ES2303838T3 - Procedimiento y dispositivo para detectar la distribucion de la temperatura en un producto a granel. - Google Patents
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Abstract
Proceso para detectar el peligro de incendio en aglomeraciones de partículas localmente sobrecalentadas en un producto a granel (2) procedente de un proceso de secado, compuesto por virutas de madera, fibras de madera, hojas de tabaco o similares, en el que el producto a granel (2) recorre en forma de un flujo de producto a granel un tramo de caída (5) para el fraccionamiento del producto a granel y recorre entonces una zona de medida (15, 17, 18) prevista en el mismo, en el que utilizando al menos una cámara de infrarrojos se realiza en toda la anchura del flujo de producto a granel una medición del producto a granel (2) con resolución espacial, termográfica y a partir de los valores de medida (m) emitidos, se detecta un eventual desbordamiento de una temperatura límite predeterminada por parte de una aglomeración de partículas en el flujo de producto a granel, midiéndose zonas de medida superficial (15) del tramo de caída (5) o continuamente zonas de medida de líneas (17, 18) perpendicularmente a la dirección de caída del producto a granel y extinguiéndose a continuación las aglomeraciones localmente sobrecalentadas detectadas.
Description
Procedimiento y dispositivo para detectar la
distribución de la temperatura en un producto a granel.
La invención se refiere a un procedimiento para
detectar situaciones de peligro de incendio en aglomeraciones
sobrecalentadas localmente de un producto a granel.
En el tratamiento y procesamiento de productos a
granel, en particular en el secado de productos a granel, se
producen a menudo aglomeraciones de partículas que en su interior
mantienen en parte durante mucho tiempo temperaturas muy altas. Si
estas aglomeraciones llegan a un entorno rico en oxígeno, pueden
producirse incendios con costes consecuentes en parte
considerables. Por ello los esfuerzos se dirigen a detectar
tempranamente y en lo posible en el curso del proceso de
tratamiento estas aglomeraciones calientes o bien partículas
calientes, para intervenir en el proceso de fabricación realizando
correcciones y retirar o extinguir las mismas.
En función del tipo y del volumen del material a
analizar, se utilizan actualmente diversos procedimientos para
detectar situaciones de peligro de incendio debidas a
sobrecalentamientos locales:
Sistemas que realizan mediciones puntuales, como
por ejemplo sensores de termopilas, indican cuándo se detecta una
chispa abierta. Al respecto pueden instalarse varios de estos
sensores uno tras otro por razones de seguridad, para detectar en
lo posible muchas chispas o bien comprobar la efectividad de las
posibles acciones de extinción.
Además, se utilizan en parte sistemas rápidos de
medición superficial, como por ejemplo cámaras CCD (de dispositivo
de carga acoplada), que realizan una medición óptica del producto a
granel en la gama de la luz visible, pero que sólo pueden detectar
chispas brillantes en un volumen de medición oscurecido.
Además, pueden detectarse partículas con peligro
de incendio con ayuda de detectores de humo o de gas, no siendo
posible de esta manera una localización y eliminación selectivas de
estas partículas.
Un inconveniente de tales procedimientos y
dispositivos es en particular que no es posible una detección
selectiva de partículas o aglomeraciones de partículas amenazadas
de incendio. Además, los procedimientos de medida conocidos se ven
perturbados por influencias perturbadoras del entorno, por ejemplo
luz ajena, cuando se utilizan cámaras CCD. También es problemática
en particular la detección de partículas o bien aglomeraciones de
partículas que en la cinta transportadora quedan ocultas por otras
partículas y con ello desde el exterior son difícilmente
reconocibles o bien totalmente imposibles de reconocer.
El documento GB 2076146 A1 describe un
procedimiento y un dispositivo para clasificar objetos que son
irradiados con microondas, para lograr un gradiente de temperatura
entre el producto a clasificar con distintas propiedades. Tras la
irradiación con microondas, se analizan las partes a clasificar
mediante un sensor de infrarrojos y se separan entre sí mediante un
equipo de clasificación. Un calentamiento en el producto a
clasificar sólo tiene lugar en la media en que el sensor de
infrarrojos puede apreciar una diferencia de temperaturas. Otros
dispositivos se describen en los documentos EP 983 804 A1, DE 198 46
995 C2 y US-A-6, 112, 903.
La invención tiene como tarea básica lograr
mejoras respecto al estado de la técnica y poner a disposición un
procedimiento para detectar la distribución de temperatura en
productos a granel inflamables, que asegure una captación completa
en todo el producto a granel y que evite el peligro de incendio en
aglomeraciones. Esto debe asegurarse ventajosamente con un costo
reducido y sin interrumpir los procesos en marcha.
Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento
según la reivindicación 1.
La invención se basa en la consideración de
fraccionar el producto a granel y analizar termográficamente el
producto a granel fraccionado. El fraccionamiento se realiza según
la invención a través de un tramo de caída. Para ello puede
transportarse el producto a granel por ejemplo sobre una cinta
transportadora y dejarse caer desde un extremo de una cinta
transportadora. Además, el producto a granel puede también por
ejemplo deslizarse hacia abajo de un plano inclinado y a
continuación caer o bien verterse desde un recipiente, con lo que el
tramo de caída puede estar dispuesto en el extremo del plano de
deslizamiento, en el extremo del recipiente o en otro lugar
adecuado.
La medición del producto a granel se realiza
mediante cámaras, orientadas hacia una zona de medida del tramo de
caída. Cuando el producto a granel es conducido fraccionado por toda
la anchura de la cinta transportadora o por la anchura de un plano
de deslizamiento y tiene lugar otro fraccionamiento debido a la
aceleración del producto a granel debido a la gravitación en el
tramo de caída, puede lograrse con las cámaras una captación
suficientemente buena de las distintas partículas o bien
aglomeraciones de partículas. En función de la cantidad
transportada, puede utilizarse por un lado un flujo de producto a
granel suficientemente ancho y por otro lado un tramo de caída
suficientemente grande.
Puesto que se utilizan al menos dos cámaras,
dispuestas en lados opuestos del tramo de caída, aumenta la
precisión y seguridad del procedimiento de medida. De esta manera
puede a su vez aumentar también la cantidad transportada del
producto a granel.
En el marco de la invención pueden utilizarse
por un lado cámaras superficiales, que abarcan en cada caso una
zona superficial del tramo de medida y realizan la resolución
localmente. En función de la resolución local, pueden detectarse
aumentos de temperatura de los distintos puntos de medida. Cuando se
utiliza una cámara superficial, puede captarse el flujo completo
del material a granel mediante un procedimiento de captación
pulsatorio, dependiendo la frecuencia de la toma de imágenes de la
magnitud de la gama de medida y de la velocidad de caída del
producto a granel.
Además, pueden utilizarse también cámaras por
líneas, que captan en cada caso zonas de líneas del tramo de caída.
Cuando se utiliza una cámara por líneas, tiene lugar una captación
continua de imágenes o bien captación de imágenes con una
frecuencia suficientemente alta, tal que puede captarse todo el
flujo de producto a granel que cae en el tramo de caída mediante
las distintas mediciones de las zonas de medida de las líneas.
Según la invención, el fraccionamiento del
producto a granel se ajusta en la correspondiente gama de medida
mediante la anchura de la cinta transportadora cargada con producto
a granel o la anchura del plano de deslizamiento, la velocidad de
transporte sobre la cinta transportadora o la velocidad de
deslizamiento sobre el plano de deslizamiento, mediante la
velocidad de caída en el tramo de caída (que se ajusta mediante la
altura de caída), así como la distancia entre la correspondiente
cámara y el tramo de caída. Estas magnitudes pueden modificarse en
el marco de la invención como se desee, para asegurar una medición
completa con un fraccionamiento suficiente.
En el marco de la invención pueden compararse
los valores de temperatura de los distintos puntos de medida de la
gama de medida con una temperatura límite máxima predeterminada,
detectándose al sobrepasarse la temperatura limite un
sobrecalentamiento local. En este caso puede retirarse
ventajosamente la correspondiente zona del flujo del material, por
ejemplo expulsarse o eyectarse; además, está prevista una extinción,
por ejemplo aportando agua o gas refrigerante sobre la
correspondiente zona. La eliminación o bien extinción de las
partículas o aglomeraciones de partículas calientes se realiza
ventajosamente sobre una cinta transportadora de recepción del
tramo de caída, ya que de esta manera no se influye sobre la
medición del flujo del material en el tramo de caída. Un
procedimiento como el indicado puede utilizarse en particular en el
procesamiento de compuestos de manera, por ejemplo virutas o fibras
de madera.
Además es posible en el marco de la invención
detectar faltas de homogeneidad en la distribución de temperatura
del producto a granel. Para ello se detecta la distribución de
temperatura relativa del producto a granel en el flujo de material
sobre el tramo de caída, comparándose entre sí los valores de
temperatura de los puntos de medida de una zona de medida. Si se
detectan faltas de homogeneidad, pueden igualmente eliminarse o bien
refrigerarse zonas concretas; además, puede realizarse también un
subsiguiente entremezclado adicional del producto a granel, para
provocar un equilibrio de temperatura. Un procedimiento de este tipo
para detectar la falta de homogeneidad del producto a granel puede
utilizarse por ejemplo en el tratamiento del tabaco, ya que las
faltas de homogeneidad en la distribución de temperatura perjudican
la calidad. Además, puede utilizarse un procedimiento como el
indicado también por ejemplo en el tratamiento de alimentos.
Los valores de medida detectados por la cámara o
por las cámaras se transmiten a continuación a una unidad de
evaluación, que realiza la comparación con la máxima temperatura
limite admisible o bien la detección de posibles inmovilizaciones.
Los valores de medida del flujo del producto a granel pueden además
representarse sobre unidades indicadoras, reproduciéndose
ventajosamente las imágenes de cada cámara en una unidad de
visualización separada. Aquí pueden reproducirse, de manera
conocida, las temperaturas de los distintos puntos de medida
mediante colores diferentes.
En el marco de la invención puede influirse
tanto al realizar la comprobación relativa a sobrecalentamientos
locales como también en la comprobación de la distribución de
temperatura relativa del proceso de elaboración previo. Aquí puede
en particular, cuando se detectan sobrecalentamientos locales o se
observan grandes faltas de homogeneidad, reducirse la temperatura
del tratamiento en un proceso de tratamiento previo.
La invención se describirá a continuación más en
detalle en base a los adjuntos dibujos, utilizando algunas formas
constructivas. Se muestra en:
figura 1 la estructura de un dispositivo
correspondiente a la invención según una primera forma constructiva
de la invención;
figura 2 otra forma constructiva de la
invención.
Según la figura 1 se transporta producto a
granel 2 sobre una cinta transportadora 1, que se mueve entre dos
rodillos de cambio de dirección 3 y 4. El producto a granel 2
presenta partículas individuales 20, que en parte - por ejemplo
debido a su humedad - están aglomeradas. El material a granel 2
puede ser recogido mediante dispositivos de limitación laterales de
la cinta transportadora no mostrados en las figuras.
En un extremo de la cinta transportadora - en la
figura 1 en el rodillo de cambio de dirección 4 - cae el producto a
granel 2 a continuación en un tramo de caída 5 hacia abajo y forma
un flujo de producto a granel 8. El flujo de producto a granel 8
discurre esencialmente en vertical hacia abajo; cuando se utilizan
mayores velocidades de transporte en la cinta transportadora 1,
puede presentar el flujo de producto a granel 8 en una zona
superior del tramo de caída 5 al principio todavía una componente de
velocidad horizontal; en una zona dispuesta más hacia abajo del
tramo de caída 5 y en particular cuando se utilizan velocidades de
transporte relativamente bajas, puede no obstante lograrse una
evolución esencialmente vertical del flujo de producto a granel
8.
El tramo de caída 5 puede estar limitado hacia
abajo por ejemplo por un recipiente colector o un puesto colector.
Ventajosamente está prevista según la figura 1 una cinta
transportadora receptora 6, que es conducida por ejemplo a través
de rodillos de cambio de dirección 7 y que evacúa a su vez el
producto a granel 2 recogido.
En el marco de la invención está prevista al
menos una cámara de infrarrojos, que está orientada hacia una zona
de medida del flujo de producto a granel 8 en el tramo de caída 5.
En la figura 1 se muestra al respecto por un lado una cámara
superficial 10, que capta una zona de medición superficial 15 del
flujo de producto a granel 8 en el tramo de caída 5. Una cámara
superficial como la indicada puede captar todo el flujo de producto
a granel 8 que cae de la primera cinta transportadora 1, si trabaja
con una frecuencia de captación de imágenes suficientemente alta.
Esta frecuencia de captación de imágenes viene fijada por la
magnitud de la gama de medida 15, que a su vez viene determinada
por el ángulo de toma de la cámara superficial 10 y la distancia de
la cámara 10 respecto al tramo de caída 5. Además, viene determinada
la frecuencia de toma de imágenes por la velocidad de caída del
flujo de material 8 en el tramo de caída 5.
En el marco de la invención puede utilizarse
adicional o alternativamente una cámara por líneas 11 mostrada
igualmente en la figura 1, que según las figuras 1, 2 capta una zona
de medida de línea 17 del flujo del material. La zona de medida de
línea discurre ventajosamente en lo esencial en dirección
horizontal, es decir, perpendicularmente a la dirección de caída
del producto a granel. Mediante una frecuencia de toma de imágenes
suficientemente alta, se garantiza una medición continua o bien
casi continua del flujo del producto a granel 8.
Los valores de medida m de la correspondiente
cámara 10, 11 se envían a una unidad evaluadora 12, que asigna a
los correspondientes puntos de medida el correspondiente valor de
temperatura. Los valores de temperatura de los distintos puntos de
medida pueden a continuación compararse con una temperatura límite
máxima predeterminada, para detectar una sobreelevación de
temperatura local. En este caso puede detenerse el correspondiente
proceso; ventajosamente las zonas del producto a granel en las que
se ha detectado una temperatura sobreelevada, pueden retirarse a
continuación sobre la cinta transportadora receptora 6, por ejemplo
pueden expulsarse, eyectarse o también enfriarse o también
apagarse. Para ello se emiten las correspondientes señales de
control al equipo utilizado para retirar o bien extinguir.
Además puede realizarse en la unidad evaluadora
12 una comparación de los valores de temperatura de los distintos
puntos de medida, para detectar faltas de homogeneidad en la
distribución de temperatura. En este caso pueden además retirarse o
apagarse por ejemplo zonas del producto a granel con temperaturas
elevadas; además, puede realizarse un entremezclado subsiguiente
del producto a granel para equilibrar la temperatura.
La distribución de temperatura del flujo de
material 8 puede reproducirse en cada caso sobre unidades de
visualización 13 y 14, por ejemplo monitores. Entonces pueden
reproducirse valores de temperatura individuales por ejemplo
mediante diferentes colores.
En la figura 1 se muestra a modo de ejemplo una
cámara superficial 10 y una cámara por líneas 11. En el marco de la
invención pueden utilizarse estas cámaras alternativamente o también
en combinación. En particular pueden disponerse cámaras según la
figura 2 en lados opuestos del flujo de producto a granel 8 del
tramo de caída 5, con lo que se posibilita una mejor captación del
flujo de producto a granel 8 en el tramo de caída. Así aumenta la
seguridad o bien la precisión de medida. Además, puede aumentarse el
caudal de producto a granel sobre la cinta transportadora 1, ya que
pueden analizarse flujos de material a granel 8 más gruesos.
En el análisis del flujo de material a granel 8
desde ambos lados pueden utilizarse según la figura 2 dos cámaras
por líneas 11, 16, que captan en cada caso zonas de medida de líneas
17, 18. Además, es posible también la utilización de dos cámaras
superficiales, así como la utilización de una cámara superficial y
una cámara por líneas. Los valores de medida m se emiten a su vez
primeramente a una unidad evaluadora 12, que controla por otra
parte unidades evaluadoras 13 y 19.
En el marco de la invención puede intervenirse,
ventajosamente, cuando se detectan sobrecalentamientos o faltas de
homogeneidad locales en la distribución de temperatura, también
mediante control en el proceso precedente, por ejemplo un proceso
de calentamiento del producto a granel.
Claims (5)
1. Proceso para detectar el peligro de incendio
en aglomeraciones de partículas localmente sobrecalentadas en un
producto a granel (2) procedente de un proceso de secado, compuesto
por virutas de madera, fibras de madera, hojas de tabaco o
similares, en el que el producto a granel (2) recorre en forma de un
flujo de producto a granel un tramo de caída (5) para el
fraccionamiento del producto a granel y recorre entonces una zona de
medida (15, 17, 18) prevista en el mismo, en el que utilizando al
menos una cámara de infrarrojos se realiza en toda la anchura del
flujo de producto a granel una medición del producto a granel (2)
con resolución espacial, termográfica y a partir de los valores de
medida (m) emitidos, se detecta un eventual desbordamiento de una
temperatura limite predeterminada por parte de una aglomeración de
partículas en el flujo de producto a granel, midiéndose zonas de
medida superficial (15) del tramo de caída (5) o continuamente zonas
de medida de líneas (17, 18) perpendicularmente a la dirección de
caída del producto a granel y extinguiéndose a continuación las
aglomeraciones localmente sobrecalentadas detectadas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el producto a granel
es transportado sobre una cinta transportadora (1) y cae por un
extremo de la cinta transportadora por el tramo de caída.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque al menos se realiza en cada caso una
medición del producto a granel (2) desde un lado anterior y un lado
posterior del tramo de caída (5).
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las zonas de medida
superficial (15) se miden a intervalos de tiempo.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el proceso de secado
antepuesto para el producto a granel (2) se controla en función de
la distribución de temperatura detectada.
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