador de flujo en el sistema y un controlador para producir la salida de instrucciones de control a dichos uno o más reguladores basadas en los ajustes de entrada.

12. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende adicionalmente un almacén de datos que tiene un modelo computacional del sistema de separación de fluidos almacenado en el mismo.

13. Una herramienta educativa de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende uno o más procesadores dispuestos para producir la salida de una interfaz gráfica de usuario en la que se visualice un modelo gráfico del sistema de fluidos, comprendiendo la interfaz una o más visualizaciones de parámetros.

14. Una herramienta educativa de acuerdo con la reivindicación 13, en la que los valores de parámetros visualizados por dichas visualizaciones de parámetros son editables por un usuario para alterar el funcionamiento del modelo informático y/o del sistema de separación de fluidos.

15. Una herramienta educativa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en la que se suministran una o más salidas de sensores desde el sistema de separación de fluidos como entradas al modelo computacional.

16. Una herramienta educativa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que el modelo puede funcionar en conexión con el sistema de separación de fluidos y/o aislado del mismo.

17. Una herramienta educativa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que se almacenan uno o más escenarios predeterminados en un almacén de datos, definiendo dichos escenarios un conjunto predeterminado de valores de parámetros representativos de un funcionamiento anormal del sistema de separación de fluidos, en donde se requiere que un operador del modelo altere controles de usuario para restaurar una condición de funcionamiento normal para dicho sistema de separación de fluidos.

18. Una herramienta educativa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el sistema de separación de fluidos es un sistema de sobremesa, por ejemplo montado en una estructura de soporte o pantalla común.

19. Un almacén de datos que comprende un modelo computacional para el funcionamiento mediante uno o más procesadores en un sistema educativo, comprendiendo el modelo computacional un modelo de un sistema de separación de fluidos que tiene un recipiente de separación de fluidos y una pluralidad de depósitos de fluido, comprendiendo dichos depósitos fluidos de diferentes densidades y estando dispuestos para suministrar dichos líquidos al recipiente de separación de fluidos de modo que esté presente una mezcla de los líquidos en el recipiente de separación de fluidos, en donde el recipiente de separación de fluidos comprende una pluralidad de salidas, a través de las que se pueden extraer por separado los fluidos del recipiente de separación, y en donde el modelo computacional comprende variables operativas y parámetros de control que definen el funcionamiento del sistema de separación de fluidos, de modo que durante el uso el modelo determina el impacto de los cambios en los parámetros de control sobre las variables operativas y las salidas de las variables operativas hacia una pantalla.