Inti desarrollo nacional de un sistema ultrasónico de medición de combustible

El transductor piezoeléctrico es apto para ser producido a pequeña escala y con un costo menor al de los importados.
La posibilidad de medir el nivel de combustible de manera confiable es una necesidad vinculada al ahorro del consumo energético para las empresas de transporte, y hasta el momento, el equipamiento que permite realizarlo es importado. Estas mediciones ofrecen un doble beneficio: por un lado, permiten tener datos estadísticos acerca de los consumos de una flota de vehículos, conocer cuánto se viaja y cuánto se gasta; y por otro lado, evitar maniobras fraudulentas vinculadas al robo de combustible.

La empresa nacional Microkey, dedicada al desarrollo de sistemas data logguer aplicados a transportes de carga, solicitó al INTI el desarrollo de la electrónica de control de un transductor piezoeléctrico para realizar mediciones de nivel de combustible en camiones. “Se trata de un dispositivo que realiza las mediciones desde afuera del tanque (se coloca en su base), y que al recibir un pulso eléctrico genera un pulso ultrasónico que atraviesa el fondo del tanque, recorre el líquido en su interior, se refleja en la interfaz combustible-aire, realiza el camino inverso, y al volver al transductor este lo transforma en un pulso eléctrico, denominado ” tiempo de vuelo”, que es lo que se puede medir”, explica Néstor Mariño de la Unidad Técnica de Instrumentación y Control del Centro INTI-Electrónica e Informática. Este impulso eléctrico luego es amplificado y digitalizado por el circuito de recepción para ser leído por un microcontrolador.
Un sistema ultrasónico tiene el mismo principio de funcionamiento que la tecnología empleada para realizar ecografías, ya que emite una onda de ultrasonido (definida como todo sonido superior a 20 kilohertz que es lo que puede percibir el oído humano), y luego un microprocesador cuenta el tiempo transcurrido hasta que vuelve el rebote de la onda.

El dispositivo realizado por INTI-Electrónica e Informática trabaja en la frecuencia de 1.200.000 hertz y realiza las mediciones de nivel de combustible cada un minuto. Para su desarrollo fueron necesarias tareas de cálculo, programación y la fabricación misma del transductor piezoeléctrico. “El beneficio de medir por ultrasonido es que no es necesario meter un dispositivo dentro del tanque de combustible que conlleva ciertos riesgos, ya que implica introducir energía eléctrica en un medio inflamable, para lo que se exige cumplir con una serie de normas de seguridad”, comenta Mariño.

La medición por ultrasonido, a su vez, es mucho más precisa que otros sistemas que se emplean comúnmente en vehículos particulares que utilizan un flotante dentro del tanque, y que es distinto en cada modelo de automóvil. El sistema de medición ultrasónico se adapta a todo tipo de camiones.

El técnico de INTI detalla cómo se realizan las mediciones: en base a la información de “tiempo de vuelo” y sabiendo la velocidad de sonido en un medio en particular, en este caso en un líquido combustible, se puede calcular la distancia en donde rebotó la onda que es lo que determina el nivel de combustible (su altura dentro del tanque, que es proporcional al volumen de combustible dentro de éste).

Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de realizar la medición es la temperatura. “No es lo mismo un camión que circule en el norte del país o en la Patagonia. Por eso también utilizamos un sensor de temperatura, ya que si se producen variaciones importantes esto afecta la velocidad del sonido dentro del líquido. Por lo tanto, al tiempo de vuelo medido, se le aplica el valor de velocidad que corresponde a la temperatura medida”, precisa el técnico del INTI.

¿Pero cómo es posible medir la altura del combustible si se produce un oleaje permanente cuando el camión está en movimiento? Los ensayos en laboratorio tuvieron en cuenta esta variable, y se realizaron con líquido en movimiento, cuyas oscilaciones permitieron sacar un promedio. “Se sacaron muchas mediciones y el promedio permitió conocer la altura del líquido como si estuviese quieto”, explica Mariño

Juan Carlos Fernández de la empresa Microkey explica que el desafío de desarrollar el dispositivo excedía las posibilidades técnicas de la empresa. “Es por eso que recurrimos al INTI para que realice el transductor piezoeléctrico que estimamos vamos a poder comenzar a fabricar y comercializar en el transcurso de este año”.

El ingeniero de Microkey comenta que hasta el momento las mediciones del nivel de combustible se realizan de manera rudimentaria y a las empresas de transporte les resulta necesario contar con información precisa sobre uno de sus insumos más importantes. “Por ejemplo, para advertir rápidamente un desperfecto mecánico del vehículo que genere mayores consumos. Sin estos chequeos minuto a minuto, este tipo de deficiencias podrían detectarse únicamente cuando se realiza una verificación técnica del vehículo en el lapso de meses”, señala.

Fernández agrega que existen sistemas de medición de caudal de combustible por turbina pero que presentan grandes problemas tanto en su mantenimiento como en la precisión que ofrecen. “Se ensucian y presentan fallas por desgaste; además esa información se procesa posteriormente mientras la medición por ultrasonido se realiza en tiempo real y tiene la enorme ventaja de que no es invasiva y requiere un mantenimiento mínimo”.

El desarrollo tiene un costo de fabricación de 1.500 pesos (menor al de los dispositivos importados) y se encuentra en etapa de transferencia. “Es apto para ser producido a pequeña escala ya que no es necesario fabricarlo ni venderlo en cantidad para amortizar sus costos. Fue soldado a mano por lo que se puede prescindir de infraestructura de soldadura automática”, comenta Mariño, quien adelanta que el prototipo fue ideado en principio para empresas de transporte, pero que puede extenderse a cualquier industria que consuma combustibles líquidos como el agro o vialidad.