ES2259856B1 - Sistema de control para la prevencion de legionella y otros microorganismos en torres de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control para la prevención de legionella u otros microorganismos en torres de refrigeración, que comprende - medios de determinación de la concentración de una sustancia para la prevención de microorganismos en un líquido de muestra extraído de dichas torres, - medios de comparación de dicha concentración medida con una concentración de consigna de dicha sustancia, - primeros medios de dosificación controlada de dicha sustancia, y - medios de control, que incluyen un microcontrolador, conectados a los medios de determinación, a los medios de comparación y a los primeros medios de dosificación, de forma que en caso de que dicha concentración determinada por los medios de determinación sea inferior a la concentración de consigna, los medios de control están configurados para actuar sobre los primeros medios de dosificación para que dosifiquen a dichas torres una cantidad calculada de dicha sustancia para la prevención de microorganismos.
Description
Sistema de control para la prevención de
legionella y otros microorganismos en torres de
refrigeración.
La presente invención se encuadra dentro de los
sistemas para la prevención de la aparición de ciertos
microorganismos, como por ejemplo, la legionella,
especialmente en torres de refrigeración.
Actualmente es conocido el método analítico de
dosificación de biocida de forma manual, haciendo una reacción de
valoración con jeringas calibradas y matraces; los diferentes
productos químicos que se utilizan para la valoración pueden estar
o no registrados por sus respectivas marcas, existiendo una
normativa y método analítico a proceder con los mismos.
Así mismo existen en el mercado equipos
destinados a laboratorio, consistentes en un depósito de mezcla y
dosificadores peristálticos junto a un agitador mecánico para
examinar de forma visual reacciones químicas.
Como antecedente relacionado con el sistema de
la invención, se pueden citar los titradores. Un titrador es
básicamente un equipo que titra o va añadiendo lentamente un
valorante en un recipiente que ha sido acondicionado con unos
reactivos y al que se ha añadido un líquido de muestra del que se
quiere medir un componente como puede ser, por ejemplo, carbono,
cloro, nitrato, hierro, sulfuros, amonio, etc.
Así, por ejemplo, es conocido el analizador de
líquidos de Polymetron®, modelo 8810, que es un titrador automático
que utiliza el análisis por electrodos selectivos y colorimétrico
para el control de procesos industriales.
Estos equipos sólo se limitan a medir la
cantidad de estos componentes presente en el líquido de muestra. La
determinación de esta cantidad se puede hacer por luz, pH,
conductividad, etc. Este tipo de equipos suelen estar destinados a
un laboratorio en la industria para hacer análisis únicos y no en
línea.
La presente invención se refiere a un sistema de
control para la prevención de legionella y otros
microorganismos en torres de refrigeración según se define en la
reivindicación 1; realizaciones preferidas del sistema se definen en
las reivindicaciones dependientes.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema de control para la prevención de
legionella y otros microorganismos en torres de
refrigeración, que sea capaz de mantener un nivel de biocida (u otra
sustancia para la prevención de tales microorganismos) superior a
un nivel preestablecido.
Mediante el sistema de control de la presente
invención, se mantiene en las torres de refrigeración, de forma
manual y/o automática, un nivel de biocida adecuado para evitar la
aparición de legionella y otros microorganismos.
Frente a sistemas ya conocidos, presenta la
ventaja de que se adapta a cualquier tipo de biocida, incluido el
cloro, y también la ventaja de ser un sistema que permite el
análisis continuo en línea.
La presente invención se refiere a un sistema de
control para la prevención de legionella u otros
microorganismos en torres de refrigeración, que comprende
- medios de determinación de la concentración de
una sustancia para la prevención de microorganismos en un líquido
de muestra extraído de dichas torres,
- medios de comparación de dicha concentración
medida con una concentración de consigna establecido para dicha
sustancia,
- primeros medios de dosificación controlada de
dicha sustancia, y
- medios de control conectados a los medios de
determinación, a los medios de comparación y a los primeros medios
de dosificación,
de forma que en caso de que dicha concentración
determinada por los medios de determinación sea inferior a la
concentración de consigna, los medios de control están configurados
para actuar sobre los primeros medios de dosificación para que
dosifiquen a dichas torres una cantidad calculada de dicha sustancia
para la prevención de microorganismos.
Preferiblemente dicha sustancia para prevención
de microorganismos es una sustancia biocida; por ejemplo, dicho
biocida puede ser sulfato de
tetrakis-hidroximetilfosfonio.
Los medios de determinación de la concentración
de dicha sustancia comprenden
- un fotómetro, que comprende un depósito con
tomas de entrada para dicho líquido de muestra, para al menos un
reactivo valorante y para al menos un segundo reactivó o indicador,
un diodo emisor y un receptor de luz en la frecuencia lumínica
adecuada mediante filtros lumínicos,
- segundos medios de dosificación controlada de
una cantidad establecida de dicho reactivo valorante al líquido de
muestra contenido en el fotómetro,
- terceros medios de dosificación controlada de
dicho al menos segundo reactivo o indicador al líquido de muestra
contenido en el fotómetro,
- medios de agitación de la mezcla formada por
líquido de muestra, reactivo valorante y al menos segundo reactivo
o indicador,
de forma que la concentración de dicha sustancia
para la prevención de microorganismos en el líquido de muestra se
determina teniendo en cuenta el número de veces que los segundos
medios de dosificación han dosificado la cantidad establecida de
dicho reactivo valorante para que la opacidad de la mezcla corte en
un nivel predeterminado la cantidad de luz que llega al receptor
desde el diodo emisor. El fotómetro también puede incluir una toma
de salida para líquido de muestra, para la calibración del volumen
de mezcla a analizar.
Tanto el reactivo valorante como dicho al menos
segundo reactivo o indicador dependerán de la sustancia para la
prevención de microorganismos que se utilice, ya que cada sustancia
tiene su método de valoración. Así, por ejemplo, cuando el biocida
es sulfato de tetrakis-hidroximetilfosfonio, el
reactivo valorante puede ser yoduro potásico y los segundos
reactivos almidón y ciertas sales catalizadoras.
La cantidad calculada por el sistema de dicha
sustancia para la prevención de microorganismos tiene un valor que
depende de un grupo de parámetros, de los que al menos uno es la
concentración medida por los medios de determinación. Esta cantidad
también depende del volumen total del circuito (que incluye torre de
refrigeración, balsa o piscina y tuberías de distribución), del
caudal y de la potencia de los primeros medios de dosificación
controlada de dicha sustancia, y de la pureza que presente dicha
sustancia. En definitiva, es importante que haya una cantidad
determinada de sustancia biocida por cada litro de líquido de la
torre de refrigeración, para que mueran los microorganismos.
Los primeros, segundos y terceros medios de
dosificación preferiblemente consisten en bombas peristálticas que
dosifican controladamente la cantidad de sustancia, segundos
reactivos o reactivo valorante, respectivamente, que establezcan
los medios de control. Más preferiblemente, los segundos medios de
dosificación consisten en una bomba inyectora que preferiblemente,
en el caso de un reactivo valorante corrosivo, como puede ser el
yodo, está recubierta interiormente de un material inerte a tal
reactivo valorante corrosivo, como puede ser un material cerámico,
en la parte que esté en contacto con el reactivo valorante.
El funcionamiento del sistema es el
siguiente:
Se dispone una cantidad de líquido de muestra en
los medios de determinación de la concentración de una sustancia
(en el fotómetro). Previo a la valoración de este líquido de
muestra, preferiblemente se añade, mediante los terceros medios de
dosificación los segundos reactivos en la cantidad adecuada.
Mediante los segundos medios de dosificación se
añade al líquido de muestra contenido en el fotómetro una cantidad
predeterminada de reactivo valorante. Preferiblemente se agita la
mezcla durante el tiempo suficiente para que se mezcle y se
distribuya bien a lo largo del fotómetro, y a continuación se capta
la cantidad de luz que atraviesa el fotómetro (transmitancia) hasta
que la opacidad de la mezcla sube o baja en una cantidad
establecida que depende de la sustancia biocida, momento en el que
la reacción química se da por finalizada.
Preferiblemente el diodo emisor de luz se
introduce varios milímetros en el depósito del fotómetro para
corregir el efecto lupa que produce el fluido a examinar; de lo
contrario, este efecto lupa influiría notablemente en la ganancia, y
por tanto, en la precisión del sistema.
En este ejemplo de realización, la medición de
la reacción química se basa en la transmitancia; no obstante,
también se podría realizar la medición por reflectancia, mediante
un depósito de forma adecuada y una luz coherente o no, formando un
ángulo emisor y receptor adecuado para dicha emisión.
Los medios de control del sistema pueden
programarse para realizar varias pruebas al día automáticamente; si
las pruebas son fallidas, se enviará mensaje de error, por ejemplo,
vía GSM a un centro de alarmas y a la memoria del sistema.
Además, en caso de ocurrir algún suceso de
alarma, el sistema puede estar configurado para enviar dicha alarma
a un ordenador vía cable o por SMS.
En la memoria del sistema queda registrado el
volumen de sustancia dosificado a la torre, la cantidad de
reactivos utilizada y toda la información de pruebas y sucesos
acaecida.
El sistema también puede controlar incluso los
motores de circulación de agua de la torre de refrigeración,
mediante el cierre de los correspondientes relés.
El sistema puede además incorporar entradas para
la medición del pH, conductividad, temperatura y otros parámetros
físico-químicos informativos de la muestra a
examinar.
El sistema de la invención está configurado para
adaptarse al biocida que se elija, aumentando o eliminando bombas
peristálticas o bombas inyectoras de cabezal cerámico.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La figura 1 es una vista de la tapa frontal de
la caja que contiene el sistema de la invención, con la caja
cerrada.
La figura 2 es una vista de la caja de la figura
1, en la que se ha quitado la tapa frontal y se muestran algunos de
los elementos del interior de dicha caja.
La figura 3 es una vista del fotómetro del
sistema de la invención.
En la figura 4 se muestra un organigrama del
funcionamiento del sistema de la invención, según una realización
preferida del mismo.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, el sistema de control para la prevención de
legionella de la invención comprende un subsistema
mecánico-óptico y otro subsistema electrónico. Ambos están
protegidos pues están situados en el interior de una caja 1
(figuras 1 y 2).
El subsistema mecánico-óptico a su vez
comprende:
- un fotómetro 10,
- una electroválvula (no mostrada),
- una bomba inyectora (no mostrada),
- tres bombas peristálticas 20, y
- un motor 30 con un eje vertical 31, con unas
aspas agitadoras 32 para agitar el líquido contenido en el
fotómetro.
Tanto este motor como las bombas peristálticas y
la electroválvula son elementos comerciales; así, por ejemplo, las
bombas peristálticas son Watson Marlow®; las bombas inyectoras de
Lee Company, modelo HDI; el motor un motor Crouzet de 80 r.p.m. y
la electroválvula, Tecnoautomat con bobina de 220V.
La bomba inyectora es necesaria cuando el
reactivo valorante es muy agresivo con el material hidráulico
necesario para su transporte al fotómetro. En este caso, la bomba
inyectora se convierte en un componente clave del sistema, no sólo
por la precisión en la dosificación, sino también por el material
del que están cubiertas en la parte en contacto con el reactivo
valorante, el cual las hace inertes impidiendo así la obstrucción o
reducción en la precisión de la bomba.
Como se muestra en la figura 3, el fotómetro 10
consiste en un depósito 11 con capacidad para 70 ml, y un diodo
emisor 12 de luz fotodiódica en una longitud de onda que dependerá
del color obtenido al finalizar la reacción. Dicha luz es recogida
por un receptor 13 situado en la base inferior del depósito. El
fotómetro posee varias tomas 14 para entrada de reactivos, que se
encuentran alojados en los recipientes 21, y de líquido de muestra
y de reactivo valorante en su parte media e inferior. También
dispone de una toma extractora 15 de líquido de muestra para
calibrar la cantidad a analizar. De no ser así, la repetitibilidad
del sistema sería nula. En la parte superior del fotómetro se
dispone una salida 16 a efectos de rebosadero para delimitar la
cantidad máxima de entrada de muestra, así como la salida residual
de productos una vez finalizada la reacción.
La limpieza del depósito del fotómetro, como se
explicará también posteriormente, se realiza por medio de la
apertura de la electroválvula en la cual inyecta líquido de muestra
en su base inferior saliendo ésta por el rebosadero superior.
Por su parte, el subsistema electrónico incluye
una tarjeta interfaz, un autómata o similar con entradas analógicas
y digitales y salidas digitales, y relés para control de pulsadores
2, motores, display 3 y comunicaciones externas digitales; también
incluye medios de memoria, para almacenar pruebas, así como medios
de alimentación, con una batería de salvaguardia. Como se muestra
en la figura 1, el display 3 retroiluminado está situado en la tapa
frontal de la caja para información y entrada de parámetros, al
igual que los pulsadores 2, configurados en un teclado de membrana.
Dispone también de una conexión electrónica serie (no mostrada) para
comunicación con ordenadores.
Este subsistema electrónico puede ser controlado
desde la propia unidad o remotamente a través de módem con
tecnología GSM desde cualquier punto (véase la antena 5 de la
figura 2); de esta forma, el control sobre el equipo es total en
cualquier momento. Mediante este sistema se puede absorber el
histórico de pruebas así como el cambio de parámetros u otras
acciones. El sistema puede programarse para realizar varias pruebas
al día automáticamente; si las pruebas son fallidas, se enviará
mensaje de error, por ejemplo, vía GSM al centro de alarmas y a la
memoria del sistema. Si la concentración del biocida en la torre de
refrigeración es menor que la programada, el sistema dosificará la
suficiente cantidad de biocida u otra sustancia hasta alcanzar el
nivel óptimo en dicha torre. Tras el último análisis automático
diario, se dosificará mayor cantidad de biocida en la torre para
evitar evaporaciones de biocida durante la noche.
Debido a que las propiedades de los reactivos
pueden verse afectadas por la presencia de luz solar y otros
factores (temperatura, humedad, presión de vapor...) los
recipientes 21 no deben dejar pasar la luz solar y están
introducidos en la caja 1 que contiene todo el sistema. Los tubos
que salen de dichos recipientes deben estar protegidos para evitar
posibles contaminaciones por las evaporaciones de los
reactivos.
Como se muestra en la figura 4, el
funcionamiento del sistema es el siguiente:
Se procede al inicio del mismo (paso 100), que
puede hacerse manual o automáticamente a unas horas y días
programados. En caso de inicio manual, mediante actuación sobre un
pulsador 2 se inicia el sistema.
En primer lugar (paso 101) se lleva a cabo el
cebado de las bombas, tanto de la bomba inyectora (en caso de
haberla), asegurándose de que no haya burbujas de aire en el
interior de la manguera de conexión con el fotómetro, como el cebado
de las bombas peristálticas 20.
Después se produce la apertura de la
electroválvula (paso 102) permitiendo la entrada de líquido (agua)
en el fotómetro 10, limpiándole así los restos que hayan podido
quedar de una prueba anterior y del cebado de las bombas. El tiempo
de limpieza dependerá de la longitud de la manguera que va desde la
torre de refrigeración hasta la caja del sistema. Esta introducción
de líquido tiene una doble función: por una parte la ya comentada
de limpieza del fotómetro (paso 103), y por otro, la entrada de
nuevo líquido de muestra (paso 104) a analizar.
A continuación se procede al ajuste del nivel de
líquido de muestra (paso 105) exacto en el fotómetro, por ejemplo
hasta 50 ml; para ello, se extrae líquido de muestra hasta dejarlo
en dicha cantidad. Posteriormente se añaden los segundos reactivos
(en este caso, por ejemplo, almidón y sales catalizadores) en la
medida suficiente (paso 106) para esa cantidad de muestra. El
contador E de número de análisis realizados se pone a 1, y el
contador N de número de inyecciones de reactivo valorante también
se pone a 1 (pasos 107' y 107'').
Seguidamente se va inyectando el reactivo
valorante, en este caso por ejemplo, yoduro potásico (paso 108)
mediante la bomba inyectora especial para tal función, batiendo las
aspas 32 la mezcla cada vez que se realiza una inyección; se bate
durante unos segundos a una velocidad controlada para evitar
burbujas, se para el motor, se espera unos de segundos para que se
homogeneice la mezcla (paso 109) y mediante el diodo emisor y el
receptor (una fotocélula) se comprueba si se ha producido la
reacción química (paso 110). Esta reacción finaliza cuando la
opacidad del líquido corta en un nivel programado la cantidad de
luz que llega a dicha fotocélula desde el diodo emisor (paso 111).
En ese momento se cuenta el número de inyecciones N realizadas de
reactivo valorante, y se aplica a la correspondiente fórmula de la
reacción química dada por el fabricante de dicho biocida (paso 112),
obteniendo así las partes por millón (ppm) de biocida en el líquido
de muestra (paso 113).
La cantidad en ppm obtenida se compara (paso
114) con una cantidad programada (Setpoint o nivel de consigna, que
indican el umbral mínimo de biocida); si fuese inferior en una
cantidad programada como histéresis (por ejemplo, con histéresis de
10 ppm por debajo) y se trata de la primera prueba realizada pues E
es igual a 1 (paso 115) el sistema realiza automáticamente una
segunda prueba para comprobar que no ha habido interferencias de
otro tipo en la medición, garantizando que si dos veces da lo
mismo, el resultado es válido. En caso de que dos pruebas
consecutivas den por debajo del nivel de histéresis de Setpoint, se
cerrará el reté para que la bomba dosificadora de biocida se active
y dosifique una cantidad (paso 117), que dependerá del volumen del
circuito más la torre de refrigeración, del caudal y potencia de la
bomba y de la pureza del biocida presente en los envases
comerciales.
Así, por ejemplo, para una pureza de biocida del
10%, el tiempo en minutos a dosificar de este biocida sería (paso
116):
(Setpoint-Valor_{obt})x(6/10)x(Volumen/Caudal)
donde Setpoint y Valor_{obt}
están en ppm, Volumen es el volumen total del circuito más la torre
(en m^{3}) y Caudal es el caudal de la bomba inyectora de biocida
(l/h).
Tras el último análisis automático diario (paso
118), se dosificará mayor cantidad de biocida (paso 119) en las
torres para compensar evaporaciones de dicha sustancia durante la
noche.
Los resultados obtenidos se almacenan en
memoria, al igual que otros parámetros como: tiempo de
dosificación, número de análisis, Setpoint, opacidad de la
reacción, horas de pruebas, tiempo de entrada de muestra y otros
parámetros interesantes del equipo tras cada análisis (Setpoint
programado, valor de calibración, ...) pudiéndose analizar también
otros parámetros como temperatura, humedad, pH, conductividad,
dureza del agua, cantidad de oxígeno
disuelto, etc.
disuelto, etc.
El inicio de una prueba de forma automática
consiste en la realización de la misma a las horas que estén
programadas en la memoria del sistema. También es posible la
realización de una prueba remotamente vía GSM.
Claims (6)
1. Sistema de control para la prevención de
legionella u otros microorganismos en torres de
refrigeración, caracterizado porque comprende
- medios de determinación de la concentración de
una sustancia para la prevención de microorganismos en un líquido
de muestra extraído de dichas torres,
- medios de comparación de dicha concentración
medida con una concentración de consigna de dicha sustancia,
- primeros medios de dosificación controlada de
dicha sustancia, y
- medios de control, que incluyen un
microcontrolador, conectados a los medios de determinación, a los
medios de comparación y a los primeros medios de dosificación,
de forma que en caso de que dicha concentración
determinada por los medios de determinación sea inferior a la
concentración de consigna, los medios de control están configurados
para actuar sobre los primeros medios de dosificación para que
dosifiquen a dichas torres una cantidad calculada de dicha sustancia
para la prevención de microorganismos.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha cantidad calculada de dicha
sustancia tiene un valor q/e depende de un grupo de parámetros, de
los que al menos uno es la concentración medida por los medios de
determinación.
3. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, caracterizado porque
los medios de determinación de la concentración de dicha sustancia
comprenden
- un fotómetro, que comprende un depósito con
tomas de entrada para dicho líquido de muestra, para al menos un
reactivo valorante y para al menos un segundo reactivo o indicador,
un diodo emisor y un receptor de luz,
- segundos medios de dosificación controlada de
una cantidad establecida de dicho reactivo valorante al líquido de
muestra contenido en el fotómetro,
- terceros medios de dosificación controlada de
dicho al menos segundo reactivo o indicador al líquido de muestra
contenido en el fotómetro, - medios de agitación de la mezcla
formada por líquido de muestra, reactivo valorante y dicho al menos
segundo reactivo o indicador, de forma que la concentración de dicha
sustancia para la prevención de microorganismos en el líquido de
muestra se determina teniendo en cuenta el número de veces que los
segundos medios de dosificación han dosificado la cantidad
establecida de dicho reactivo valorante para que la opacidad de la
mezcla corte en un nivel predeterminado la cantidad de luz que llega
al receptor desde el diodo emisor.
4. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
sustancia para prevención de microorganismos es un biocida.
5. Sistema según la reivindicación 6,
caracterizado porque los segundos medios de dosificación
están recubiertos interiormente de un material inerte al reactivo
valorante, en la parte que está en contacto con el reactivo
valorante.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 3-7, caracterizado porque el
fotómetro comprende una toma de salida para líquido de muestra a
modo de rebosadero y de salida de residuos.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200302277A ES2259856B1 (es) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | Sistema de control para la prevencion de legionella y otros microorganismos en torres de refrigeracion. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2259856A1 ES2259856A1 (es) | 2006-10-16 |
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2003
- 2003-10-02 ES ES200302277A patent/ES2259856B1/es not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20061016 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2259856B1 Country of ref document: ES |
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| FD1A | Patent lapsed |
Effective date: 20100315 |