ES2233435T3 - Dispositivo y procedimiento de regulacion de la presion de distribucion de agua. - Google Patents

Dispositivo y procedimiento de regulacion de la presion de distribucion de agua.

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ES2233435T3 ES00958867T ES00958867T ES2233435T3 ES 2233435 T3 ES2233435 T3 ES 2233435T3 ES 00958867 T ES00958867 T ES 00958867T ES 00958867 T ES00958867 T ES 00958867T ES 2233435 T3 ES2233435 T3 ES 2233435T3
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Abstract

Aparato de control de baja potencia (100) para su conexión a una válvula piloto (104) para controlar la presión de salida de una válvula de control de presión principal (106) de un sistema de distribución de agua, incluyendo el aparato de control de baja potencia: medios de salida de presión de gas variable (102) para su conexión a la válvula piloto (104), y una fuente de presión de gas relativamente alta y una fuente de presión de gas relativamente baja, pudiéndose conectar cada una de manera selectiva a los medios de salida de presión de gas variable para variar la presión de los medios de salida de presión de gas variable, en el que una o las dos fuentes de presión de gas están conectadas a los medios de salida de presión mediante por lo menos una válvula piezoeléctrica que tiene un consumo de potencia menor de uno milivatio, de manera que el aparato de control se puede accionar mediante una batería.

Description

Dispositivo y procedimiento de regulación de la presión de distribución de agua.
La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato de control de la presión de un sistema de distribución de agua.
Una de las patentes anteriores del solicitante, la Patente Europea Nº. 574241, cuya descripción se incorpora aquí como referencia, describe un aparato de control de baja potencia para controlar la presión en la salida de una válvula en un sistema de distribución de agua aplicando una señal de presión variable en una cámara de una válvula piloto de diafragma dual. La válvula piloto, a su vez, controla la válvula principal. La señal de presión variable se varía mediante el funcionamiento de un par de válvulas de solenoide de baja potencia, una de las cuales está conectada a una fuente de alta presión y la otra de las cuales está comunicada con la presión atmosférica.
El diseño se concentra en minimizar el consumo de energía desde su alimentación de batería manteniendo el funcionamiento por pulsos de las válvulas de solenoide en un mínimo, y reteniendo un volumen de agua a una presión controlada en la segunda cámara de un piloto de cámara dual. El diseño es de baja potencia de manera inherente y no tiene ningún requerimiento de accionar válvulas de solenoide cuando se alcanza la presión requerida y las condiciones de demanda (flujo) permanecen siendo las mismas.
Las válvulas de solenoide usadas en este dispositivo se requieren que sean pequeñas, de manera que la energía requerida para funcionar se mantiene en un mínimo. Sin embargo, cuanto menor es la válvula de solenoide, menor es el tamaño del orificio, y más fina es la filtración requerida para evitar que los sólidos interfieran con el funcionamiento de la válvula de solenoide. El uso de un filtrado demasiado fino provoca un bloqueo frecuente del filtro y, por lo tanto, la pérdida de funcionamiento en la mayoría de condiciones de calidad del agua encontradas en los sistemas de distribución de agua potable. Este compromiso entre el tamaño del orificio, el nivel de energía y el requerimiento de filtración limita la fiabilidad del sistema.
Otro aspecto del aparato de la patente EP-574241 es la "retención" de un volumen de agua a una presión dada (presión de control) en la cámara de control del piloto de la válvula. Debido a la incompresibilidad del agua y al hecho de que el vástago del piloto se ha de mover libremente para controlar su presión de salida, el aparato se basa en la elasticidad del conducto de trabajo y la flexibilidad del diafragma (que puede cambiar de forma para mantener el volumen retenido constante, pero permite el movimiento del vástago). En ciertas condiciones donde la estabilidad de la válvula permanece afectada, la compresibilidad del volumen de control puede preverse mediante un depósito adicional.
Un sistema de control para un sistema de distribución de gas se describe en la patente US-5047965 (Zlokovitz).
El ajuste de una válvula de regulación de gas que tiene una válvula piloto de control de diafragma con muelle se realiza suministrando o aumentando la presión al lado del muelle del diafragma desde un suministro de gas presurizado a través de una válvula de regulación ajustable eléctricamente bajo el control de un microprocesador local. Este aparato no podría usarse con un sistema de control de presión de agua porque el agua no se puede comprimir y, por lo tanto, no podría usarse en una de las cámaras de la válvula piloto de control de diafragma con muelle.
La patente US 4084539 describe un aparato para controlar la presión de un adhesivo líquido en respuesta al movimiento de un artículo al cual se ha de aplicar el adhesivo.
La presente invención pretende proporcionar un aparato y un procedimiento de control que limite alguno de los problemas anteriores.
Estos problemas están dirigidos mediante un aparato de control de baja potencia tal como se define en la reivindicación 1 y un procedimiento para controlar la presión tal como se define en la reivindicación 11.
El aparato incluye por lo menos una, y preferiblemente dos, válvulas piezoeléctricas. Estas válvulas se describen en las siguientes patentes: US-5.567.394, EP-0191011, EP-0565510, EP-0547022 y EP-0538236.
El principio de una válvula piezoeléctrica es que un elemento de material piezoeléctrico se desplazable en aplicación de una tensión. El movimiento del elemento se usa para abrir/cerrar un pequeño orificio de válvula. La ventaja de este tipo de válvula para esta aplicación es que debido al funcionamiento a modo de condensador de la válvula, consume muy poca potencia - un consumo de energía típico de una válvula piezoeléctrica es de unos pocos microvatios, mientras que un consumo de energía típico de la válvula de solenoide es de 1 vatio aproximadamente. Típicamente, el movimiento del elemento es relativamente pequeño y, de esta manera, una válvula piezoeléctrica usualmente tiene solamente un pequeño orificio y es, por lo tanto, adecuada para gas como medio. Por esta razón, la invención es particularmente adecuada para usarse como válvula piloto en la que el cambio en la presión de control se puede "amplificar" para producir un cambio mayor en la presión de la válvula que se controla - ver por ejemplo, la válvula piloto de doble cámara descrita posteriormente con referencia a la figura 9.
En este contexto, funcionamiento de baja energía significa preferiblemente un consumo de energía menor de un milivatio, más preferiblemente menor de 100 microvatios y más preferiblemente menor de 10 microvatios.
Preferiblemente, una válvula de efecto piezoeléctrico conecta la fuente de presión de gas relativamente alta con los medios de salida de presión de gas variable y una segunda válvula de efecto piezoeléctrico conecta la fuente de presión de gas relativamente baja a los medios de salida de presión de gas variable. Mediante el funcionamiento adecuado de las dos válvulas piezoeléctricas (por ejemplo, usando un controlador tal como un microprocesador) la presión de los medios de salida de presión de gas variable se puede alterar. Como las válvulas piezoeléctricas son efectivamente de "energía cero", esto proporciona una manera de una energía muy baja para controlar la presión del sistema de distribución de agua.
Preferiblemente, la fuente de presión de gas relativamente baja es la presión atmosférica, es decir, la segunda válvula piezoeléctrica está simplemente conectada entre un conducto conectado a la atmósfera y los medios de salida de presión de gas variable (por ejemplo, un conducto externo).
Preferiblemente, la fuente de presión de gas relativamente alto es un depósito de gas y el gas puede ser aire. En una realización, la presión en el depósito se controla suministrando aire al depósito desde una bomba de aire u otros medios de presión de aire a través de una válvula de comprobación u otros medios de control. La presión en el depósito se monitoriza preferiblemente usando un sensor de presión tal como un transductor de presión y, al recibir una señal adecuada desde el sensor de presión, el controlador acciona la bomba de aire para "llenar" la presión en el depósito. De esta manera, la bomba se ha de accionar esporádicamente y asumiendo un escape despreciable en cualquier conducto entre la bomba y la primera válvula piezoeléctrica (entrada), la presión en el depósito permanece substancialmente constante hasta que se produce el uso del aire mediante el funcionamiento de la válvula piezoeléctrica. Esto también ayuda a proporcionar un aparato de control de baja potencia.
Mediante comparación con el aparato descrito en la patente EP 574241, se consigue un funcionamiento de baja potencia reduciendo la potencia necesaria para controlar las válvulas reemplazando las válvulas de solenoide con válvulas piezoeléctricas y solamente activando la bomba si se ha utilizado un suministro de control. Efectivamente, el límite de consumo de potencia se transfiere desde el funcionamiento de la válvula de solenoide al funcionamiento de la bomba.
Preferiblemente, la primera válvula piezoeléctrica (entrada) es del tipo que normalmente está cerrada cuando está desactivada y la segunda válvula piezoeléctrica (salida) es del tipo que está normalmente abierta cuando está desactivada. Esta disposición significa que, en ausencia de potencia, la presión de los medios de salida de presión variable se mantiene a presión atmosférica. Como la presión del depósito se puede seleccionar mediante el funcionamiento adecuado de la bomba u otros medios de generación de presión, la presión de salida variable se puede controlar de manera adecuada. Esto, junto con el funcionamiento de las válvulas piezoeléctricas, permite un control total de la presión del sistema de suministro de agua y permite, por ejemplo, un control que depende del tiempo de la presión, tal como se describe en la patente EP 574241.
En otra realización preferida, se prevén dos válvulas piezoeléctricas más, una en conjunción con la válvula de entrada y una en conjunción con la válvula de salida, proporcionando así dos válvulas de entrada y dos válvulas de salida. Dependiendo de la configuración de funcionamiento requerida, las dos válvulas de entrada puede estar en paralelo o en serie y también las dos válvulas de salida. En la realización descrita anteriormente cuando las válvulas de entrada están normalmente cerradas cuando están desactivadas y las válvulas de salida están normalmente abiertas cuando están desactivadas, las dos válvulas de entrada estarán dispuestas en serie entre sí y las dos válvulas de salida estarán dispuestas en paralelo entre sí.
En otra realización preferida, el aparato incluye medios para limitar la presión máxima en el depósito. Por ejemplo, esto puede hacerse mediante el uso de un controlador adecuado, por ejemplo, mediante el software de un controlador de microprocesador que está programado de la manera adecuada. Alternativamente, esto podría hacerse mediante la incorporación de una válvula de escape de presión o un regulador de presión en conjunción con el depósito. Al limitar la presión máxima del depósito de esta manera, a su vez, se limita la presión mínima del sistema de distribución de agua. Esto es deseable como, en el caso de un fallo, es ventajoso que la presión del sistema de distribución de agua no caiga por debajo de un valor mínimo.
Preferiblemente, el aparato incluye medios de control de potencia que son operativos para activar la(s) válvula(s) piezoeléctrica(s). Preferiblemente, los medios de control de potencia están dispuestos de manera que en el caso de que no funcione el controlador, los medios de control de energía no suministran potencia a la válvula piezoeléctrica. Con la disposición de las válvulas piezoeléctricas descrita anteriormente, esto podría asegurar que en el caso de un "fallo" del controlador, el sistema de suministro de agua cambiará a una presión operativa segura. Por una razón similar, la ausencia de potencia (por ejemplo, una batería gastada) producirá en mismo efecto, es decir, el sistema de presión de agua cambiará a una presión operativa segura.
De manera convencional, una válvula piezoeléctrica requiere un tensión relativamente alta para funcionar (por ejemplo 24 voltios). Se desea que el aparato de control de la presente invención pueda activarse, por ejemplo, con una tensión relativamente baja, por ejemplo, 3,6 voltios proporcionados por una única célula de litio, por ejemplo. El aparato de control puede, de esta manera, incluir medios de conversión CC-CC para convertir la tensión proporcionada por la batería a una tensión adecuada para activar las válvulas. Los medios de conversión se pueden activar mediante una señal de temporización proporcionada por el controlador y el controlador está colocado preferiblemente de manera que la señal del temporizador no se generará si el controlador falla. De esta manera, en este caso, las válvulas no se activarán en el caso de un fallo y el sistema cambiará a una presión segura en el caso de pérdida de potencia.
Preferiblemente, los medios de control del sistema de distribución de agua al cual se puede conectar el aparato de control son una válvula de control de presión principal, tal como una válvula de presión reducida (PRV). Como es convencional, esta válvula principal puede estar bajo el control de una válvula de conducto, tal como una válvula piloto de diafragma dual (a veces conocida como una cámara dual) tal como se describe en la patente EP 574241. En esencia, la diferencia entre una válvula de conducto de diafragma dual y una válvula piloto de diafragma único "normal" es que la válvula piloto de diafragma dual incorpora una cámara de presión de control adicional. Variando la presión en esta cámara de presión de control, la presión de salida de la válvula piloto (y así la presión de salida de la válvula principal que está controlando) se puede variar.
La figura 8 muestra un ejemplo de un sistema que utiliza un piloto de cámara dual de "placa emparedada" 20, tal como se describe en la Patente Europea Nº 574241. El flujo de agua a través de la cámara de control 5 se controla mediante un mecanismo de compuerta 8 que está vinculado con un diafragma 9. Un muelle 10 aplica fuerza a la parte posterior del diafragma 9 y la cantidad de fuerza suministrada por el muelle se puede variar mediante un tornillo de ajuste 11.
En una situación de estado estable (donde la presión de salida P_{O} permanece constante) la presión de agua en la cámara de control 5 se equilibrará mediante la fuerza generada por el muelle y la compuerta 8 permanecerá en una posición constante. De esta manera, el flujo a través del conducto auxiliar 4 permanecerá constante y la presión (P_{V}) en la válvula principal permanecerá constante.
Si la presión de salida (P_{O}) que se ha de controlar cae (por ejemplo, a través de un aumento de la demanda), el muelle 10 hace que se abra más la compuerta 8 y el flujo a través del conducto auxiliar aumenta. En consecuencia, el flujo a través del ventura 6 también aumenta, lo que produce que disminuya la presión P_{V}, provocando que la válvula principal (PRV) se abra más. Esto provoca que la presión de control P_{O} se eleve otra vez y el sistema alcanzará entonces un estado estable otra vez en el valor ajustado previamente de P_{O}.
La válvula piloto 20 incluye una segunda cámara 21 que está dividida de manera efectiva en dos porciones 22 y 23 mediante una pared 24. Una presión de control P_{C} actúa de manera efectiva contra la fuerza del muelle 10 gracias al diafragma 26. El muelle está conectado mecánicamente mediante un brazo 28 a un mecanismo de compuerta 8 que controla el flujo a través de la cámara 5. El brazo 28 pasa a través de la pared 24 y la abertura a través de la que pasa está sellada mediante un sello 29, de manera que la cámara 23 no contiene agua, sino que por el contrario ventila a la atmósfera.
Si la presión de control P_{C} se reduce, entonces la compuerta 8 se abrirá más, reduciendo así la presión P_{V} y aumentando la presión de salida P_{O}. Esto se llama usualmente como sistema "a prueba de fallos", ya que en el caso de que falle la presión de control, es decir, caiga a cero, la presión de salida P_{O} se ajustará a su valor máximo (determinado por la válvula principal PRV, por ejemplo).
En la técnica anterior se conocen otras formas de válvulas piloto de doble diafragma.
En otra realización preferida, la válvula piloto de doble diafragma es del tipo descrito con referencia a la figura 9 y en la solicitud GB 9913058.5 no publicada presentada al mismo tiempo del mismo solicitante, cuya descripción se incorpora aquí como referencia.
Preferiblemente, la válvula piloto comprende
medios de empuje para controlar una compuerta para controlar el flujo de fluido a través de una cámara de control;
una segunda cámara sellada mediante un diafragma de la segunda cámara en cuyo interior el control de la presión es aplicable para controlar también el funcionamiento de la compuerta, con lo cual en la práctica un aumento en la presión de control actúa para reducir el flujo de fluido a través de la compuerta;
en el que el lado del diafragma contra el que la presión de control no se aplica está en comunicación fluida con la cámara de control.
De esta manera, se prevé una válvula piloto de doble cámara de "acción inversa" en la que se evita la necesidad de sellado en asociación con la segunda cámara.
Preferiblemente, los medios de empuje son medios de muelle, por ejemplo un muelle tal como un muelle helicoidal. Preferiblemente, los medios de empuje empujan para abrir la compuerta y pueden estar rígidamente conectados a la compuerta mediante un enlace mecánico adecuado. Preferiblemente, el diafragma está también rígidamente conectado a la compuerta y/o al muelle a través del mismo o de un segundo enlace mecánico adecuado.
Preferiblemente, la cámara de control está por lo menos parcial o totalmente rodeada por un diafragma de la cámara de control además del diafragma de la segunda cámara. Preferiblemente, los medios de empuje están situados en el lado opuesto del diafragma de la cámara de control en la cámara de control. Tal como se explicará en detalle posteriormente en la descripción, seleccionando de manera aproximada las zonas operativas del diafragma de la segunda cámara y el diafragma de la cámara de control (por ejemplo aquellas partes del diafragma que se pueden mover), se puede seleccionar el efecto de la presión de control sobre el flujo de fluido a través de la cámara de control (y por lo tanto en uso, sobre la presión de salida).
En una realización preferida, la relación entre el área del diafragma de la cámara de control y el diafragma de la segunda cámara es de 2:1 o menos. Por ejemplo, si el diafragma de la cámara del control es el doble del área del diafragma de la segunda cámara, entonces una caída particular en la presión de control producirá un aumento idéntico en la presión de salida. En un ejemplo diferente, si el área del diafragma de la segunda cámara es tres cuartos de la del diafragma de la cámara de control, entonces un aumento en la presión de control de una cantidad dada provocaría que la presión de salida disminuyera tres veces esa cantidad. El caso particular en el que el área del diafragma de la segunda cámara sea la mitad que el del diafragma de la cámara de control replica de manera efectiva la función de la disposición en "emparedado" descrita anteriormente con referencia a la figura 8.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para controlar la presión de un sistema de distribución de agua que incluye el control de la presión de unos medios de salida de presión de gas variable de un aparato de control, estando conectados los medios de salida de presión de gas variable a unos medios de control adecuados del sistema de distribución de agua. El procedimiento incluye la etapa de conectar de manera selectiva una fuente de presión de gas relativamente alta y una fuente de presión de gas relativamente baja a los medios de salida de presión para variar su presión de salida.
Otras características del procedimiento son como se explican anteriormente con referencia al aparato de la presente invención.
Además de usarse con un sistema de distribución de agua, la presente invención también se puede usar con un sistema de distribución de gas u otro fluido.
Ahora se describirán realizaciones con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra una realización de un aparato de control según la presente invención en conjunción con parte de un sistema de distribución de agua;
La figura 2 es un gráfico que muestra una realización del funcionamiento de la bomba de la figura 1;
La figura 3 muestra en mayor detalle las dos válvulas piezoeléctricas de la figura 1;
La figura 4 muestra otra realización de una disposición de válvulas piezoeléctricas para su uso en el aparato de control de la figura 1;
La figura 5 muestra una posible modificación del aparato de control de la figura 1;
La figura 6 es una realización de un circuito de control de potencia de la figura 1;
La figura 7 es tres gráficos que muestran el funcionamiento del aparato de la figura 6;
La figura 8 es un diagrama esquemático de una disposición de válvula piloto de diafragma dual "emparedado" de la técnica anterior; y
La figura 9 es una realización de una válvula piloto de diafragma dual según un aspecto de la presente invención.
La figura 1 muestra un aparato de control (controlador de presión) 100 según una realización de la presente invención. Los medios de salida de presión variable (conducto 102) del controlador de presión 100 están conectados a una válvula piloto 104 que puede ser una válvula piloto de diafragma dual, por ejemplo del tipo mostrado en las figuras 8 ó 9. El conducto de salida de presión variable 102 proporciona una presión de control P_{C} a la válvula piloto 104. La válvula piloto 104 controla la presión de salida P_{O} de la válvula principal 106 de un conducto 108 de un sistema de distribución de agua.
La presión de control P_{C} se controla mediante el funcionamiento de dos válvulas piezoeléctricas PZ1 y PZ2 bajo el control de un microprocesador 110. La válvula PZ2 ventila a presión atmosférica y la válvula PZ1 está conectada a una fuente de presión relativamente alta, por ejemplo un depósito de aire CY. El depósito de aire CY proporciona una presión de entrada P_{i} a la válvula PZ1. La presión P_{i} del depósito CY se controla mediante una bomba PU (también controlada mediante el microprocesador 110) que se acciona de manera selectiva para llenar el depósito CY a través de una válvula de comprobación CV.
El microprocesador 110 recibe información de la presión desde dos transductores TD1 y TD2. TD1 controla la presión de salida P_{O} de la válvula principal 106 y el transductor TD2 controla la presión de entrada P_{i} del depósito CY. Basado en esta información, el microprocesador 110 controla la bomba PU y la válvula PZ1 y PZ2 para controlar la válvula piloto 104 tal como se requiere, por ejemplo según requerimientos de dirección de perfil de tiempo o presión predeterminados, tal como se describe en la patente EP 574241. En esta realización, el funcionamiento de PZ1 aumentará P_{C}, mientras que el funcionamiento de PZ2 disminuirá P_{C}.
En la práctica, el microprocesador 110 activa la bomba PU cuando la presión del depósito CY cae por debajo de un cierto ajuste de baja presión y desactiva la bomba PU cuando la presión en el depósito supera un cierto ajuste de alta presión. El ciclo de control de la bomba PU es típicamente tal como se muestra en la figura 2, que muestra que el funcionamiento esporádico de la bomba PU mantiene la presión P_{i} en el rango deseado. Asumiendo un escape despreciable en el conducto entre la bomba PU y la válvula de entrada PZ1, la presión en el cilindro CY permanece constante hasta que se produce el uso de aire mediante el funcionamiento de las válvulas piezoeléctricas.
Preferiblemente, las válvulas piezoeléctricas están dispuestas como se muestra en la figura 3, principalmente que PZ1 es del tipo que está normalmente cerrada (es decir, ningún gas puede fluir) cuando está desactivada y PZ2 es del tipo que está normalmente abierta (es decir, el gas puede fluir) cuando está desactivada, por las razones explicadas anteriormente.
Para aumentar la seguridad, el número de válvulas piezoeléctricas se puede doblar, tal como se muestra en la figura 4, es decir, introduciendo de manera efectiva una redundancia en uno o dos de los circuitos de válvulas piezoeléctricas tal como se requiere. Para la misma operación que se muestra en la figura 3, las dos válvulas de entrada PZ1 y PZ1' están colocadas en serie y están cerradas cuando están desactivadas. De esta manera, un fallo en el cierre de una válvula no perjudica a la seguridad del sistema. De una manera similar, las dos válvulas de salida PZ2 y PZ2' están colocadas en paralelo y están normalmente abiertas cuando están desactivadas. Otra vez, un fallo en la apertura de una válvula no perjudica la seguridad del sistema.
La figura 5 muestra otra característica de seguridad, principalmente la incorporación de una válvula de escape de presión 500 y/o un regulador 502 en conjunción con el depósito CY para limitar la presión máxima en el depósito CY. Si se usa una válvula de escape de presión 500, ventila de manera efectiva el depósito CY a la atmósfera cuando la presión en el depósito CY se vuelve demasiado grande. Si se usa un regulador 502, éste se coloca en la tubería que conecta el depósito CY a la válvula PZ1. Además o alternativamente, la presión en CY podría limitarse mediante el control adecuado del microprocesador 110.
Para una presión de control máxima dada en el depósito de P_{Cmax}, usando la válvula piloto de diafragma dual de la figura 9, la presión de salida mínima P_{Omin} que se puede conseguir será como sigue:
Fuerza muelle (SF) = (A - A') P_{Omin} + A'P_{Cmax}
La figura 6 muestra una realización de un convertidor CC-CC para activar (en este ejemplo) una de las válvulas piezoeléctricas PZ1 desde una batería que proporciona una tensión terminal de VDO. Una batería puede ser, por ejemplo, una única célula de litio (no representada) con una tensión terminal de 3,6 voltios. Típicamente, una válvula piezoeléctrica requiere una tensión de 24 voltios aproximadamente para activarse.
La figura 7 muestra tres gráficos que indican el funcionamiento del circuito de la figura 6 que es como sigue.
Cuando el microprocesador 110 ha de accionar la válvula piezoeléctrica PZ1, en primer lugar se acciona la salida de control 2 para abrir el interruptor Q1. La salida de control 1 se acciona a continuación para cerrar el interruptor Q3 varias veces durante varios microsegundos. Cuando se cierra Q3, la corriente en el inductor L1 se eleva rápidamente, provocando se forme la tensión a través del condensador C5 a través del diodo D9.
Después de varios pulsos del interruptor Q3, la tensión a través del condensador C5 se elevará al valor requerido, usualmente entre 20 y 24 voltios. La salida de control 2 se acciona a continuación para cerrar el interruptor Q1, que a su vez acciona la válvula PZ1. Una vez la salida de control 2 vuelve a activar el interruptor Q1, la válvula PZ1 se desactivará y la resistencia R6 asegura su descarga a través de la válvula PZ1 para volver PZ1 a su estado inacti-
vo.
La señal de temporización para el circuito que activa el ciclo de conmutación del convertidor se genera mediante una sección lineal de código en el microprocesador 110. Este código no se ejecutará si el microprocesador 110 falla en caso de que la válvula PZ1 (y otras válvulas conectadas al mismo o circuitos similares) no se activará y el sistema volverá a una presión segura como también pasa en el caso de una pérdida de energía.
La figura 8 es un diagrama esquemático de una válvula piloto de diafragma dual de la técnica anterior, tal como se describe en la patente EP 574241 y descrita anteriormente.
La figura 9 representa una válvula piloto de diafragma dual que se puede usar según un aspecto de la presente invención.
La válvula piloto 50 incluye una cámara de control 51 y una segunda cámara 52. Se aplica una presión de control P_{C} a la cámara 52 en la práctica y la cámara 52 está dividida de la cámara de control 51 mediante un diafragma de la segunda cámara 53.
El diafragma de la segunda cámara 53 está conectado rígidamente a través de un enlace 54 a un mecanismo de compuerta 55. El mecanismo de compuerta 55 está también conectado a través de otro enlace rígido 56 a un muelle 57. El muelle 57 está aislado de la cámara de control 51 mediante el diafragma de la cámara de control 58. La acción de la fuerza (SF) del muelle 57 sobre el diafragma 58 se puede ajustar mediante un tornillo de ajuste 59.
Este tipo de válvula piloto de diafragma dual es menos propensa a escapes que las válvulas piloto "plana" o "de emparedado" de la técnica anterior. Como cualquier escape aumentaría el consumo de energía, este tipo de válvula piloto es particularmente útil para mantener un dispositivo de bajo consumo de energía.
Como puede apreciarse a partir de la figura 9, el fluido de control (que puede ser gas, por ejemplo aire) presente en la cámara de control 51 actúa contra el lado opuesto del diafragma de la segunda cámara 53 para la presión de control P_{C}. En funcionamiento, si, por ejemplo, se reduce la presión de control P_{C}, entonces la compuerta 55 se abrirá más, provocando que aumente el flujo de fluido a través de la cámara de control. Cuando se usa en un circuito de control PRV, tal como se ha explicado previamente, esto provocará que aumente la presión de salida.
Tal como se indica en la figura 9, el área del diafragma de la cámara de control 58 se designa como A y el área del diafragma de la segunda cámara 53 se designa como A'. El equilibrio de fuerzas que operan en la válvula piloto es como sigue:
Fuerza muelle (SF) = AP_{O} - A'P_{O} + A'P_{C} = (A-A')P_{O} + A'P_{C}
En un primer ejemplo, si A' = ½ A
SF = A'(P_{O} + P_{C})
Si se requiere un efecto de multiplicación, entonces las áreas relativas en sección transversal se pueden ajustar a un valor diferente. En un segundo ejemplo, si A' = ¾ A, la ecuación será
SF = ¼ A (P_{O} + 3P_{C})
De esta manera, un aumento de P_{C} de una cantidad dada provocaría que P_{O} disminuyera tres veces la cantidad y viceversa.
Debido a las características de la válvula piloto, el efecto de la presión de aire se puede amplificar. Se puede usar una bomba de diafragma miniatura de baja potencia para generar, por ejemplo, 0,5 bar. Usando una válvula piloto que tiene diafragmas con relación 6/5, la relación entre la presión de control y salida es:
Fuerza muelle (SF) = 6/5 AP_{O} - 5A/5 P_{O} + 5/5 AP_{C}
Fuerza muelle (SF) = 1/5 A (P_{O} + 5P_{C})
De esta manera, una presión de control máxima de 0,5 bar generará una reducción en P_{O} de 2,5 bar, que es suficiente en la mayoría de los casos para modular la presión de salida de la válvula.
La realización anterior se da a modo de ejemplo solamente y serán evidentes variaciones para los técnicos en la materia.

Claims (11)

1. Aparato de control de baja potencia (100) para su conexión a una válvula piloto (104) para controlar la presión de salida de una válvula de control de presión principal (106) de un sistema de distribución de agua, incluyendo el aparato de control de baja potencia:
medios de salida de presión de gas variable (102) para su conexión a la válvula piloto (104), y
una fuente de presión de gas relativamente alta y una fuente de presión de gas relativamente baja, pudiéndose conectar cada una de manera selectiva a los medios de salida de presión de gas variable para variar la presión de los medios de salida de presión de gas variable,
en el que una o las dos fuentes de presión de gas están conectadas a los medios de salida de presión mediante por lo menos una válvula piezoeléctrica que tiene un consumo de potencia menor de uno milivatio, de manera que el aparato de control se puede accionar mediante una batería.
2. Aparato de control según la reivindicación 1, en el que una primera válvula de efecto piezoeléctrico (PZ1) conecta la fuente de presión de gas relativamente alta a los medios de salida de presión de gas variable y una segunda válvula de efecto piezoeléctrico (PZ2) conecta la fuente de presión de gas relativamente baja a los medios de salida de presión de gas variable.
3. Aparato de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de presión de gas relativamente baja es presión atmosférica.
4. Aparato de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de presión de gas relativamente alta es un depósito de gas presurizado.
5. Aparato de control según la reivindicación 2, en el que la primera válvula piezoeléctrica es del tipo que está normalmente cerrada cuando está desactivada y la segunda válvula piezoeléctrica es del tipo que está normalmente abierta cuando está desactivada.
6. Aparato de control según la reivindicación 5, que incluye una tercera y una cuarta válvulas piezoeléctricas, estando colocada la tercera válvula (PZ1') en serie con la primera y la cuarta válvula (PZ2') está colocada en paralelo con la segunda.
7. Aparato de control según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye medios de control de potencia que son operativos para suministrar potencia a la válvula piezoeléctrica, de manera que en el caso de que no se controlen, los medios de control de potencia no suministran potencia a las válvulas piezoeléctricas.
8. Aparato de control según la reivindicación 1, que incluye medios de conversión CC-CC para convertir la tensión proporcionada por una batería a una tensión adecuada para activar la válvula, en el que los medios de conversión se accionan mediante una señal de temporización proporcionada por un controlador y el controlador está dispuesto de manera que la señal de temporización no se generará si el controlador falla.
9. Sistema de control de presión que incluye un aparato de control según cualquiera de las reivindicaciones an-
teriores conectado a una válvula de control de presión principal bajo el control de una válvula de conduc-
to.
10. Sistema de control de presión según la reivindicación 9, en el que la válvula piloto incluye
medios de empuje para controlar una compuerta para controlar el flujo de fluido a través de una cámara de con-
trol;
una segunda cámara sellada mediante un diafragma de la segunda cámara en cuyo interior el control de la presión es aplicable para controlar también el funcionamiento de la compuerta, con lo cual en la práctica un aumento en la presión de control actúa para reducir el flujo de fluido a través de la compuerta;
en el que el lado del diafragma contra el que la presión de control no se aplica está en comunicación fluida con la cámara de control.
11. Procedimiento para controlar la presión de un sistema de distribución de agua, que incluye el control de la presión de unos medios de salida de presión de gas variable (102) de un aparato de control de baja potencia (100), estando conectados los medios de salida de presión de gas variable a una válvula piloto (104) conectada a la válvula de control de presión principal del sistema de distribución de agua, incluyendo el procedimiento la etapa de conectar selectivamente una fuente de presión de gas relativamente alta y una fuente de presión de gas relativamente baja a los medios de salida de presión de gas variable para variar su presión de salida,
en el que una o las dos fuentes de presión de gas están conectadas a los medios de salida de presión mediante por lo menos una válvula piezoeléctrica que tiene un consumo de energía menor de un milivatio, de manera que el aparato de control se puede activar mediante una batería.
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