ES2319665T3 - Sistema automatico para controlar y optimizar el consumo de combustible en una maquina de bombeo de hormigon autopropulsada. - Google Patents

Abstract

Sistema para controlar y optimizar el consumo de combustible de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, del tipo que comprende un motor principal de combustión interna y un conjunto de bombeo que consiste en por lo menos una bomba oleodinámica accionada por dicho motor principal y apropiado para accionar la bomba de hormigón, estando controlado dicho conjunto de bombeo por un grupo electrónico para mantener un caudal de suministro de hormigón constante prefijado, caracterizado porque comprende además un grupo electrónico que controla el motor principal y una unidad central de procesamiento, porque dichos grupos periféricos que controlan el motor principal y el conjunto de bombeo y dicha unidad central de procesamiento están interconectados para el intercambio de datos a través de un sistema de transmisión de datos de CAN Bus, y porque dicha unidad central de procesamiento procesa los datos recibidos de dichos grupos periféricos y emite unas señales de control a los mismos para mantener a un valor mínimo el consumo de combustible del motor principal a un caudal constante deseado, fijado por el usuario, del hormigón suministrado por el conjunto de bombeo.

Description

Sistema automático para controlar y optimizar el consumo de combustible en una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada.

La presente invención se refiere a un sistema automático para controlar y optimizar el consumo de combustible en bombas de hormigón, camiones hormigoneras y, en general, en máquinas autopropulsadas para el bombeo de hormigón.

El documento DE 19732833 da a conocer un sistema para controlar y optimizar el consumo de combustible de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, del tipo que comprende un motor principal de combustión interna y un conjunto de bombeo que consiste en por lo menos una bomba oleodinámica accionada por dicho motor principal y apropiada para accionar la bomba de hormigón, siendo controlado dicho conjunto de bombeo por un grupo electrónico para mantener un caudal de suministro de hormigón constante.

Como es sabido, las máquinas para el bombeo de hormigón se emplean en las construcciones de cualquier tipo para alimentar directamente a las zonas de colada, a través de un brazo largo y articulado, el hormigón que se ha preparado y se ha transportado a la obra mediante un camión hormigonera, considerando que las zonas de colada están casi siempre a una cierta distancia, tanto en sentido horizontal como vertical, del lugar del posible aparcamiento y descarga de los camiones hormigoneras.

Para que dichos aparatos funcionen sin problemas, ya es sabido que se tiene que equipar el conjunto de bombeo de dichas máquinas con un grupo de control electrónico que permite fijar el caudal de hormigón deseado, que puede variar según el tipo y las condiciones físicas del hormigón, el caudal al que se alimenta el hormigón a la máquina de bombeo, las características dimensionales y posicionales de las zonas de colada, y otras posibles variantes, manteniéndose a continuación dicho caudal constante durante el tiempo de la colada, con independencia de la posición y del tipo de desplazamiento del brazo distribuidor, lo que favorece la uniformidad de la propia colada y la estabilidad de la máquina que no se ve afectada por las oscilaciones del caudal ni por las consiguientes oscilaciones del brazo determinadas por las mismas.

Los grupos de control electrónico del tipo conocido consiguen el resultado mencionado anteriormente al actuar exclusivamente sobre los parámetros variables del conjunto de bombeo, y particularmente, en el desplazamiento de la bomba oleodinámica que alimenta el circuito hidráulico que acciona la bomba de hormigón, y posiblemente la velocidad de la bomba de hormigón, y normalmente consisten en un par de cilindros que funcionan de forma alterna, dando lugar a un único canal de suministro a través de una denominada válvula en forma de S. En los sistemas conocidos de este tipo, la bomba oleodinámica es accionada directamente por el motor principal de la máquina autopropulsada, presentando por lo tanto la bomba la misma velocidad que el motor principal.

Un sistema de control de este tipo permite conseguir unos resultados excelentes en términos de mantener un caudal de hormigón constante, pero no resulta igualmente satisfactorio en términos del consumo de energía. De hecho, antes de arrancar la bomba oleodinámica, el operario, manualmente, hace que el motor principal adopte una velocidad estable, basándose en su experiencia práctica, para que sea suficiente para satisfacer el requisito energético desde el conjunto de bombeo, pudiendo variar dicho requisito incluso sustancialmente según las características físicas del hormigón bombeado y la localización de la zona de colada. En general, con el fin de poder trabajar siempre en condiciones seguras, según la práctica actual se mantiene el motor a una velocidad más elevada de la que es realmente necesaria, con la consiguiente pérdida energética, es decir, un consumo energético considerablemente más elevado de lo que sería estrictamente necesario para transportar y suministrar el hormigón a las zonas de colada.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema automático para controlar y optimizar el consumo energético de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, y por lo tanto, después de todo, del consumo de combustible del motor principal correspondiente que, con el mismo rendimiento que las bombas de hormigón actualmente disponibles en el mercado, permite obtener una reducción considerable en el consumo energético.

Según la presente invención, se alcanza dicho objetivo gracias a un sistema automático para controlar y optimizar el consumo de combustible de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, que presenta las características básicas definidas en la reivindicación principal adjunta. Otras características de la invención se definen en las reivindicaciones subordinadas.

Según el concepto principal de la presente invención, el control del caudal del conjunto de bombeo ya no se realiza, como en la técnica anterior, únicamente al actuar sobre las parámetros variables de dicho conjunto, sino, al actuar asimismo sobre las parámetros regulables del motor principal de combustión interna de la máquina autopropulsada que pone en marcha la bomba oleodinámica.

Con el fin de conseguir este resultado, los grupos electrónicos periféricos que controlan el motor principal y el conjunto de bombeo están interconectados mediante un sistema que transmite señales de CAN Bus a una unidad central de procesamiento, no obstante, prevista con frecuencia en máquinas de bombeo de hormigón autopropulsadas, para controlar los numerosos dispositivos encontrados en dichas máquinas.

Los grupos de control electrónico del motor principal y del conjunto de bombeo son apropiados para recibir las señales que proceden de una pluralidad de sensores que detectan las condiciones actuales de funcionamiento de dichos aparatos, así como para transmitir controles para la variación de dichos parámetros según unas instrucciones recibidas de la unidad central.

Un sensor de velocidad, un sensor del par suministrado y un sensor del consumo de combustible instantáneo pueden estar asociados, por ejemplo, al motor principal. Un sensor de presión del hormigón, un sensor del caudal de hormigón, un sensor de los ciclos por minutos de la bomba de hormigón, un sensor de velocidad de la bomba oleodinámica, así como sensores de la temperatura y de la presión del fluido oleodinámico pueden estar asociados, por ejemplo, al conjunto de bombeo.

Basándose en los datos detectados por dichos sensores, los grupos de control periféricos del motor principal y del conjunto de bombeo calculan, de una manera en sí conocida, los parámetros de funcionamiento instantáneos de dichos aparatos. A continuación se transmiten estos datos a la unidad central de procesamiento que los graba en una zona adecuada para su procesamiento posterior.

En dicha zona de memoria de la unidad central de procesamiento, los datos relacionados con las curvas de eficacia del motor principal, de la bomba oleodinámica y de la bomba de hormigón están almacenados además a priori según los distintos parámetros de funcionamiento de dichos aparatos.

Por último, la unidad central de procesamiento está provista de un programa para optimizar el consumo energético que, según el caudal del hormigón fijado de vez en cuando por el usuario, calcula la combinación de los parámetros de los aparatos indicados anteriormente, lo que permite maximizar la eficacia general de la máquina, y emite unas señales de control a los grupos periféricos que controlan el motor principal y el conjunto de bombeo, con el fin de obtener el caudal de hormigón constante deseado con el consumo mínimo de combustible por parte del motor principal.

Como alternativa al modo de procesamiento indicado anteriormente, o a modo de una verificación cruzada del mismo después de conseguir una primera condición de optimización de consumo energético, la unidad central de procesamiento puede proceder a verificar directamente el valor del consumo de combustible instantáneo, siendo equivalente el caudal de hormigón suministrado, al modular en sentidos opuestos los dos principales parámetros de funcionamiento de la máquina, es decir, la velocidad del motor principal y el desplazamiento de la bomba oleodinámica, y por lo tanto en búsqueda de las condiciones de valor mínimo de consumo de combustible instantáneo.

A diferencia de lo que ocurre en los sistemas de control de tipo conocido, el sistema de control de la presente invención alcanza por lo tanto el objetivo principal de mantener el caudal de hormigón prefijado y constante al actuar no solamente sobre los parámetros de funcionamiento del conjunto de bombeo, es decir, de la bomba oleodinámica y de la bomba de hormigón, sino asimismo sobre los parámetros de funcionamiento del motor de combustión interna, con el objetivo de maximizar la eficacia general de la cadena cinemática que consiste en la totalidad de dichos aparatos.

Evidentemente, esta operación se realiza de forma completamente automática mediante los programas informáticos de control de la unidad central de procesamiento, mientras que el operario se queda, como en la técnica anterior, con la única tarea que consiste en fijar el valor deseado del caudal de bombeo del hormigón.

El control de las condiciones de máxima eficacia del motor principal y del conjunto de bombeo se realiza, evidentemente, de forma continua mediante la unidad central, basándose en los datos suministrados por los grupos periféricos integrados en periodos de tiempo de longitud conveniente, de modo que unas variaciones en las características físicas del hormigón o en la posición de la salida, o incluso en la entrada del usuario con un distinto valor deseado del caudal, son considerados inmediatamente, no sólo, como ya es sabido, para mantener el caudal de suministro constante en el valor fijado actualmente, sino asimismo para mantener continuamente la totalidad de los aparatos mencionados anteriormente lo más cercanos posibles a su intervalo de consumo energético mínimo.

Por último, la unidad central de procesamiento mantiene continuamente bajo control la potencia y el par suministrados por el motor principal. Si, durante el funcionamiento de la bomba de hormigón, la unidad central detectara que los valores máximos de potencia y par disponibles del motor principal han sido alcanzados, se prepara para proporcionar una señal de aviso a un visualizador apropiado, y para reducir simultáneamente el caudal, por ejemplo reduciendo el número de ciclos por minuto de la bomba de hormigón, para mantener los valores de la potencia y del par suministrados por el motor principal dentro de los límites máximos permisibles, y por lo tanto evitar una sobrecarga perjudicial del propio motor.

Preferentemente, el valor de la potencia absorbida se muestra en el visualizador en forma de un bar incremental de 0 a 100%, mientras otro indicador de bar incremental puede indicar la desviación de porcentaje negativa del caudal de hormigón del valor de caudal que el usuario ha fijado la última vez, cuando el sistema ha alcanzado la potencia máxima disponible.

El sistema para el control y la optimización de la presente invención se puede implementar ventajosamente en los sistemas de control por radio que se utilizan normalmente para controlar y accionar las máquinas de bombeo de hormigón autopropulsadas. Dicho control por radio puede comunicar con la unidad central de procesamiento a través del mismo protocolo de CAN Bus, con lo que dicha unidad intercambia datos con los grupos electrónicos periféricos para controlar el motor principal y el conjunto de bombeo, y puede incorporar un visualizador en el que se muestran la totalidad de los datos de funcionamiento del sistema principal y los bares incrementales mencionados anteriormente.

Gracias a la novedosa arquitectura descrita anteriormente, el sistema de la presente invención ha conseguido completamente el objetivo perseguido. De hecho, al realizar un control múltiple de la totalidad de los aparatos que regulan el funcionamiento de la máquina de bombeo de hormigón, incluso el motor principal de combustión interna, se puede conseguir el objetivo principal de mantener el caudal de hormigón a un valor prefijado, modulando simultáneamente los parámetros de funcionamiento de dichos aparatos de modo que la totalidad de estos aparatos funcionen en condiciones de consumo energético mínimo. Mediante el sistema de la presente invención, resulta posible por lo tanto eliminar cualquier pérdida energética anterior de las máquinas de bombeo de hormigón consiguiendo así una reducción considerable en el consumo de combustible en el motor principal de la misma, sin afectar en absoluto al rendimiento funcional de dichas máquinas.

La invención se ha descrito haciendo referencia a una esquema general que ilustra la arquitectura del sistema de control de los aparatos de bombeo de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, sin entrar en detalle en las implementaciones de los pasos individuales o de los componentes individuales de los mismos, pudiéndose efectuar dichas implementaciones aplicando distintas técnicas y diferentes dispositivos, pero todos bien conocidos y disponibles para los expertos en la materia. Todas estas distintas maneras específicas de realizar los pasos individuales y el componente especial del sistema de control se considerarán comprendidas en el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. Sistema para controlar y optimizar el consumo de combustible de una máquina de bombeo de hormigón autopropulsada, del tipo que comprende un motor principal de combustión interna y un conjunto de bombeo que consiste en por lo menos una bomba oleodinámica accionada por dicho motor principal y apropiado para accionar la bomba de hormigón, estando controlado dicho conjunto de bombeo por un grupo electrónico para mantener un caudal de suministro de hormigón constante prefijado, caracterizado porque comprende además un grupo electrónico que controla el motor principal y una unidad central de procesamiento, porque dichos grupos periféricos que controlan el motor principal y el conjunto de bombeo y dicha unidad central de procesamiento están interconectados para el intercambio de datos a través de un sistema de transmisión de datos de CAN Bus, y porque dicha unidad central de procesamiento procesa los datos recibidos de dichos grupos periféricos y emite unas señales de control a los mismos para mantener a un valor mínimo el consumo de combustible del motor principal a un caudal constante deseado, fijado por el usuario, del hormigón suministrado por el conjunto de bombeo.

2. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que dicho grupo de control electrónico periférico del motor principal detecta los parámetros de funcionamiento de dicho motor a través de un sensor de velocidad, un sensor del par suministrado y un sensor de consumo de combustible instantáneo.

3. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que dicho grupo de control electrónico periférico del conjunto de bombeo detecta los parámetros de funcionamiento de dicho conjunto a través de un sensor de presión de hormigón, un sensor de caudal de hormigón, un sensor de bucle por minuto de la bomba de hormigón, un sensor de la velocidad de la bomba oleodinámica, así como un sensor de temperatura y un sensor de presión del fluido oleodinámico.

4. Sistema de control según las reivindicaciones 2 y 3, en el que los datos detectados por dichos sensores son procesados por dichos grupos periféricos y enviados a dicha unidad central, en forma de parámetros de funcionamiento del motor principal, de la bomba oleodinámica y de la bomba de hormigón, para ser almacenados en una zona de memoria de dicha unidad central.

5. Sistema de control según la reivindicación 4, en el que los datos relacionados con las curvas de eficacia del motor principal, de la bomba oleodinámica y de la bomba de hormigón además son almacenados a priori en dicha zona de memoria, según los distintos parámetros de funcionamiento de dichos equipos.

6. Sistema de control según las reivindicaciones 4 y 5, en el que dicha unidad central de procesamiento procesa los datos recibidos de dichos grupos periféricos, posiblemente integrados con el tiempo, y controla los distintos parámetros del motor principal y del conjunto de bombeo para maximizar toda la eficacia de la totalidad de dichos equipos basándose en los datos almacenados sobre la eficacia de los mismos, a la vez que mantiene constante el caudal de hormigón suministrado a un valor prefijado por el usuario.

7. Sistema de control según la reivindicación 4, en el que dicha unidad central de procesamiento procesa los datos recibidos de dichos grupos periféricos, posiblemente integrados con el tiempo, y controla los parámetros variables del motor principal y del conjunto de bombeo para minimizar el consumo de combustible por cada unidad de tiempo del motor principal, a la vez que mantiene constante el caudal de hormigón suministrado a un valor prefijado por el usuario.

8. Sistema de control según la reivindicación 6, en el que dichos parámetros variables son la velocidad del motor principal, el desplazamiento de la bomba oleodinámica, y el número de ciclos por minuto de la bomba de hormigón.

9. Sistema de control según la reivindicación 7, en el que dichos parámetros variables son la velocidad del motor principal y el desplazamiento de la bomba oleodinámica.

10. Sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad central compara los datos relacionados con la potencia instantánea suministrada por el motor principal con los datos almacenados previamente relacionados con la potencia máxima permisible y emite una señal de aviso cuando la diferencia entre dichos valores se reduce más de un valor prefijado.

11. Sistema de control según la reivindicación 10, en el que la unidad central reduce progresivamente el caudal de suministro de hormigón para mantener la potencia suministrada por el motor principal debajo de un valor máximo sin exceder de la potencia máxima permisible del mismo.

12. Sistema de control según la reivindicación 11, en el que la reducción del caudal mencionada anteriormente se realiza mediante una disminución del número de ciclos por minuto de la bomba de hormigón.

13. Sistema de control según la reivindicación 10, que comprende un indicador, preferentemente en forma de un bar incremental de 0 a 100%, de la potencia suministrada por el motor principal.

14. Sistema de control según la reivindicación 11, que comprende un indicador de la desviación de porcentaje entre el valor de caudal instantáneo del hormigón suministrado y el valor prefijado por el usuario.

15. Sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un control por radio, conectado a dicha unidad central a través de un sistema de transmisión de señales de CAN Bus, que contiene un dispositivo para la entrada de datos relacionados con el valor del caudal de hormigón deseado y un visualizador que muestra los parámetros de funcionamiento principales del motor principal y del conjunto de bombeo.