ES2212862B2 - Medios de produccion instantanea de a.c.s. con estabilidad termica a la salida del intercambiador y para eliminacion de la contaminacion por agentes biologicos. - Google Patents
Medios de produccion instantanea de a.c.s. con estabilidad termica a la salida del intercambiador y para eliminacion de la contaminacion por agentes biologicos.Info
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Abstract
Medios de producción instantánea de A.C.S. con estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para eliminación de la contaminación por agentes biológicos. Incorpora un sistema de control predictivo y de mantenimiento de la estabilidad térmica del agua caliente suministrada, adelantando la aportación energética a la llegada del caudal instantáneo demandado al intercambiador, reduciendo al mínimo el tiempo de demora en la actuación, en base a incorporar en el circuito primario de una bomba centrífuga (1) de caudal constante, un pequeño depósito (4), que reduce la dependencia del diferencial térmico de la caldera y otra bomba centrífuga (2), de caudal variable y tiempo de respuesta muy corto, seguida de un puente (3.1) de unión entre impulsión (3.2) y retorno (3.3), previo a la válvula de tres vías (5) mezcladora, controlándose la temperatura en el intercambiador (6) tanto por temperatura como por caudal variables.
Description
Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para
eliminación de la contaminación por agentes biológicos.
La invención ahora propugnada consiste en unos
medios de producción instantánea de a.c.s. con estabilidad térmica
a la salida del intercambiador y para eliminación de la
contaminación por agentes biológicos, de entre los medios de
producción de agua caliente para usos diversos.
Caracteriza esta invención una especial
construcción del circuito, a ambos lados del intercambiador de
calor, por incorporación de un sistema de control predictivo que
adelanta la aportación de energía a la llegada del caudal
instantáneo al intercambiador, reduciendo al mínimo la demora en la
actuación del sistema de regulación, dentro de unos costes
optimizados y con aplicación a todo tipo de instalaciones,
preexistentes o de nueva planta, así como eliminando la
contaminación por agentes biológicos.
Incorpora, para ello, en el circuito primario
dos bombas centrífugas, una que mantiene constante el caudal
procedente de la caldera, intercalando en este circuito un depósito
de inercia térmica y otra de caudal variable y tiempo de respuesta
muy corto, así como un puente entre impulsión y retorno, previo a
la válvula de tres vías que actúa como mezcladora respecto de esta
segunda bomba, controlándose la temperatura en el intercambiador
por temperatura y caudal variables en efecto sumatorio.
Complementariamente a lo anterior, la lectura
del caudal de un contador de entrada de agua de red junto a la
información del salto térmico en el circuito secundario permite al
sistema de regulación conocer la potencia instantánea a aportar el
primario, mientras que el control del salto térmico en este
circuito y el del caudal de la segunda bomba, además de conocer esa
potencia aportada, permite anticiparse a la llegada del agua fría
al intercambiador, variando la velocidad de la bomba y la posición
de la válvula de tres vías.
Los sistemas de producción de a.c.s. del sector
residencial, lo mismo que del de los servicios o de la industria
son, mayoritariamente, del tipo previa y por interacumulador, es
decir, bien por acumulación con serpentín interior o bien por
acumulador, con intercambiador exterior a éste; lo mismo que del
tipo semiinstantánea, con acumulador de menor capacidad e
intercambiador de alta capacidad.
En menor número y para aplicaciones mucho más
puntuales, en producción continua, tanto en la industria como en el
sector de servicios (caso de las piscinas), se utilizan sistemas de
producción instantánea, que tienen como mayor inconveniente las
grandes dificultades de mantenimiento de la estabilidad de la
temperatura del agua, que puede llegar a alcanzar diferenciales
respecto de la temperatura de consigna de +/- 30ºC.
Por otro lado, la recirculación externa y de
antiestratificación térmica en el acumulador no resuelve la
problemática de la contaminación por agentes biológicos salvo en los
casos, no habituales en nuestras latitudes, en que el a.c.s. se
produce y distribuye a alta temperatura, mientras que los sistemas
de producción instantánea, en principio menos propicios a esta
contaminación medioambiental, deben cuidar el mantenimiento de una
temperatura mínima superior a los 50ºC.
Efectivamente, es a partir de esta temperatura
en que microorganismos peligrosos por sus efectos letales, como
puedan ser determinadas bacterias como la legionella, no sólo no
proliferan sino que comienzan a desaparecer.
El solicitante desconoce la existencia de
sistemas de producción instantánea de a.c.s., de las
características del que ahora se pasa a propugnar, que evitan que
proliferen microorganismos como la legionella, con independencia de
que éstos puedan introducirse al mismo procedentes de la red,
optimizándose las pérdidas térmicas y los costes directos por
eliminación del acumulador, lo mismo que los indirectos, por
mantenimientos de la instalación, ofreciendo una gran estabilidad
térmica con diferencial de +/- 1,5ºC respecto de las múltiples
posibles temperaturas de consigna mínimas y con independencia de
los posibles cambios bruscos de caudal, así como válida en todo
tipo de instalaciones, en rehabilitación y de nuevo cuño.
La invención objeto de la presente memoria se
refiere a unos medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador, de entre todos
aquellos medios de producción de a.c.s. para usos diversos,
preferentemente por el sistema de producción instantánea.
Caracteriza esta invención una especial
construcción del circuito, a ambos lados del intercambiador de
calor, preferentemente del tipo de placas y que incorpora, en vez
del convencional sistema de control por corrección, un sistema de
control predictivo que evita la inestabilidad térmica del agua
caliente suministrada, en base a adelantar la aportación energética
a la llegada del caudal instantáneo demandado al intercambiador,
reduciendo al mínimo la problemática de la demora en la actuación
del sistema de regulación, consistente en una válvula de tres vías
de actuación lógicamente lenta.
Todo ello se realiza manteniendo unos costes
optimizados y su aplicación alcanza a todo tipo de instalaciones,
preexistentes o de nueva planta, así como eliminando la
contaminación por agentes biológicos, aún cuando éstas sea de tipo
permanente desde el exterior de la instalación y pueda incluir
incluso bacterias que presentan cuadros severos, como es el caso de
la neumonía provocada por la Legionella.
Incorpora, para ello, en el circuito primario dos
bombas centrífugas: la primera de ellas y con interposición de la
caldera convencional, es la que mantiene constante el caudal de
ésta, intercalando en el circuito primario un depósito de inercia
térmica, de muy reducida capacidad relativa, estabilizador de la
temperatura del primario y que reduce la dependencia del
diferencial térmico de la caldera.
La segunda bomba es de caudal variable y de
tiempo de respuesta de caudal máximo a mínimo muy corto, del orden
de los 15 s.
Este circuito primario cuenta, así mismo, con un
puente de unión entre la impulsión y el retorno, previo a la
válvula de tres vías, lo que garantiza un caudal constante en este
circuito de la caldera, a través del depósito de inercia y con
independencia de la posición en que se disponga en cada momento la
válvula motorizada de tres vías.
La válvula de tres vías actúa como mezcladora
respecto del circuito de esta segunda bomba de caudal variable,
controlándose siempre la temperatura directamente en el
intercambiador, tanto por temperatura variable como por caudal
variable.
Habida cuenta de que, por un lado, el tiempo de
actuación, entre apertura y cierre de la válvula motorizada es de 90
s y, por otro lado, de que el tiempo de cambio de caudal en la
bomba, de máximo a mínimo, es de 15 s, ambos efectos resultan
incorporados en un mismo sumatorio.
Tanto la bomba de caudal variable como la válvula
de tres vías se bastan por sí mismas, de forma independiente, para
variar la aportación de energía al intercambiador si bien y, en el
caso más desfavorable, la mejor respuesta la ofrecería la
bomba.
No obstante lo anterior, con la suma de ambos
efectos se mejora el comportamiento de respuesta ante una variación
brusca, entre máximo y nulo, del caudal del circuito secundario, en
los casos de simultaneidad de uso, no sólo por reducción de la
velocidad de respuesta de los 90 s del primer caso a los 15 s del
segundo, sino por mejora hasta la optimización de la capacidad del
sistema de control, derivada de la susodicha suma de efectos.
Complementariamente a lo anterior, aún es
posible reducir el tiempo de respuesta, limitando las oscilaciones
de la temperatura de salida. Esta nueva reducción de la banda de
fluctuación viene posibilitada por la substitución de la regulación
convencional de la temperatura a la salida del intercambiador, en
base a adelantarse al evento a controlar mediante un sistema
predictivo basado en la utilización del cálculo previo de la
energía instantánea que vaya a resultar necesaria en cada
momento.
Para ello se dispone de un contador de entrada
de agua de la red, dotado de un generador de impulsos del orden de
1 pulso/l y conectado con el equipo de regulación, el cual
recibirá, a tiempo real, información de las temperaturas, en la
entrada de agua mezclada en el secundario del intercambiador y en la
salida de éste, así como en la entrada y en la salida de agua en el
primario, de modo que el salto térmico en el secundario y la
lectura del caudal instantáneo permiten al sistema de regulación
conocer la potencia instantánea que va a ser necesario aportar al
primario.
Mientras tanto, el control del salto térmico en
este circuito primario y el del caudal de la bomba de caudal
variable, además de posibilitar al sistema de regulación el conocer
esa potencia instantánea real aportada, permite anticiparse a la
llegada del agua fría al intercambiador, variando instantáneamente
la velocidad de la bomba y la posición de la válvula de tres
vías.
Aún cabe contar con que resultan prácticamente
imposibles las variaciones de caudal entre máximo y nulo, siendo las
más bruscas comprobadas experimentalmente del orden del 15 al 20%
del caudal máximo calculado, con lo que puede conseguirse una
demora máxima final en la actuación del orden de 3,5 s, frente a
los 20 s de los buenos sistemas convencionales de producción
instantánea.
El sistema de regulación y control incorpora un
autómata programable que, además de lo indicado, sirve a otras
funciones convencionales, de telegestión, de control de alarmas,
etc.
Finalmente, es recomendable, además, la
duplicidad de equipos de bombeo, de funcionamiento y el reserva,
para asegurar el servicio y para eliminar los riesgos de
contaminación, lo mismo que es aconsejable la filtración previa de
lodos y óxidos desde la red al suministro de a.c.s., evitando
facilitar a los microorganismos los depósitos más adecuados para su
proliferación.
Se complementa la presente memoria descriptiva,
con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca
limitativos de la invención.
La Figura 1 muestra un esquema del sistema de
producción instantánea de a.c.s. de la invención.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la
presente invención se refiere a unos medios de producción
instantánea de a.c.s. con estabilidad térmica a la salida del
intercambiador, con optimización de costes y de aplicación en todo
tipo de instalaciones, preexistentes o de nueva planta, así como
eliminando la contaminación por agentes biológicos, de entre los
medios de producción instantánea de a.c.s. para usos diversos,
esencialmente caracterizados por incorporar un sistema de control
predictivo y de mantenimiento de la estabilidad térmica del agua
caliente suministrada, adelantando la aportación energética a la
llegada del caudal instantáneo demandado al intercambiador,
reduciendo al mínimo el tiempo de demora en la actuación del
sistema de regulación por válvula de tres vías, en base a
incorporar en el circuito primario de, al menos, una bomba
centrífuga (1) de caudal constante de agua procedente de la
caldera, intercalando en el circuito primario (3) un pequeño
depósito (4) de inercia térmica, estabilizador de la temperatura del
primario reduciendo la dependencia del diferencial térmico de la
caldera y, al menos, otra bomba centrífuga (2), caudal variable y
tiempo de respuesta de caudal máximo a mínimo muy corto, del orden
de los 15 s
El primario (3) cuenta con un puente (3.1) de
unión entre impulsión (3.2) y retorno (3.3), previo a la válvula de
tres vías (5), garantizador de un caudal constante en el primario
(3) a través del depósito (4) en cualquier posición de la válvula
(5), con tiempo de actuación, entre apertura y cierre de 90 s, que
actúa como mezcladora respecto del circuito (3.4) de la bomba (2),
con resultado de control de la temperatura en el intercambiador (6)
tanto por temperatura variable a través de la válvula (5) como por
caudal variable, mediante la bomba (2), mejorando el comportamiento
de respuesta ante una variación brusca del caudal del circuito
secundario, por reducción de la velocidad de respuesta a los 15 s y
por mejora hasta la optimización de la capacidad del sistema, por
este doble control.
La banda de fluctuación del tiempo de respuesta
se optimiza limitando las oscilaciones de la temperatura de salida,
adelantándose al evento y controlando, mediante un sistema
predictivo basado en la utilización del cálculo previo de la
energía instantánea que vaya a resultar necesaria en cada momento,
mediante un contador (7) de entrada de agua de la red, con
generador de impulsos de 1 pulso/1, conectado con el equipo de
regulación y control (8) y que recibe información a tiempo real del
salto térmico entre la entrada de agua mezclada (9.1) en el
secundario (9) y la salida (9.2), más la del salto térmico entre la
entrada (3.4) y la salida (3.5) del primario (3) permitiendo, aquel
salto térmico del secundario (9) y el caudal instantáneo en el
contador (7), conocer al sistema (8) la potencia instantánea que va
a ser necesaria aportar al primario, controlando el salto térmico
del primario (3) y el caudal de la bomba (2), variando
instantáneamente la velocidad de ésta y la posición de la válvula de
tres vías, anticipándose con ello a la llegada del agua fría al
intercambiador (6) resultando, para variaciones de caudal del orden
del 15 al 20% del caudal máximo calculado, una demora máxima final
en la actuación del orden de 3,5 s.
El sistema (8) incorpora un autómata programable
que recibe señales analógicas de entrada de temperaturas de entrada
y salida de los circuitos primario (3) y secundario (9), así como
de la impulsión en el primario (3), más entradas digitales de
caudal y de avería de las bombas, emitiendo señales analógicas de
control de la bomba (2) y a la válvula (5), así como otras
digitales para marcha o parada de las bombas, sirve a otras
funciones de telegestión y el secundario (9) un filtro previo de
lodos y óxidos, desde la red al suministro de a.c.s., que impide
los depósitos favorables a la proliferación de microorganismos.
No altera la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para proceder a su reproducción por un experto.
Claims (5)
1. Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para
eliminación de la contaminación por agentes biológicos, con
optimización de costes y de aplicación en instalaciones
preexistentes o de nueva planta, de entre los medios de producción
instantánea de a.c.s. para usos diversos, esencialmente
caracterizados por incorporar un sistema de control
predictivo y de mantenimiento de la estabilidad térmica del agua
caliente suministrada, adelantando la aportación energética a la
llegada del caudal instantáneo demandado al intercambiador,
reduciendo al mínimo el tiempo de demora en la actuación del sistema
de regulación por válvula de tres vías, en base a incorporar en el
circuito primario de, al menos, una bomba centrífuga (1) de caudal
constante de agua procedente de la caldera, un pequeño depósito (4)
de inercia térmica, estabilizador de la temperatura del primario y
que reduce la dependencia del diferencial térmico de la caldera y,
al menos, otra bomba centrífuga (2), de caudal variable y tiempo de
respuesta de caudal máximo a mínimo muy corto, seguida de un puente
(3.1) de unión entre impulsión (3.2) y retorno (3.3), previo a la
válvula de tres vías (5), garantizador de un caudal constante en el
primario (3) a través del depósito (4) en cualquier posición de la
válvula (5), que actúa como mezcladora respecto del circuito (3.4)
de la bomba (2), controlándose la temperatura en el intercambiador
(6) tanto por temperatura variable a través de la válvula (5) como
por caudal variable, mediante la bomba (2), mejorando el
comportamiento de respuesta ante una variación brusca del caudal del
circuito secundario, por reducción de la velocidad de respuesta
común a la de la bomba (2) y optimizando este doble control la
capacidad del sistema.
2. Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para la
eliminación de la contaminación por agentes biológicos, según la
reivindicación 1ª, caracterizados por la optimización
adicional de la banda de fluctuación del tiempo de respuesta
limitando las oscilaciones de la temperatura de salida,
adelantándose al evento y controlando, mediante un sistema
predictivo basado en el cálculo de la energía instantánea que vaya a
resultar necesaria en cada momento, mediante un contador (7) de
entrada de agua de la red, con generador de impulsos de 1 pulso/l,
conectado con el equipo de regulación y control (8), que incorpora
un autómata programable y que recibe información a tiempo real del
salto térmico entre la entrada de agua mezclada (9.1) en el
secundario (9) y la salida (9.2), más la del salto térmico entre la
entrada (3.4) y la salida (3.5) del primario (3) permitiendo, aquel
salto térmico del secundario (9) y el caudal instantáneo en el
contador (7), conocer al sistema (8) la potencia instantánea que va
a ser necesaria aportar al primario, controlando el salto térmico
del primario (3) y el caudal de la bomba (2), variando
instantáneamente la velocidad de ésta y la posición de la válvula de
tres vías, así como anticipándose a la llegada del agua fría al
intercambiador (6) y reduciendo al mínimo la demora de la
actuación.
3. Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para la
eliminación de la contaminación por agentes biológicos, según la
reivindicación 1ª, caracterizados porque el tiempo de
respuesta de caudal máximo a mínimo de la bomba centrífuga (2) de
caudal variable es del orden de los 15 s, mientras que el tiempo de
actuación, entre apertura y cierre de la válvula de tres vías (5),
garantizador de un caudal constante en el primario (3) a través del
depósito (4) en cualquier posición de la válvula (5), es de 90 s
resultando, para variaciones de caudal del orden del 15 al 20 del
caudal máximo calculado, una demora máxima final en la actuación del
orden de 3,5 s.
4. Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para la
eliminación de la contaminación por agentes biológicos, según la
reivindicación 2ª, caracterizados porque el sistema (8), que
incorpora el autómata programable, recibe señales analógicas de
entrada y salida de los circuitos primario (3) y secundario (9), así
como de la impulsión en el primario (3), más entradas digitales de
caudal y de avería de las bombas, emitiendo señales analógicas de
control de la bomba (2) y a la válvula (5), así como otras
digitales para marcha o parada de las bombas, sirve a otras
funciones de telegestión.
5. Medios de producción instantánea de a.c.s. con
estabilidad térmica a la salida del intercambiador y para la
eliminación de la contaminación por agentes biológicos, según las
reivindicaciones anteriores, caracterizados porque el
secundario (9) incorpora un filtro de lodos y óxidos de la red
previo al suministro de a.c.s.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200003127A ES2212862B2 (es) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Medios de produccion instantanea de a.c.s. con estabilidad termica a la salida del intercambiador y para eliminacion de la contaminacion por agentes biologicos. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200003127A ES2212862B2 (es) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Medios de produccion instantanea de a.c.s. con estabilidad termica a la salida del intercambiador y para eliminacion de la contaminacion por agentes biologicos. |
Publications (2)
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| ES2212862A1 ES2212862A1 (es) | 2004-08-01 |
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