ES2302889T3 - Dispositivo para la deteccion de focos de combustion lenta. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la detección de focos (1) de combustión lenta en una tubería (2) de transporte neumático, que comprende un cuerpo de desplazamiento (3) longitudinalmente extendido en la dirección de flujo (u) en la tubería de transporte (2) que está dispuesto en la tubería de transporte (2) y presenta por lo menos un sensor de infrarrojo (4) para la detección de focos (1) de combustión lenta, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) presenta un casquillo (7) longitudinalmente extendido en la dirección de flujo (u) en la tubería de transporte (2) que por lo menos en algunos puntos es transparente para la radiación infrarroja, los sensores de infrarrojo (4) están dispuestos en el interior del casquillo (7) en puntos del casquillo (7) transparentes para la radiación infrarroja y en el casquillo (7) está dispuesto un manguito de alojamiento (20) que soporta los sensores de infrarrojo (4), compuesto de dos partes que se extienden en la dirección longitudinal del casquillo (7).

Description

Dispositivo para la detección de focos de combustión lenta.

La invención se refiere a un dispositivo para la detección de focos de combustión lenta en una tubería de transporte neumático. Los dispositivos de este tipo comprenden según el estado de la técnica un cuerpo de desplazamiento longitudinalmente extendido en la dirección de flujo de la tubería de transporte, que está dispuesto en la tubería de transporte y presenta por lo menos un sensor de infrarrojo para la detección de focos de combustión lenta.

En todas las áreas en las que se dan mezclas de aire y polvos combustibles o inflamables pueden formarse en ciertas circunstancias y condiciones los llamados focos de combustión lenta. Los focos de combustión lenta son aglomeraciones de los componentes en polvo combustibles o inflamables existentes en la mezcla que, debido a reacciones químicas, pueden calentarse en su interior a una temperatura de hasta varios centenares de grados centígrados. No obstante, las capas exteriores de estos focos de combustión lenta presentan generalmente temperaturas inferiores a los 100ºC.

Los focos de combustión lenta pueden provocar explosiones de polvo peligrosas y devastadoras. Explosiones de polvo de este tipo se producen por regla general de tal manera que los focos de combustión lenta llegan de la tubería de transporte neumático, en la que la mayoría de las veces no pueden producirse explosiones debido a la elevada concentración de polvo, a depósitos u otros componentes de una instalación donde se rompen. En estos depósitos o componentes de instalaciones existen en general mezclas explosivas de polvo y aire y las partículas incandescentes liberadas por la descomposición de un foco de combustión lenta pueden provocar una explosión. Las consecuencias de una explosión provocada por focos de combustión lenta que se rompen son frecuentemente devastadoras y pueden causar muy importantes daños materiales, heridos y muertos.

El problema anteriormente expuesto se da particularmente en la industria alimentaria. En casi cada proceso de fabricación aparecen polvos inflamables que se transportan muy frecuentemente en tuberías de transporte neumático. Como ejemplos sean mencionados el procesamiento de harina de cereales, leche en polvo, almidón de maíz, cacao en polvo o también harina animal.

Según una estadística publicada, los focos de combustión lenta son la segunda más frecuente fuente de ignición de explosiones de polvo. Por este motivo se está trabajando desde hace mucho tiempo en el desarrollo de dispositivos fiables para la detección de focos de combustión lenta.

De la publicación de W. Bartknecht, Explosionsschutz, editorial Springer 1993, se conoce un dispositivo para la detección de focos de combustión lenta en componentes estacionarios de instalaciones, como por ejemplo en depósitos, que se emplea de forma fiable desde hace varios años. Se basa en la detección de CO emitido por los focos de combustión lenta.

No obstante, por motivos técnicos es imposible la detección de CO en tuberías de transporte neumático. Por lo tanto, los objetos calientes se detectan en este caso en base a su emisión de radiación infrarroja. En todos los sistemas de detección conocidos del estado de la técnica se emplean varios sensores sensibles al infrarrojo como por ejemplo fotoconductores de sulfuro de plomo, los llamados sensores PbS, integrados de tal manera en forma de un cabezal de medición de un detector en la pared de la tubería de transporte neumático a supervisar que su campo visual sensible al infrarrojo esté dirigido al interior de la tubería. Los focos de combustión lenta que pasan volando por delante de los detectores emiten una radiación térmica que se registra mediante los detectores o sensores PbS en los cuales originan una variación de la resistencia. Esta variación de la resistencia origina una variación de una corriente o de una tensión que representa la señal de medición que se amplifica y se procesa posteriormente de forma electrónica.

De esta manera es posible detectar chispas u objetos calientes en el caudal en la tubería de transporte cuya temperatura superficial sea superior a aproximadamente 250ºC. No obstante, esto sólo es posible cuando se cumplen otras condiciones técnicas adicionales, lo que en la mayoría de los casos no es posible en la industria alimentaria.

De los experimentos del solicitante llevados a cabo bajo las condiciones usuales en la industria alimentaria se ha demostrado que con los sistemas usuales de detección de focos de combustión lenta no es posible detectar focos de combustión lenta con el grado de seguridad requerido. Se ha manifestado que una detección fiable de focos de combustión lenta con sistemas convencionales sólo es posible cuando no se excede una concentración de producto de 1 kg/m^{2} para productos en polvo y de 6 kg/m^{2} para productos granulados. Esta información se refiere a un diámetro de la tubería de transporte inferior o igual a 120 mm.

Los sistemas convencionales de detección de focos de combustión lenta tienen varias desventajas que condicionan los límites indicados para su empleo. Una primera desventaja reside en la disposición de los sensores en la pared de tubo, lo que tiene como consecuencia que la radiación infrarroja emitida por los focos de combustión lenta en dirección a los sensores no llega a los sensores ya que, debido a la longitud de la trayectoria a penetrar, es absorbida por el producto a transportar cuando las densidades de producto en la tubería de transporte son superiores a las anteriormente indicadas.

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Una segunda desventaja consiste en que, debido al montaje de los sensores en la pared de tubo, los sensores se vuelven menos sensibles o incluso completamente insensibles a causa del polvo depositado en la pared del tubo. Esto está motivado por el hecho de que la velocidad de flujo en la tubería de transporte cerca de la pared de tubo es más baja que en el centro.

Una tercera desventaja de sistemas de detección usuales reside en el hecho de que en estos existen frecuentemente componentes de cristal perpendiculares u oblicuos respecto a la dirección del caudal de producto transportado en la tubería de transporte. Debido a choques frontales de estos componentes de cristal con cuerpos sólidos transportados en el caudal pueden producirse roturas de cristales, lo que tiene como consecuencia una interrupción del servicio y una reparación costosa.

Una cuarta desventaja de los dispositivos de detección conocidos consiste por regla general en el hecho de que (también debido a la distancia entre los sensores y los focos de combustión lenta) sólo pueden detectar objetos que presentan una temperatura superficial de más de 250ºC. Tal como se ha explicado inicialmente, los focos de combustión lenta muestran en la mayoría de los casos temperaturas superficiales inferiores a los 100ºC, por lo que se requiere una mayor sensibilidad del dispositivo de detección para una detección segura de los focos de combustión lenta.

Del documento DE 4304890 A1 se conoce un dispositivo genérico para la detección de focos de combustión lenta en una tubería de transporte neumático que comprende un cuerpo de desplazamiento longitudinalmente extendido que está dispuesto en la tubería de transporte y presenta uno o varios sensores de infrarrojo para la detección de focos de combustión lenta. Con este dispositivo conocido se eliminan en parte las desventajas anteriormente mencionadas. Debido a la disposición de los sensores de infrarrojo en un cuerpo de desplazamiento en la tubería de transporte se reduce la distancia media a los focos de combustión lenta que pasan volando y al mismo tiempo se reduce también el problema de ensuciamiento originado por deposiciones en la pared de tubo.

No obstante, se ha demostrado que tampoco con el dispositivo conocido de este documento se consigue una detección permanentemente fiable de focos de combustión lenta, ya que los sensores de infrarrojo dispuestos en el cuerpo de desplazamiento se ensucian y existe el peligro de daños originados por cuerpos sólidos transportados en el caudal de producto.

Del documento US 3,824,392 se conoce un dispositivo para la detección de partículas calientes en un caudal másico en el cual un sensor fotosensible se encuentra en un casquete esférico en forma de cúpula transparente para la luz. El casquete esférico sirve de protección para los fotosensores empotrados en la pared de tubo. Por este motivo, el casquete esférico está dispuesto en el borde interior del tubo. En este dispositivo conocido es desventajoso que el casquete esférico tiene una fuerte tendencia a ensuciarse, ya que está dispuesto en la zona de la pared de tubo donde la velocidad de flujo es baja y, además, está orientado de manera desfavorable transversalmente a la dirección de flujo.

Del documento DE 691 24 165 T2 se conoce una barra transmisora de luz para un detector de chispas. La barra conductora de luz transmite la radiación infrarroja a un sensor de infrarrojo y está cerrada en un extremo mediante un disco de cristal de cuarzo transparente para la radiación infrarroja.

Teniendo en cuenta este estado de la técnica, el objetivo de la presente invención consiste en crear un dispositivo para la detección de focos de combustión lenta en el cual los sensores de infrarrojo estén dispuestos de manera protegida para que se facilite un servicio permanentemente fiable. El dispositivo debe permitir un servicio fiable tanto con respecto al problema de ensuciamiento y la formación de sedimentos como también respecto a posibles daños originados en los sensores o en componentes de cristal. El objetivo de la invención consiste también en facilitar el montaje de los sensores de infrarrojo.

Este objetivo se consigue conforme a la invención con un dispositivo con las características de la reivindicación 1 adjunta. Configuraciones preferidas y variantes de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción con los dibujos correspondientes.

Un dispositivo conforme a la invención para la detección de focos de combustión lenta en una tubería de transporte neumático, que comprende un cuerpo de desplazamiento longitudinalmente extendido en la tubería de transporte, que está dispuesto en la tubería de transporte y presenta por lo menos un sensor de infrarrojo para la detección de focos de combustión lenta, es decir, comprende por lo tanto un cuerpo de desplazamiento que presenta en la dirección de flujo en la tubería de transporte un casquillo longitudinalmente extendido que por lo menos en algunos puntos es transparente para la radiación infrarroja, estando dispuestos los sensores de infrarrojo en el interior del casquillo en los puntos transparentes para la radiación infrarroja.

Con la disposición conforme a la invención de los sensores de infrarrojo en el interior de un casquillo transparente para la radiación infrarroja, los sensores de infrarrojo están protegidos contra ensuciamiento y daños. El casquillo mismo está protegido contra sedimentos debido a su disposición longitudinalmente extendido en la dirección de flujo, en particular cuando presenta un lado exterior lo más liso y plano posible. De este modo puede conseguirse una disposición segura en servicio de los sensores de infrarrojo en un cuerpo de desplazamiento en la tubería de transporte.

Para el servicio del dispositivo conforme a la invención, en principio es suficiente que el casquillo sea transparente para la radiación infrarroja en los puntos en los cuales están dispuestos los sensores de infrarrojo en el interior, por ejemplo mediante ventanas insertadas y transparentes para la radiación infrarroja. Las ventanas transparentes para la radiación infrarroja pueden ser por ejemplo de cristal de cuarzo o de zafiro. No obstante, por motivos de la técnica de fabricación puede ser ventajoso realizar el casquillo completamente de un material transparente para la radiación infrarroja. Para este fin puede emplearse en particular cristal de cuarzo. Casquillos cilíndricos de cristal de cuarzo están disponibles a precios económicos.

El casquillo puede estar provisto en el lado exterior de marcos o recubrimientos, por ejemplo cuando se requieren medidas de protección particulares debido a elevadas presiones o cuerpos sólidos transportados en la tubería de transporte. No obstante, se prefiere que el casquillo forme el lado radialmente exterior del cuerpo de desplazamiento, es decir, que no presente un recubrimiento exterior. En este caso se consigue mediante la disposición longitudinalmente extendida del casquillo lo más liso posible una protección óptima contra sedimentos, ensuciamiento y daños del casquillo y/o de los sensores de infrarrojo.

En el marco de la invención es ventajoso que el cuerpo de desplazamiento longitudinalmente extendido sea lo más liso posible en el lado exterior para perturbar lo menos posible el flujo en la tubería. Debido a que el montaje de ventanas en un casquillo puede originar desigualdades, los sensores de infrarrojo están dispuestos preferentemente en el interior del casquillo. Tal como se ha explicado anteriormente, es ventajoso que en el casquillo no estén insertadas ventanas transparentes para la radiación infrarroja, sino que todo el casquillo esté formado de un material transparente para la radiación infrarroja, ya que de esta manera es posible conseguir una superficie del casquillo lo más lisa posible.

El cuerpo de desplazamiento o el casquillo sirve en un dispositivo conforme a la invención no sólo para la protección de los sensores de infrarrojo sino que tienen, gracias a una forma favorable, también el objetivo de perturbar lo menos posible el flujo en la tubería y de conseguir al mismo tiempo con su forma, orientación y emplazamiento en la tubería una limpieza pasiva, basada en el aprovechamiento de la elevada velocidad de flujo en el centro del tubo, la orientación en paralelo entre el eje del tubo y el eje del casquillo así como la forma del mismo.

Un dispositivo conforme a la invención presenta ventajosamente varios sensores de infrarrojo dispuestos de forma distribuida por el perímetro del cuerpo de desplazamiento de tal manera que sus campos visuales, que forman cada uno un sector alrededor del cuerpo de desplazamiento, abarquen la tubería de transporte alrededor del cuerpo de desplazamiento. De esta manera se facilita un supervisión completa del espacio en la tubería de transporte. En lo anteriormente expuesto, los sensores de infrarrojo pueden estar desplazados ventajosamente uno respecto a otro en dirección acimutal y/o axial del cuerpo de desplazamiento. El número de sensores de infrarrojo se encuentra ventajosamente entre 3 y 10, preferentemente entre 5 y 8.

En sistemas particularmente críticos para la seguridad o en sistemas difícilmente accesibles pueden estar previstos también varios sensores de infrarrojo para un sector. Esto permite llevar a cabo una supervisión redundante o, en el caso de producirse un fallo de un sensor de infrarrojo, una conmutación a otro sensor de infrarrojo.

Con la invención se crea un dispositivo para la detección de focos de combustión lenta que facilita una detección segura, duradera y sensible de focos de combustión lenta. Otra ventaja de la invención consiste en que su fabricación es poco complicada respecto a la técnica de fabricación, por lo que permite tanto un montaje sencillo en tuberías de transporte existentes como un mantenimiento y una reparación poco costosa.

La invención se explica a continuación más detalladamente en base a un ejemplo de realización representado en las figuras. Las particularidades descritas pueden usarse de forma individual o en combinaciones entre sí para crear configuraciones preferidas de la invención.

En las figuras se muestran:

Fig. 1 Vista esquemática de un dispositivo conforme a la invención para la detección de focos de combustión lenta en una tubería de transporte neumático.

Fig. 2 Vista en corte A - A' según la figura 1.

Fig. 3 Vista en corte B - B' según la figura 1

Fig. 4 Vista en corte C - C' según la figura 1

Fig. 5 Vista en corte longitudinal de un dispositivo conforme a la invención para la detección de focos de combustión lenta en una tubería de transporte neumático similar a la figura 1.

Fig. 6 La segunda suspensión y vista en corte del casquillo delantero fijado en la misma.

Fig. 7 La primera suspensión y vista en corte del casquillo terminal fijado en la misma.

Fig. 8 Vista en corte D - D' según la figura 5.

Fig. 9 Vista en planta desde arriba de la tapa.

Fig. 10 Vista en planta desde arriba de la pieza tubular de la tubería de transporte en la que se monta el sistema de detección.

Fig. 11 Vista lateral del manguito de alojamiento de los sensores.

Fig. 12 Vista de un detalle de la figura 11.

Fig. 13 Circuito electrónico de los sensores de infrarrojo en el casquillo.

Fig. 14 Esquema de conexiones de un preamplificador para un sensor de infrarrojo.

Fig. 15 Esquema de conexiones de un circuito de amplificador principal y de un comparador.

Fig. 16 Circuito lógico para la evaluación de señales.

En la figura 1 se muestra una vista esquemática de un dispositivo conforme a la invención para la detección de focos 1 de combustión lenta que se mueven con una velocidad v en una tubería 2 de transporte neumático. El dispositivo de detección de focos de combustión lenta comprende un cuerpo de desplazamiento 3 longitudinalmente extendido que está dispuesto en la tubería de transporte y presenta sensores de infrarrojo 4 para la detección de focos 1 de combustión lenta.

En el ejemplo de realización representado, la tubería de transporte 2 está ampliada en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 por motivos que se explican más adelante. Naturalmente, en caso necesario también es posible configurar la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 con la misma sección transversal que en las secciones de tubo que siguen a continuación, o incluso estrechar la sección transversal.

El cuerpo de desplazamiento 3 está fijado mediante un primer dispositivo de soporte 5 y un segundo dispositivo de soporte 6 en la pared de tubo de la tubería de transporte 2 y dispuesto preferentemente en el centro de la sección transversal de la tubería de transporte 2. Comprende un casquillo 7 longitudinalmente extendido en la tubería de transporte y transparente para la radiación infrarroja por lo menos en algunos puntos. Los sensores de infrarrojo 4 están dispuestos en el interior del casquillo 7 en los puntos del casquillo 7 transparentes para la radiación infrarroja. El casquillo 7 está provisto de cierres aerodinámicos en el extremo delantero 8 y en el extremo trasero 9.

Ventajosamente, el cuerpo de desplazamiento 3 está moldeado de forma aerodinámica. En particular es ventajoso que el cuerpo de desplazamiento 3 esté configurado en el extremo delantero 8, situado corriente arriba, de forma que adelgace en contra de la dirección de flujo u, o que el cuerpo de desplazamiento 3 esté configurado en el extremo trasero 9, situado corriente abajo, de forma que adelgace en la dirección de flujo u.

Los sensores de infrarrojo son sensores sensibles a la radiación infrarroja, preferentemente fotoconductores de seleniuro de plomo o de sulfuro de plomo, los llamados sensores PbSe o PbS. Estos sensores de infrarrojo 4 reaccionan a la radiación infrarroja emitida por focos 1 de combustión lenta y su señal se evalúa para detectar focos 1 de combustión lenta que pasan volando por delante de aquellos.

El diámetro d de la tubería de transporte 2 es de aproximadamente 80 mm y el diámetro exterior del cuerpo de desplazamiento 3 de aproximadamente 25 mm. Para evitar una retención del producto transportado en la tubería de transporte 2 debida al montaje del cuerpo de desplazamiento 3 en la tubería de transporte 2, la misma está ampliada en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 a un diámetro D de aproximadamente 90 mm, por lo que la sección transversal libre A (véase la figura 3) de la tubería de transporte 2 está disponible para el flujo también en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 como sección transversal libre B (véase la figura 4). La distancia entre la pared de la tubería de transporte 2 y el borde exterior del cuerpo de desplazamiento 3 es por lo tanto de aproximadamente 30 mm. La longitud L de la zona ampliada de la tubería de transporte 2 es de aproximadamente 300 mm.

En la figura 2 se muestra en una vista en corte A - A' según la figura 1 la disposición de los sensores de infrarrojo 4 en el casquillo 7. Los sensores de infrarrojo 4 están dispuestos preferentemente con una dirección visual orientada radialmente respecto al cuerpo de desplazamiento 3, por lo que cada uno explora un sector S de la sección transversal libre para el flujo en la tubería de transporte 2 alrededor del cuerpo de desplazamiento 3. Ventajosamente, el dispositivo conforme a la invención comprende varios sensores de infrarrojo 4 dispuestos de forma distribuida a lo largo del perímetro del cuerpo de desplazamiento 3 de tal manera que sus campos visuales, que forman cada uno un sector S alrededor del cuerpo de desplazamiento 3, abarquen la tubería de transporte 2 alrededor del cuerpo de desplazamiento 3. De esta manera es posible supervisar completamente el espacio libre para el flujo alrededor del cuerpo de desplazamiento 3 respecto a la presencia de focos 1 de combustión lenta.

Para conseguir la cobertura de la sección transversal libre alrededor del cuerpo de desplazamiento 3, los sensores de infrarrojo 4 están dispuestos ventajosamente de forma desplazada uno respecto a otro en dirección acimutal, es decir, en un plano de sección transversal perpendicular a la dirección de flujo u y/o en dirección axial, es decir, en dirección longitudinal del cuerpo de desplazamiento 3. En la figura 2 se muestra el desplazamiento acimutal y en la figura 1 el desplazamiento axial de los sensores de infrarrojo 4. Debido a que los sensores de infrarrojo 4 están desplazados en relación con los sensores adyacentes se garantiza una supervisión completa del espacio alrededor del casquillo 7.

El número de sensores de infrarrojo 4 depende de las respectivas condiciones de construcción y del tamaño de la zona de cobertura del respectivo sensor de infrarrojo 4. Por regla general será ventajoso que el número de sensores de infrarrojo 4 se sitúe entre 3 y 10, preferentemente entre 5 y 8. En el ejemplo de realización representado se usan seis sensores de infrarrojo 4.

Debido a la disposición del cuerpo de desplazamiento 3 en el centro de la tubería de transporte 2, un foco 1 de combustión lenta sólo puede pasar por delante de los sensores 4 a una distancia máxima que es considerablemente inferior a la distancia que resulta de una disposición de los sensores de infrarrojo 4 en la pared de tubo de la tubería de transporte 2 cuando se prescinde del uso de un cuerpo de desplazamiento 3.

Conforme a otra característica ventajosa se propone que la distancia radial entre el lado exterior del cuerpo de desplazamiento 3 o del casquillo 7 y la pared interior de la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 se seleccione de forma tan pequeña, o que el diámetro del cuerpo de desplazamiento 3 se seleccione tan grande que los sensores de infrarrojo 4 puedan detectar focos 1 de combustión lenta que se transportan a lo largo de la pared interior de la tubería de transporte 2 donde se encuentran a una distancia máxima de los sensores de infrarrojo 4. De esta manera se consigue una distancia reducida entre el lado exterior del cuerpo de desplazamiento 3 o del casquillo 7 y el borde exterior de un foco 1 de combustión lenta, que pasa volando por delante, así como una detección
segura.

En la figura 3 se muestra en una vista en corte la sección transversal libre A de la tubería de transporte 2 en la zona delante y detrás del cuerpo de desplazamiento 3, y en la figura 4 se muestra la sección transversal libre B de la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3. Conforme a una característica ventajosa se propone que la sección transversal o el diámetro de la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 esté ampliada en comparación con las zonas de la tubería de transporte 2 situadas corriente arriba y/o corriente abajo. Otra configuración ventajosa puede consistir en que la sección transversal B libre para el flujo en la tubería de transporte 2 sea por lo menos tan grande como la sección transversal A de la tubería de transporte 2 situada más allá corriente arriba y/o corriente abajo.

Si la sección transversal B libre para el flujo en la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 es por lo menos tan grande o más grande que la sección transversal A de la tubería de transporte 2 más allá corriente arriba y/o corriente abajo, se garantiza que la disposición del cuerpo de desplazamiento 3 en la tubería de transporte 2 no origine un estrechamiento apreciable de la tubería de transporte o un aumento de la velocidad de flujo. No obstante, en formas de realización particulares puede ser ventajoso elegir la sección transversal B inferior a la sección transversal A, por ejemplo para conseguir una elevada velocidad de flujo v para reducir la formación de sedimentos y la acumulación de suciedad en el casquillo 7.

En la figura 5 se muestra una vista en corte longitudinal a través de un dispositivo conforme a la invención para la detección de focos 1 de combustión lenta en una tubería de transporte 2 según la figura 1.

El cuerpo de desplazamiento 3 comprende un casquillo 7 en el cual están dispuestos los sensores de infrarrojo 4. El casquillo 7 y los otros elementos del cuerpo de desplazamiento 3 se fijan mediante un primer dispositivo de soporte 5 en el interior, preferentemente en el centro de la tubería de transporte 2. En el ejemplo de realización preferido representado, el primer dispositivo de soporte 5 está configurado como codo de soporte y dispuesto en el extremo trasero 9 del cuerpo de desplazamiento 3 situado corriente abajo. Esta disposición es ventajosa en comparación con una fijación del primer dispositivo de soporte 5 en el extremo 8 del cuerpo de desplazamiento situado corriente arriba, ya que de esta manera pueden configurarse mejor las condiciones reotécnicas alrededor del casquillo 7, que comprende los sensores de infrarrojo 4, y estas no se ven afectadas por una sombra aerodinámica originada por el primer dispositivo de soporte 5.

Por motivos reotécnicos es ventajoso que el cuerpo de desplazamiento 3 esté moldeado de forma aerodinámica, es decir, que presente una forma favorable u óptima respecto a la mecánica de fluidos. En el ejemplo de realización, el cuerpo de desplazamiento 3 está configurado de forma que adelgaza en contra de la dirección de flujo u en el extremo 8 delantero situado corriente arriba y está configurado de modo que adelgaza en la dirección de flujo u en el extremo trasero 9 situado corriente abajo. Comprende en el extremo delantero 8 situado corriente arriba un casquillo delantero 11 en forma de un cuerpo aerodinámico para evitar en la medida de lo posible un desprendimiento del flujo durante la transición al casquillo 7.

El casquillo delantero 11 está unido con un segundo dispositivo de soporte 6 con el cual el dispositivo de desplazamiento 3 se fija en la tubería de transporte y que está dispuesto en el cuerpo de desplazamiento 3 a una distancia axial del primer dispositivo de soporte 5. El segundo dispositivo de soporte 6 dispuesto en el extremo delantero 8 sirve en lo esencial para estabilizar la dirección del cuerpo de desplazamiento 3 en el flujo. Debido a que a través del segundo dispositivo de soporte 6 no se conducen cables eléctricos, el segundo dispositivo de soporte 6 está configurado de manera más delgada que el primer dispositivo de soporte 5. Esto tiene la ventaja de que el segundo dispositivo de soporte 6 genera una sombra aerodinámica lo más pequeña posible, por lo que se evitan sedimentos en el casquillo 7.

Conforme a otra característica ventajosa se propone que la sección transversal del casquillo delantero 11 sea por lo menos tan grande que el casquillo 7 longitudinalmente extendido se encuentre en la sombra aerodinámica del casquillo delantero 11. De esta manera, el casquillo 7 está bien protegido contra daños por objetos que se acercan volando en la tubería de transporte 2. Por este motivo también es ventajoso que el casquillo delantero 11 esté fabricado de un material resistente a los impactos, en particular de acero.

El casquillo 7 transparente para la radiación infrarroja, en cuyo interior están dispuestos los sensores de infrarrojo 4, está obturado mediante juntas tóricas 13 respecto al casquillo delantero 11 y a un casquillo terminal 12. Con esta medida se consigue que el espacio interior del casquillo 7 y de este modo los sensores de infrarrojo 4 estén dispuestos de forma libre de polvo.

El casquillo delantero 11, el casquillo 7 y el casquillo terminal 12 son lisos en el lado exterior y pasan de forma continua y a ras de uno a otro. El lado exterior del cuerpo de desplazamiento 3 es por lo tanto totalmente liso, en particular la parte formada por el casquillo 7 es en gran medida lisa. Esto es ventajoso tanto respecto a la resistencia al flujo originada por el cuerpo de desplazamiento 3 como para evitar que se acumulen sedimentos y suciedad en el cuerpo de desplazamiento 3, en particular en el casquillo 7.

Para el montaje y, dado el caso, el mantenimiento del cuerpo de desplazamiento 3 o de los sensores de infrarrojo 4 es ventajoso que la tubería de transporte 2 presente en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 una abertura 15 que pueda cerrarse con una tapa 14. De esta manera, el dispositivo es fácilmente accesible, se puede montar y desmontar rápidamente y, en caso necesario, sustituirse durante una breve interrupción del servicio por otra unidad premontada.

En la tapa 14 está montada una carcasa 10 del preamplificador. En la carcasa 10 del preamplificador se atornilla el extremo superior del primer dispositivo de soporte 5 con un casquillo roscado 19. El interior de la carcasa 10 del preamplificador está obturado frente al casquillo roscado, al fondo de la carcasa 10 del preamplificador y al primer dispositivo de soporte 5.

En la figura 6 se muestra el extremo delantero 8. El casquillo delantero 11 (representado en vista en corte) está unido con el segundo dispositivo de soporte 6 (atornillado, soldado o similar). En el segundo dispositivo de soporte se encuentra una superficie de llave 17. La superficie de llave 17 sirve para asegurar el segundo dispositivo de soporte 6 y el casquillo delantero 11 unido con el mismo contra giro durante el montaje.

En la figura 7 se muestra el extremo trasero 9. El primer dispositivo de soporte 5 configurado como codo está firmemente unido con el casquillo terminal 12 adosado en el mismo. El dispositivo de soporte 5 está configurado de forma hueca y por su interior discurren los cables de conexión eléctrica de los sensores de infrarrojo 4. Los cables de conexión eléctrica se conducen del manguito de alojamiento 20 a través del primer dispositivo de soporte 5 directamente a una carcasa 10 del preamplificador. Mediante un pasador de ajuste 16 se fija el primer dispositivo de soporte 5 axialmente en la tapa 14. Tal como se muestra en la figura 5, el espacio interior de la carcasa 10 del preamplificador se obtura mediante una junta tórica 18.

En la figura 8 se muestra en una vista en corte D - D' según la figura 5 que la tubería de transporte 2 presenta en la zona del cuerpo de desplazamiento 3 una tapa 14 que puede cerrarse. La tapa 14 se atornilla durante el montaje con la brida 21 fijada en la tubería de transporte 2. Ventajosamente, el cuerpo de desplazamiento 3 está unido con la tapa mediante uno o varios dispositivos de soporte.

En la figura 9 se muestra la vista en planta desde arriba de la tapa 14 que cierra la abertura 15.

En la figura 10 se muestra una vista en planta desde arriba de la tubería de transporte 2 en la zona del cuerpo de desplazamiento 3, estando retirada la tapa 14. Se puede apreciar la abertura 15 en la tubería de transporte 2 en la que puede insertarse el cuerpo de desplazamiento. La tapa 14 se atornilla con la brida 21 fijada en la tubería de transporte 2. En algunas formas de realización puede ser conveniente también usar un dispositivo de cierre rápido. Entre la tapa 14 y la brida 21 puede insertarse una junta delgada, por lo que la abertura 15 en la tubería de transporte 2 está obturada.

En la figura 11 se muestra como detalle de la figura 5 un manguito de alojamiento 20 en forma de casquillo que está dispuesto en el casquillo 7 y soporta los sensores de infrarrojo 4. Se muestran también las aberturas en el manguito de alojamiento 20 en las que están insertados los sensores de infrarrojo 4. Se puede apreciar que los sensores de infrarrojo 4 están desplazados uno respecto a otro tanto en dirección acimutal como en dirección axial del manguito de alojamiento 20 para que los campos visuales cubiertos por aquellos abarquen todo el espacio alrededor del cuerpo de desplazamiento 3.

El manguito de alojamiento 20 es ventajosamente de metal, por ejemplo de aluminio o de hierro. Para facilitar el montaje de los sensores de infrarrojo 4 en el manguito de alojamiento 20 puede estar previsto que el manguito de alojamiento 20 se componga de dos partes. Por motivos técnicos de montaje, las dos partes del manguito de alojamiento 20 pueden estar configuradas de manera asimétrica. Durante el montaje es posible unir las mismas mediante dos aros metálicos de ajuste exacto y el manguito de alojamiento 20 completo con los sensores de infrarrojo 4 puede apoyarse mediante discos distanciadores entre los dos puntos de apoyo en el cuerpo de desplazamiento 3.

En la figura 12 se muestra en una vista en planta desde arriba la disposición acimutal de los sensores de infrarrojo 4 del manguito de alojamiento 20 y de los respectivos sectores S abarcados por sus campos visuales. En el ejemplo de realización se usan sensores de infrarrojo 4 con un ángulo del campo visual de 60º, por lo que para una supervisión de 360º en la tubería de transporte se requieren en total seis sensores de infrarrojo 4. En el caso de sensores de infrarrojo 4 con otros ángulos del campo visual se aumenta o se reduce de forma correspondiente el número requerido de sensores de infrarrojo.

En las figuras 13 a 16 se muestran formas de realización del circuito electrónico para el servicio de los sensores de infrarrojo 4 y la evaluación de sus señales. En la figura 13 se muestra un circuito electrónico ubicado en el manguito de alojamiento 20. Se muestran los sensores de infrarrojo 4 señalados con S1 a S6 con las resistencias de 1 M correspondientes. En +V está conectada la tensión de servicio para los sensores. Las salidas discurren por el interior del primer dispositivo de soporte 5, configurado de forma hueca, a un preamplificador. Los condensadores sirven para filtrar la tensión de alimentación.

Los sensores de infrarrojo 4 se usan con una tensión de polarización constante. La variación de la tensión debida a una variación de la resistencia durante la incidencia de radiación infrarroja se amplifica y se mide. Un sensor de infrarrojo 4 representa una resistencia óhmica variable. Cada sensor de infrarrojo 4 está conectado en serie con una resistencia óhmica de 1 M de tal manera que una variación de la resistencia del sensor de infrarrojo 4 origina una caída de tensión entre esta resistencia y el sensor de infrarrojo 4. Esta variación de la tensión es la señal útil. Los dos condensadores conectados en paralelo sirven para compensar posibles fluctuaciones de la tensión de polarización.

Las señales del circuito electrónico representado en la figura 13 se amplifican con preamplificadores que se encuentran preferentemente fuera de la tubería de transporte 2, pero lo más cerca posible de los sensores. El esquema de conexiones de un preamplificador de este tipo se muestra en la figura 14. El preamplificador completo se compone en total de seis amplificadores individuales no inversores. Para poder amplificar la señal de tensión procedente del sensor de infrarrojo es preciso separar la señal de la tensión de polarización. Esto se lleva a cabo con un condensador en la entrada del preamplificador.

Para la amplificación de tensiones muy bajas se emplean amplificadores operacionales de bajo nivel de ruido, ya que la etapa de amplificación posterior amplifica también el ruido. El amplificador operacional OPA 627 empleado en el preamplificador es un amplificador operacional de este tipo con un bajo nivel de ruido y una tensión de ruido de entrada muy baja. El circuito de preamplificador triplica las señales de entrada. Para atenuar señales parásitas de alta frecuencia, éstas se eliminan de la tensión de alimentación del amplificador operacional del circuito del preamplificador mediante un circuito de paso bajo.

Las señales de salida de los circuitos de los preamplificadores se amplifican aún más en los circuitos de amplificador principal. El amplificador principal se compone de seis amplificadores inversores de los cuales uno se muestra en la figura 15. Para el circuito amplificador se ha empleado el amplificador operacional de precisión LT 1028. La amplificación puede ajustarse mediante los potenciómetros de precisión de 10 k. En la salida de un amplificador principal, la señal atraviesa un circuito de paso alto y a continuación se eliminan los componentes negativos mediante un diodo. Seguidamente, la señal se suministra a un circuito comparador representado también en la figura 15. Este circuito se ha realizado con un amplificador operacional estándar exacto y económico OP 07 E. El umbral de reacción del comparador puede variarse con ayuda de un potenciómetro de 10 k. Al superar esta tensión de umbral de disparo ajustada, el comparador emite un alto impulso rectangular cuya duración coincide con la duración de tiempo en la que la tensión rebasa el umbral.

Las señales de salida de los seis circuitos comparadores se suministran a las seis entradas de un circuito lógico representado en la figura 16 que a través de circuitos biestables controla siete diodos luminiscentes. A cada sensor de infrarrojo 4 está asignado un diodo luminiscente rojo. Estos seis diodos luminiscentes están dispuestos en forma de círculo y numerados conforme a la orientación espacial de los sensores en el tubo. Un séptimo diodo luminiscente amarillo sirve para visualizar el resultado global de un suceso de detección motivado por la detección de un foco 1 de combustión lenta. Los diodos luminiscentes rojos se encienden con una señal rectangular del comparador del respectivo sensor de infrarrojo 4 y se apagan sólo después de pulsar una tecla de restauración. Basándose en los diodos lumi-
niscentes rojos puede apreciarse dónde se ha detectado un foco 1 de combustión lenta en la tubería de transporte 2.

El circuito electrónico anteriormente descrito puede usarse en particular para un servicio de prueba. Para una evaluación en serie es posible modificar el circuito electrónico, por ejemplo mediante un ajuste automático del umbral de disparo con ayuda de una memoria de valores pico o mediante la evaluación completa de las señales con un ordenador.

La forma de realización de un dispositivo conforme a la invención, descrito a título de ejemplo, presenta numerosas ventajas. Debido a la disposición de los sensores de infrarrojo 4 en un cuerpo de desplazamiento 3 en el centro de la tubería 2 de transporte neumático, la distancia máxima posible entre un sensor de infrarrojo 4 y un foco 1 de combustión que pasa volando está reducida en tal medida que se permite una detección segura de focos de combustión lenta. Por lo tanto, el dispositivo no presenta la desventaja de sistemas de detección en los cuales los sensores de infrarrojo 4 están dispuestos en la pared de la tubería de transporte 2 y en los cuales es esencial la absorción de la radiación infrarroja, emitida por los focos 1 de combustión lenta, en la materia a transportar.

La fijación del cuerpo de desplazamiento 3 que soporta los sensores de infrarrojo 4 en el centro de la tubería de transporte 2 tiene además la ventaja de que, debido a la elevada velocidad de flujo en el centro de la tubería, el casquillo 7 en el cuerpo de desplazamiento 3 se mantiene siempre limpio, por lo que se evitan acumulaciones de polvo y un cegado de los sensores de infrarrojo.

Asimismo, los sensores de infrarrojo 4 y el circuito electrónico de un dispositivo conforme a la invención pueden dimensionarse de tal manera que permita suprimir la limitación de sistemas convencionales a la detección de focos 1 de combustión lenta con temperaturas superficiales por encima de 250ºC. El dispositivo descrito puede configurarse de tal manera que incluso focos 1 de combustión lenta con una temperatura superficial inferior a los 100ºC pueden detectarse fiablemente. Esto representa un considerable aumento de la seguridad.

Otra ventaja conseguida con el tipo de construcción reside en el hecho de que la dirección de flujo u no incide perpendicularmente en superficies sensibles, por ejemplo de cristal, del cuerpo de desplazamiento 3 o de los sensores de infrarrojo 4, sino que está orientada mayoritariamente o con preferencia de forma exclusiva en paralelo a estas superficies sensibles. De esta manera no sólo se evitan al máximo un ensuciamiento y la formación de sedimentos, sino también impactos directos originados por la materia a transportar o por cuerpos sólidos transportados en el flujo. Con esta configuración del tipo de construcción se reduce muy considerablemente el peligro de rotura de cristales debido a cuerpos sólidos arrastrados en el caudal de transporte.

Lista de símbolos de referencia

1

Foco de combustión lenta

2

Tubería de transporte

3

Cuerpo de desplazamiento

4

Sensor de infrarrojo

5

Primer dispositivo de soporte

6

Segundo dispositivo de soporte

7

Casquillo

8

Extremo delantero

9

Extremo trasero

10

Carcasa del preamplificador

11

Casquillo delantero (caperuza)

12

Casquillo terminal

13

Junta tórica

14

Tapa

15

Abertura

16

Pasador de ajuste

17

Superficie de llave

18

Junta tórica

19

Casquillo roscado

20

Manguito de alojamiento

21

Brida

\vskip1.000000\baselineskip

A

Sección transversal libre

B

Sección transversal libre

D

Diámetro

d

Diámetro

L

Longitud

S

Sector

u

Dirección de flujo

v

Velocidad.

Claims (27)

1. Dispositivo para la detección de focos (1) de combustión lenta en una tubería (2) de transporte neumático, que comprende un cuerpo de desplazamiento (3) longitudinalmente extendido en la dirección de flujo (u) en la tubería de transporte (2) que está dispuesto en la tubería de transporte (2) y presenta por lo menos un sensor de infrarrojo (4) para la detección de focos (1) de combustión lenta,

caracterizado porque

el cuerpo de desplazamiento (3) presenta un casquillo (7) longitudinalmente extendido en la dirección de flujo (u) en la tubería de transporte (2) que por lo menos en algunos puntos es transparente para la radiación infrarroja,

los sensores de infrarrojo (4) están dispuestos en el interior del casquillo (7) en puntos del casquillo (7) transparentes para la radiación infrarroja y en el casquillo (7) está dispuesto un manguito de alojamiento (20) que soporta los sensores de infrarrojo (4), compuesto de dos partes que se extienden en la dirección longitudinal del casquillo (7).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el casquillo (7) está formado en su totalidad de un material transparente para la radiación infrarroja, en particular de cristal de cuarzo o de zafiro.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el casquillo (7) está formado en su totalidad de un zafiro transparente para la radiación infrarroja.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el casquillo (7) forma el lado exterior radial del cuerpo de desplazamiento (3).

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espacio interior del casquillo (7) está obturado respecto a la tubería de transporte (2).

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de deslazamiento (3) está moldeado de forma aerodinámica.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) está configurado de modo que adelgaza en contra de la dirección (u) de flujo en su extremo (8) situado corriente arriba.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) está configurado de modo que adelgaza en la dirección (u) de flujo en su extremo (9) situado corriente abajo.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) está fijado mediante un primer dispositivo de soporte (5) en el interior, preferentemente en el centro de la tubería de transporte (2).

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el primer dispositivo de soporte (5) comprende un codo de soporte.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el primer dispositivo de soporte (5) está dispuesto en el extremo trasero (9), situado corriente abajo, del cuerpo de desplazamiento (3).

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un segundo dispositivo de soporte (6), con el cual el cuerpo de desplazamiento (3) está fijado en la tubería de transporte (2), dispuesto en el cuerpo de desplazamiento (3) a una distancia axial del primer dispositivo de soporte (5).

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) presenta en el extremo delantero (8), situado corriente arriba, un casquillo delantero (11) moldeado de forma aerodinámica con una forma favorable u óptima respecto a la mecánica de fluidos.

14. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque el casquillo delantero (11) está unido con el segundo dispositivo de soporte (6).

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 14,caracterizado porque la sección transversal del casquillo delantero (11) es por lo menos tan grande que el casquillo (7) longitudinalmente extendido se encuentra en la sombra aerodinámica del casquillo delantero (11).

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el casquillo delantero (11) está fabricado de un material resistente a los impactos, en particular de acero.

17. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta varios sensores de infrarrojo (4) dispuestos de forma distribuida por el perímetro del cuerpo de desplazamiento (3) de modo que los campos visuales de los mismos, que constituyen cada uno un sector (S) alrededor del cuerpo de desplazamiento (3), abarcan la tubería de transporte (2) alrededor del cuerpo de desplazamiento (3).

18. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque los sensores de infrarrojo están desplazados uno respecto a otro en dirección acimutal y/o axial del cuerpo de desplazamiento (3).

19. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque comprende 3 a 10, preferentemente 5 a 8 sensores de infrarrojo (4).

20. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los sensores de infrarrojo (4) están dispuestos con una dirección visual radialmente orientada con respecto al cuerpo de desplazamiento (3).

21. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección transversal (B) o el diámetro de la tubería de transporte (2) está ampliada en la zona del cuerpo de desplazamiento (3) respecto a la zona de la tubería de transporte situada corriente arriba y/o corriente abajo.

22. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección transversal (B) libre para el flujo en la tubería de transporte (2) en la zona del cuerpo de desplazamiento (3) es por lo menos tan grande como la sección transversal (A) de la tubería de transporte (2) situada más allá corriente arriba y/o abajo.

23. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque la sección transversal (B) libre para el flujo en la tubería de transporte (2) en la zona del cuerpo de desplazamiento (3) es más amplia que la sección transversal (A) de la tubería de transporte (2) situada más allá corriente arriba y/o abajo.

24. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la distancia radial entre el lado exterior del cuerpo de desplazamiento (3) o del casquillo (7) y la pared interior de la tubería de transporte (2) en la zona del cuerpo de desplazamiento (3) está seleccionada tan pequeña o el diámetro del cuerpo de desplazamiento (3) está seleccionado tan grande que los sensores de infrarrojo (4) pueden detectar focos (1) de combustión lenta transportados a lo largo de la pared interior.

25. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tubería de transporte (2) presenta en la zona del cuerpo de desplazamiento (3) una tapa (14) que puede cerrarse.

26. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (3) está unido con la tapa (14) mediante uno o varios dispositivos de soporte (5, 6).

27. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la tapa (14) se encuentra una carcasa (10) del preamplificador obturada, unida con el espacio interior del casquillo (7) por medio del dispositivo de soporte trasero (5) realizado como codo de soporte.