ES2246594T3 - Fuente de presion con incremento relativo constante de la presion y metodo de diagnostico de valvulas de seguridad frente a incrementos o caidas excesivos de la presion. - Google Patents
Fuente de presion con incremento relativo constante de la presion y metodo de diagnostico de valvulas de seguridad frente a incrementos o caidas excesivos de la presion.Info
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Abstract
Método para determinar la presión de conmutación de un aparato de seguridad (1) que está adaptado para proteger una instalación contra exceso o caída por debajo de una presión de gas, en el cual es suministrada una presión creciente al aparato de seguridad (1), caracterizado porque la presión creciente suministrada es generada haciendo que un gas fluya a un recipiente con un volumen fijo a un caudal que es proporcional a la presión en el recipiente (11) de forma tal que la presión creciente aumenta de acuerdo con una función exponencial.
Description
Fuente de presión con incremento relativo
constante de la presión y método de diagnóstico de válvulas de
seguridad frente a incrementos o caídas excesivos de la
presión.
La presente invención se refiere a un método para
determinar la presión de conmutación de un aparato de seguridad que
está adaptado para proteger una instalación contra exceso o caída
por debajo de una presión de gas, en el cual es aplicada una
presión creciente al aparato de seguridad.
Un método como tal es conocido de forma general.
Éste es utilizado para medir la presión de conmutación de aparatos
de seguridad con el fin de verificar si el aparato de seguridad
está funcionando correctamente y para verificar si el aparato de
seguridad está funcionando a la presión correcta.
Por supuesto, es de la mayor importancia que
tales aparatos de seguridad respondan a esta presión de gas
correcta.
Según la técnica anterior, se hace uso aquí de un
método en el cual es suministrada una presión al aparato de
seguridad y esta presión es aumentada gradualmente hasta que el
aparato de seguridad responde. La presión a la cual esto tiene
lugar es registrada, después de lo cual ésta puede ser comparada con
la presión nominal de funcionamiento y así puede ser determinado el
funcionamiento del aparato.
La experiencia muestra que el funcionamiento de
un aparato de seguridad de esta clase es dependiente, por lo
general, no sólo de la presión suministrada, sino también del grado
de cambio de la presión del gas o, en otras palabras, de la función
derivada de la función que representa la presión del gas en el
tiempo. Se encuentra que éste es el caso, particularmente, en
situaciones en las cuales tales aparatos de presión no han
funcionado durante un largo periodo, como afortunadamente será el
caso, por lo gene-
ral.
ral.
Esto quiere decir que las mediciones de seguridad
son por lo tanto dependientes de más de una variable, de forma tal
que la medición es normalmente difícil de reproducir.
El documento
SU-A-1 053 075 describe un aparato
que está adaptado para generar una presión que cambia en el tiempo
según una función exponencial. El conocido aparato genera una
presión a ser suministrada a una cámara de prueba de una aeronave.
La presión es suministrada a la cámara en la cual la aeronave está
colocada y por lo tanto la presión es aplicada a la parte exterior
de dicho aparato para ser probado, evidentemente para modelar la
presión bajo condiciones de vuelo de gran altitud. Además, el
conocido aparato utiliza una referencia eléctrica para generar la
presión exponencial.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un método y un aparato que puedan ser utilizado para
determinar la presión de conmutación de un aparato de seguridad y
con el cual puedan ser evitados los inconvenientes arriba expuestos
de la técnica an-
terior.
terior.
Este objetivo es alcanzado mediante un método de
acuerdo con la reivindicación 1.
Debido al aumento relativo constante de la
presión suministrada al aparato de seguridad, ya no es necesario
tener en cuenta de antemano ajustes del aparato de seguridad.
Mediante esto, se evitan errores resultantes de ajustes incorrectos
por el usuario.
La presente invención proporciona además un
dispositivo para generar una presión de gas creciente en el tiempo,
comprendiendo dicho dispositivo un recipiente con un volumen fijo y
un elemento de suministro que está adaptado para suministrar un gas
al recipiente a un caudal que es proporcional a la presión en el
recipiente de forma tal que es generada una presión creciente que
aumenta de acuerdo con una función exponencial.
Según una realización preferida particular, la
presión suministrada es descargada después de alcanzar una presión
máxima admisible que excede la presión de conmutación del aparato de
seguridad.
Será evidente que esta medida aumentará mucho la
seguridad de la persona que lleve a cabo el método en cuestión.
Según otra realización preferida, el dispositivo
de medición comprende un recipiente con un volumen constante y un
elemento de suministro que está adaptado para suministrar un flujo
de gas al recipiente, cuyo caudal es proporcional a la presión en
el recipien-
te.
te.
Se encuentra que este es un método
particularmente atractivo de desarrollar una presión de gas
creciente en el tiempo de acuerdo con una función exponencial.
Según otra realización preferida, el elemento de
suministro está formado por un elemento laminar
que está dispuesto en un conducto de gas y que está conectado, por un lado, al recipiente y, por el otro lado, a una fuente de presión, cuya presión es siempre más alta en un factor que la presión en el reci-
piente.
que está dispuesto en un conducto de gas y que está conectado, por un lado, al recipiente y, por el otro lado, a una fuente de presión, cuya presión es siempre más alta en un factor que la presión en el reci-
piente.
Según todavía otra realización preferida, el
dispositivo de medición comprende un amplificador de presión, cuya
conexión de entrada está conectada al recipiente y cuya conexión de
salida está conectada al otro lado del elemento laminar.
Otras realizaciones preferidas atractivas están
especificadas en las restantes reivindicaciones dependientes.
El presente método y aparato serán explicados a
partir de este momento, con referencia a las figuras adjuntas, en
las cuales:
la figura 1 muestra un diagrama de bloques que
explica el método según la presente invención;
la figura 2 muestra un diagrama de bloques del
dispositivo que es utilizado para llevar a cabo el método según la
invención y que forma parte del aparato según la invención;
la figura 3 muestra una sección transversal,
parcialmente en vista en perspectiva, del amplificador de presión
utilizado en la presente invención; y
la figura 4 muestra un gráfico que explica el
método según la invención.
La figura 1 muestra un aparato de seguridad 1,
por ejemplo un aparato de seguridad de sobrepresión, conectado a un
conducto 2 de alimentación de gas, mientras que en el otro lado del
aparato de seguridad 1 está ubicada una parte 3 de un suministro a
los conductos principales de gas a proteger.
Con el fin de controlar el funcionamiento del
aparato de seguridad 1 de sobrepresión se utiliza un aparato según
la presente invención. Este aparato comprende un dispositivo de
medición que está designado en su totalidad con 4 y que está
conectado por medio de un conducto 5 al conducto principal de
suministro de gas del aparato de seguridad 1. Para el acoplamiento
entre el instrumento de medición y el conducto de gas se utiliza un
acoplamiento 6 que está formado, por ejemplo, por el acoplamiento
que constituye la materia de la solicitud de patente Holandesa
número 1008557. El instrumento de medición 4 puede estar alojado en
una caja de medición, en el cual, la caja de medición puede estar
también provista de un compresor 7 y un recipiente a presión 8 los
cuales están conectados por medio de una válvula reductora de
presión 9. El compresor 7, el recipiente a presión 8 y la válvula
reductora de presión 9 pueden también, sin embargo, ser utilizados
como elementos separados o pueden estar presentes en el lugar de
ubicación del aparato de seguridad 1.
El dispositivo de medición 4, cuyo diagrama de
bloques es mostrado en la figura 2, comprende primeramente un
recipiente 11, una válvula 12 de fijación de la presión de
arranque, una válvula de descarga 13, una restricción 14 conectada
en serie a la válvula de descarga 13, una válvula de arranque 15 y
un amplificador de presión 16, cuya construcción será explicada con
referencia a la figura 3.
La figura 2 muestra que el recipiente está
conectado a la válvula de presión de arranque, a la válvula de
descarga 13 a través del elemento laminar 14, a la conexión de
entrada del amplificador de presión 16 y a la válvula de arranque
15. Un segundo elemento de flujo laminar 17 está ubicado entre la
conexión de salida del amplificador de presión 16 y la válvula de
arranque 15. Haciendo referencia a la figura 1, la válvula 12 de
presión de arranque está conectada al recipiente a presión 8 en el
cual impera la presión de arranque, el lado de alimentación del
amplificador de presión 16 está conectado a un compresor 7 y el
recipiente 11 está conectado a una manguera 5 e, inmediatamente, a
la conexión de entrada del aparato de seguridad 1. La conexión de
salida de la válvula de descarga 13 está conectada al aire
ambiente.
Ahora se describirá el funcionamiento del aparato
expuesto anteriormente.
Antes de iniciar la medición, tiene que ser
determinada la presión de arranque a la cual debe comenzar la
progresión de la presión. Con este fin es encendido el compresor 7
y la válvula reductora de presión 9 es ajustada de forma tal que la
presión de arranque deseada impera en el recipiente a presión 8.
Por supuesto, aquí se utilizará un manómetro (no mostrado en el
dibujo). Este manómetro puede ser de tipo electrónico para que los
resultados de la medición estén disponibles en forma electrónica y
puedan ser alimentados por ejemplo a una computadora.
Por medio de la operación del botón 12, la
presión de arranque es transferida posteriormente al recipiente 11,
en el cual sigue un periodo de espera tal que puede asumirse que la
presión de arranque impera en el recipiente 11 entero.
La presión de arranque aquí también será
suministrada a la conexión de entrada del amplificador de presión
16, de forma tal que es ejercida una presión sobre la conexión de
salida del mismo, cuya ganancia es mayor que la presión de arranque.
Cuando la válvula de arranque 15 es entonces deprimida, un caudal
constante fluirá al recipiente 11. Este caudal constante es
ocasionado por una diferencia de presión constante, que es:
- la ganancia x la presión imperante en el recipiente 11 - la presión imperante en el recipiente 11 sobre el primer elemento de flujo laminar 17.
La presión en el recipiente 11
subirá en este punto. Se ha encontrado que el sistema es un
sistema de primer orden, de tal manera que al resolverlo resulta una
ecuación diferencial de primer orden, cuya solución es una función
exponencial, es decir: P(t) =
\hbox{P _{arranque} \cdot a ^{t} .}
La presión, que aumenta según una función
exponencial, es entonces suministrada mediante el acoplamiento 6 al
aparato de seguridad 1, en el cual el proceso es continuado hasta
que el aparato de seguridad responde. Entonces, es obtenido el
valor deseado. Debido al hecho de que la presión aumenta según una
función exponencial, las condiciones secundarias para la respuesta
del aparato de seguridad son, por lo tanto, constantes, de forma
tal que es obtenida una medición reproducible. Esto es explicado
con referencia a la figura 4.
Cuando tiene lugar la descarga al alcanzar la
presión máxima admisible, el elemento laminar proporciona una
descarga controlada, preferentemente hasta un valor de
aproximadamente el valor de arranque.
En la figura 4 es mostrado un gráfico de la
presión a ser suministrada al aparato de seguridad. Debido a la
reducida escala de la figura, no es posible ver cómo la presión
aumenta exponencialmente; la presión sólo es visible como una línea
recta 30. Cuando es alcanzada la presión de respuesta real del
aparato de seguridad, se produce una disminución 31 de la presión
que es detectada por un dispositivo de detección dispuesto con este
propósito (no mostrado en los dibujos). Esta disminución de presión
es causada por la respuesta del aparato de seguridad. Durante la
respuesta se desplaza una membrana, por lo cual el volumen cambia.
El volumen cambiado, generalmente aumentado, produce una repentina
pequeña disminución de presión. El aumento de presión es entonces
reanudado, como se muestra con la línea 32, aunque con un gradiente
ligeramente menor causado por el volumen ligeramente mayor al cual
es suministrado el flujo constante de gas. El aumento de presión es
interrumpido, por supuesto, cuando es alcanzada la presión máxima
admisible 33 del aparato de seguridad. La presión es entonces
descargada en 34, después de lo cual puede comenzar un nuevo
ciclo.
Finalmente, será explicado el funcionamiento del
amplificador de presión con referencia a la figura 3.
El amplificador de presión está formado por un
alojamiento 20 en el cual está dispuesta una cámara 21, dentro de la
cual está montado un cuerpo 22 de forma que se puede desplazar. La
cámara 21 está conectada a la presión ambiente. Los movimientos
del cuerpo 22 están determinados por dos membranas 23, 24.
Asimismo, las membranas 23, 24 sirven para ocluir el espacio por
encima de la membrana 23 y el espacio por debajo de la membrana 24.
El espacio por encima de la membrana 23 está conectado a un canal
de alimentación 25 para el suministro de la presión de entrada.
El espacio por debajo de la membrana 24 está
conectado además a un canal de salida 26 para aliviar la presión de
salida. El área efectiva de la superficie del cuerpo 22 conectada
al espacio que está conectado al canal de alimentación 25 es mayor
que el área pertinente de la superficie conectada al espacio por
debajo de la membrana 24. Esto quiere decir que el cuerpo 22 está
en equilibrio cuando la presión en el espacio por encima de la
membrana 23 es la relación entre las áreas de superficie veces menor
que la presión por debajo de la membrana 24. Para el suministro de
gas bajo presión al espacio por debajo de la membrana 24, está
dispuesto un canal de alimentación 27 para el gas bajo presión, el
cual está separado del espacio por debajo de la membrana 24, por
medio de una válvula 28 operada automáticamente. La válvula 28 es
operada, por medio de una palanca 29, por el cuerpo 22. Con este
propósito, la palanca está suspendida de forma que puede girar
sobre un eje 30 alojado en el cuerpo 20.
Un amplificador de presión de esta clase produce
la característica deseada, de forma tal que es posible generar la
característica de presión requerida.
Claims (7)
1. Método para determinar la presión de
conmutación de un aparato de seguridad (1) que está adaptado para
proteger una instalación contra exceso o caída por debajo de una
presión de gas, en el cual es suministrada una presión creciente al
aparato de seguridad (1), caracterizado porque la presión
creciente suministrada es generada haciendo que un gas fluya a un
recipiente con un volumen fijo a un caudal que es proporcional a la
presión en el recipiente (11) de forma tal que la presión creciente
aumenta de acuerdo con una función exponencial.
2. Método como el reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque la presión
suministrada es descargada cuando es alcanzada una presión máxima
admisible que excede la presión de conmutación del aparato de
seguridad (1).
3. Dispositivo (4) para generar una presión de
gas creciente en el tiempo, comprendiendo dicho dispositivo un
recipiente (11) con un volumen fijo y un elemento de suministro
(17) que está adaptado para suministrar un gas al recipiente a un
caudal que es proporcional a la presión en el recipiente, de forma
tal que es generada una presión creciente que aumenta de acuerdo
con una función exponencial.
4. Dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 3, caracterizado porque el elemento de
suministro está formado por un elemento laminar (17) que está
dispuesto en un conducto de gas y que está conectado, por un lado,
al recipiente (11) y, por el otro lado, a una fuente de presión
(16), cuya presión es siempre un factor de x veces la presión en el
recipiente (11).
5. Dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de
medición comprende un amplificador de presión (16), cuya conexión
de entrada está conectada al recipiente (11) y cuya conexión de
salida está conectada al otro lado del elemento laminar (17).
6. Dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 5, caracterizado porque el elemento laminar
(17) comprende un conducto cuyo diámetro es menor que una centésima
parte de la longitud del elemento laminar (17).
7. Dispositivo como el reivindicado en las
reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque:
- el amplificador de presión (16) comprende una
cámara (21) dentro de la cual está ubicado un cuerpo movible (22)
de forma tal que la cámara está dividida en dos partes,
- un conducto de entrada (25) está conectado a
una de las dos partes de la cámara y un conducto de salida (26)
está conectado a la otra parte de la cámara,
- la relación entre las áreas de superficie
efectivas del cuerpo movible (22) que están conectadas a la primera
parte y a la segunda parte es inversamente proporcional a la
ganancia, y
- el cuerpo movible (22) está acoplado a una
válvula (28) dispuesta en un conducto de suministro de gas.
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