ES2338454T3 - Control de flujo. - Google Patents
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Abstract
Aparato para controlar el flujo de fluidos a través de un canal de muestra (20), comprendiendo el aparato: un depósito (10) que tiene una entrada de depósito (12), estando prevista la entrada de depósito (12) para conexión a una fuente de un primer fluido; un canal de muestra (20) que tiene una entrada de canal de muestra (28), estando prevista la entrada de canal de muestra (28) para conexión a una fuente de un segundo fluido; caracterizado por: un sifón (32) conectado entre el depósito 10 y el canal de muestra (20); medios (30, 58) para aprisionar fluido en al menos parte del canal de muestra (20); en que el aparato está configurado de tal manera que en el uso puede permitirse que entre aire en el sifón (32) a fin de crear una esclusa de aire en el sifón, impidiendo la esclusa de aire que el primer fluido que hay en el depósito (10) haga contacto con el fluido aprisionado en el canal de muestra (20); comprendiendo además el aparato medios de bombeo (24) para bombear fluido hacia afuera del canal de muestra (20) y para bombear aire hacia afuera del sifón (32) de tal manera que puede fluir fluido en el depósito (10) a través del sifón (32) y al interior del canal de muestra (20).
Description
Control de flujo.
La presente invención se refiere a un método y
aparato para controlar el flujo de fluidos a través de un canal de
muestra. La invención tiene particularmente aplicación en centros
médicos para medir o verificar la concentración de un componente
activo de un fluido de esterilización.
El dióxido de cloro (ClO_{2}) es un agente de
esterilización importante en centros médicos tales como clínicas y
hospitales. Se usa para esterilizar equipo médico y dental o para
irrigación de heridas o asepsia cutánea.
En el documento WO2005/011759 A1 se describe un
aparato para generar una corriente de fluido de esterilización de
dióxido de cloro acuoso. El aparato descrito en este documento puede
producir fluido de esterilización que está dosificado con ClO_{2}
en cantidades variables dependiendo de los requisitos particulares
de esterilización.
Es importante poder medir o verificar la
concentración del componente activo en un fluido de esterilización
para garantizar que se están cumpliendo los requisitos de
esterilización correctos durante el proceso de esterilización. El
aparato descrito en el documento WO2005/011759 usa una sonda capaz
de medir directamente concentraciones de ClO_{2} (el componente
activo del fluido de esterilización) en el margen de
1-20 ppm.
Como se describe en el WO2005/011759, las sondas
para medir directamente concentraciones más altas de ClO_{2}, por
ejemplo en el margen de 100-200 ppm, tienden a ser
demasiado sensibles y son dañadas por exposición prolongada a tales
concentraciones altas de ClO_{2}. Por consiguiente, se usan
técnicas indirectas para medir concentraciones de ClO_{2}
superiores a 20 ppm. Estas técnicas indirectas entrañan medir una
muestra diluída del fluido de esterilización dosificado con
ClO_{2}, y usar un algoritmo para calcular la concentración de la
muestra original.
Sin embargo, es bastante más deseable poder
medir directamente altas concentraciones y no tener que confiar en
técnicas indirectas que dan lugar a mayores incertidumbres en los
resultados. Cuando se usan sondas sensibles capaces de medir
directamente altas concentraciones, es necesario limitar el tiempo
en que la sonda está en contacto con el fluido de esterilización.
Resulta también ventajoso poder enjuagar el sistema de sonda entre
mediciones para eliminar todas las trazas del fluido de
esterilización. Asimismo, por razones de calibrado y para prolongar
la vida útil de la sonda, es deseable dejar la sonda sumergida en un
fluido neutro entre mediciones.
El documento DE3400263 describe un dispositivo
para vigilar la concentración a que son preparadas soluciones
desinfectantes a partir de agua y desinfectante concentrado por
medio de un dispositivo dosificador. El dispositivo tiene una sonda
de medición de conductividad sumergida en la solución desinfectante.
Las señales eléctricas procedentes de la sonda son suministradas a
un dispositivo de evaluación con el que la conductividad es vigilada
como medida de la concentración que es usada.
La invención se define en las reivindicaciones
independientes 1 y 20. Las características preferidas son
especificadas en las reivindicaciones subordinadas.
Preferiblemente, dentro del canal de muestra
está colocada una sonda. Está previsto que el término "sonda"
se interprete en términos generales, y significa cualquier cosa que
sea capaz de detectar o medir una propiedad de un fluido. También
está previsto que el término "canal de muestra" se interprete
en términos generales, e incluye cualquier canal de conducción de
fluido en el que se consiga control de flujo como se describe en lo
que antecede. No es esencial que las mediciones se realicen en el
canal de muestra.
Preferiblemente, se usa la sonda para medir la
concentración de un componente del primer fluido, y el aparato
com-
prende preferiblemente medios de procesamiento para convertir la lectura de la sonda en un valor de concentración.
prende preferiblemente medios de procesamiento para convertir la lectura de la sonda en un valor de concentración.
Las sondas de medición de concentración tienden
a requerir contacto con el analito durante un período prolongado de
tiempo antes de que se obtenga una medición exacta y estable de la
concentración. Este período de tiempo es con frecuencia del orden
de minutos. Garantizar que el fluido fluya desde el depósito más
allá de la sonda durante varios minutos podría requerir disponer de
un depósito grande capaz de contener un volumen grande de fluido.
Preferiblemente, sin embargo, se conecta un canal de retorno entre
el canal de muestra y el depósito para formar un circuito de
recirculación. El fluido desde el depósito puede circular alrededor
del circuito y más allá de la sonda cierto número de veces durante
un período de tiempo predeterminado suficientemente largo para que
la sonda realice una lectura exacta y estable. Preferiblemente, este
período de tiempo predeterminado es de alrededor de dos
minutos.
En una realización preferida, el segundo fluido
es usado para enjuagar el sistema después de que la sonda haya
estado en contacto con el primer fluido. El segundo fluido es
preferiblemente un fluido neutro y, más preferiblemente, agua. El
aparato es particularmente adecuado para su uso en hospitales o
clínicas dentales, y puede ser conectado al suministro regular de
agua corriente del hospital o de la clínica dental. Preferiblemente,
se usa agua desionizada para fijar el nivel cero de la sonda.
El segundo fluido es bombeado preferiblemente a
través del canal de muestra y a través del canal de retorno al
interior del depósito para limpiar el depósito antes de que se llene
con el primer fluido. Sin embargo, el sistema puede comprender una
pluralidad de entradas separadas para el segundo fluido de manera
que las diversas partes del sistema puedan ser enjuagadas con el
segundo fluido procedente de diversas fuentes.
Preferiblemente, los medios de bombeo comprenden
una sola bomba para bombear fluido hacia afuera del depósito, a
través del canal de muestra, de nuevo al depósito, y hacia afuera a
las aguas residuales. Sin embargo, puede usarse una pluralidad de
bombas en lugar de ejecutar por separado las diversas tareas de
bombeo.
El aparato puede incluir medios para permitir
selectivamente que penetre fluido en el canal de muestra o en el
depósito. Preferiblemente, estos medios incluyen válvulas de
solenoide; sin embargo, podrían usarse también otros tipos de
válvulas conmutables. Los medios para aprisionar fluido en el canal
de muestra comprenden también preferiblemente dos válvulas de
solenoide, siendo aprisionado el fluido entre las mismas.
Preferiblemente, el depósito tiene una tapa
desmontable. Una válvula de pico de pato está preferiblemente
situada cerca de la parte superior del depósito por ejemplo en la
tapa del depósito para permitir que entre aire en el depósito
cuando sea bombeado fluido desde el depósito. Esto facilita el
proceso de bombeo e impide que la bomba tenga que bombear contra un
vacío. Adicionalmente, la válvula de pico de pato impide que se
derrame líquido por encima del depósito si éste se llena
demasiado.
El aparato está diseñado para ser compatible con
muchos tipos diferentes de dispositivos. Estos dispositivos son
típicamente dispositivos para limpiar equipos médicos, cada uno de
los cuales funciona a un caudal y presión diferentes. Por
consiguiente, el depósito será sometido a diferentes grados de
llenado dependiendo del dispositivo en el que esté incorporado. El
depósito incluye preferiblemente medios para controlar el nivel de
fluido en el depósito a fin de impedir que el depósito rebose, por
ejemplo, una salida de rebosamiento. Alternativamente, pueden
incluirse medios sensores para percibir cuándo se alcanza un nivel
de llenado máximo predefinido. El aparato puede estar configurado
de tal manera que las válvulas de solenoide impidan que penetre
fluido adicional en el depósito cuando se haya alcanzado el máximo
nivel de llenado.
El sifón comprende preferiblemente cilindros
concéntricos interno y externo. Se prefiere que la altura del
cilindro interno sea sustancialmente igual o mayor que el máximo
nivel de llenado del depósito. Esta disposición es una
característica de seguridad y garantiza que en caso de que falle
inesperadamente la esclusa de aire en el sifón, el fluido que hay
en el depósito no pueda derramarse por las paredes del cilindro
interno ni penetrar en el canal de muestra.
Preferiblemente, el método incluye las
operaciones de comprobar la concentración medida para determinar si
cae o no dentro de una tolerancia predeterminada de la concentración
deseada. Pueden usarse medios de visualización para indicar un
"paso" o "fallo" dependiendo de si la concentración cae o
no dentro de la tolerancia. Los medios de visualización podrían ser
una pantalla de visualización, o podría imprimirse una etiqueta.
Otros aspectos y beneficios de la invención
aparecerán en la memoria descriptiva, dibujos y reivindicaciones
que siguen.
Se describirá ahora la invención con más
detalle, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos que
siguen, en los que:
La figura 1 es un dibujo diagramático que
muestra un aparato para controlar flujo de fluido de acuerdo con un
aspecto de la presente invención;
Las figuras 2 a 9 muestran el flujo de fluido en
el aparato de la figura 1 durante diversas etapas de
funcionamiento;
La figura 10 es una vista de la región de
alrededor de la salida de depósito del aparato de la figura 1; y
La figura 11 es un organigrama para un método de
producir una corriente de fluido de esterilización de ClO_{2}
acuoso de acuerdo con un aspecto de la presente invención.
Se describe ahora la invención por comodidad en
relación con un aparato y método para medir la concentración de
ClO_{2} en un fluido de esterilización, comprendiendo el aparato
medios para controlar el flujo de dos fluidos. Deberá entenderse
que éste es un ejemplo particular de una aplicación de la invención
y que la invención puede tener aplicación en cualquier sector en
que sea necesario controlar el flujo de al menos dos fluidos a
través de un solo canal al tiempo que se mantienen los fluidos
separados y se impide, por tanto, que los fluidos se mezclen.
Haciendo referencia a la figura 1, se muestra un
aparato para medir la concentración de una muestra dosificada con
ClO_{2} de fluido de esterilización. El aparato incluye un
depósito 10 que contiene fluido de esterilización 11 y que tiene
una entrada de depósito 12 y una salida de depósito 14. La entrada
de depósito 12 está conectada a una tubería de suministro de
muestra dosificada con ClO_{2} que tiene una entrada de ClO_{2}
18 para conexión a una fuente de fluido de esterilización
dosificada con ClO_{2} 11.
En la tubería de suministro de muestra 16, aguas
arriba de la entrada de depósito 12, está dispuesta una primera
válvula de solenoide 17 para permitir que entre fluido de
esterilización dosificado con ClO_{2} 11 en el depósito 10.
La salida de depósito 14 está conectada un canal
de muestra 20. En el canal de muestra 20 está colocada una sonda 22
para medir la concentración de ClO_{2} en el fluido de
esterilización 11. En el canal de muestra 20 también está colocada
una bomba 24 que se usa para bombear fluido a través del canal de
muestra 20. En este ejemplo, la bomba 24 es una bomba KNF que tiene
un valor de presión de 6 bares (0,6 MPa).
El canal de muestra 20 tiene una entrada de
canal de muestra 28 para conexión a una fuente de agua. En el canal
de muestra 20, aguas abajo de la entrada de canal de muestra 28,
está dispuesta una segunda válvula de solenoide 30 para permitir
selectivamente que fluya agua a través del canal de muestra 20. En
lugar de ello, la segunda válvula de solenoide podría estar
colocada de manera igualmente útil aguas arriba de la entrada de
canal de muestra 28.
Entre el depósito 10 y el canal de muestra 20
está conectado un sifón 32. El sifón 32 está situado dentro del
depósito 10 entre el fluido 11 y la salida de depósito 14 de tal
manera que el fluido contenido en el depósito tiene que fluir a
través del sifón 32 para llegar a la salida de depósito 14.
El sifón 32 comprende un cilindro interno 36 y
un cilindro externo 38. El extremo inferior 40 del cilindro interno
36 rodea la salida de depósito 14 y tiene paredes laterales 42 que
se extienden hacia arriba en dirección a la parte superior del
depósito 10. El cilindro interno 36 tiene un extremo superior
abierto 44.
El cilindro externo 38 rodea el cilindro interno
36. El cilindro externo está dispuesto boca abajo y tiene un
extremo superior herméticamente cerrado 46 que está situado cerca de
la parte superior del depósito. El cilindro externo 38 tiene un
extremo inferior abierto 48 que está situado cerca de la salida de
depósito 14. El cilindro externo 38 tiene paredes laterales 50 que
se extienden desde la parte superior del depósito 10 hacia el fondo
del depósito 10.
Entre el extremo inferior 48 del cilindro
externo 38 y el fondo del depósito 10 hay un espacio de separación
52. El espacio de separación 52 permite que el fluido que hay en el
depósito 10 entre en el sifón 32. El espacio de separación se
muestra más claramente en la figura 10.
Una válvula de retención de depósito 54 está
situada en el exterior del depósito 10 junto a la salida de depósito
14. La válvula de retención de depósito 54 es una válvula
unidireccional que impide que entre fluido en el depósito a través
de la salida de depósito 14.
La realización de la invención ilustrada en la
figura 1 incluye también un canal de retorno 56. Un extremo del
canal de retorno 56 está conectado al canal de muestra 20 aguas
debajo de la bomba 24. El otro extremo del canal de retorno 56
desemboca en el depósito 10. El canal de retorno 56 se usa para
conducir fluido desde el canal de muestra 20 al depósito 10.
Una tercera válvula de solenoide 58 está situada
en la unión entre el canal de muestra 20 y el canal de retorno 56.
La tercera válvula de solenoide 58 se usa para dirigir el fluido que
hay en canal de muestra 20 a través del canal de retorno 56 y al
interior del depósito10, o a través de un tubo de salida a las aguas
residuales 60.
Una salida de rebosamiento 62 está situada en el
depósito 10 para impedir que el tanque rebose. Un canal de aguas
residuales 64 conecta la salida de rebosamiento 62 con el tubo de
salida a las aguas residuales 60. En el canal de aguas residuales
64 está situada una válvula de retención de aguas residuales 66 para
impedir que pase fluido desde el canal de aguas residuales 64 al
depósito 10.
A continuación se describen los principios de
funcionamiento del aparato anteriormente descrito:
El fluido de esterilización dosificado 11
procedente de un generador de fluido de esterilización dosificado
(no mostrado) entra en el depósito 10 a través de la entrada de
depósito 12. El flujo a través de la entrada de depósito 12 es
controlado por la primera válvula de solenoide 17. En este ejemplo,
el depósito 10 contiene aproximadamente 100 ml de fluido de
esterilización dosificado 11. El fluido de esterilización dosificado
sobrante 11 escapa del depósito 10 a través de la salida de
rebosamiento 62. La válvula de retención de aguas residuales 66 en
el tubo de salida de aguas residuales 64 garantiza que el líquido
solamente pueda salir del depósito a través de la salida de aguas
residuales y que no pueda entrar en el mismo.
Agua no dosificada penetra en el sistema a
través de la entrada de agua 28. La entrada de agua 28 es controlada
por la segunda válvula de solenoide 30. Esta agua se usa para
enjuagar el depósito 10, la bomba 24 y la sonda 22 a fin de
eliminar trazas de ClO_{2}.
La bomba 24 y la sonda 22 están conectadas a la
salida de depósito 14. La válvula de retención de depósito 54
garantiza que solamente pueda bombearse fluido hacia afuera del
depósito 10 y no hacia adentro del mismo. La salida de depósito 14
está separada del líquido que hay en el depósito por el sifón 32. A
menos que se esté bombeando líquido hacia afuera del depósito 10,
el sifón 32 está lleno de aire y forma una esclusa de aire que
separa el contenido del depósito 10 respecto del canal de muestra
20.
La tercera válvula de solenoide 58 controla el
flujo de fluido desde la bomba 24. Puede bombearse fluido a través
del canal de retorno 56 y hasta el depósito 10, o hacia afuera del
tubo de salida a la tubería de aguas residuales 60.
Se describirá ahora la secuencia de
funcionamiento del aparato con referencia a la figura 1, y con
referencia adicional a las figuras 2-9. En las
figuras 2-9, se usan líneas de color negro intenso
para resaltar las partes importantes del aparato usado para cada
etapa de funcionamiento. Los números de referencia en el texto se
refieren a las partes como se indica en la figura 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
1
Haciendo referencia a la figura 2, se abre la
primera válvula de solenoide 17 y se deja entrar fluido de
esterilización dosificado 11 en el depósito 10. El grado de llenado
depende del caudal y la presión del sistema, y esto es controlado
en general por el dispositivo que recibe el fluido de esterilización
dosificado 11. El sistema es adecuado para su uso en una gama de
dispositivos para limpiar endoscopios u otros equipos médicos. Estos
dispositivos tienden a funcionar a presiones y caudales diferentes
dependiendo del tipo de dispositivo y del fabricante. Hay un tamaño
de chorro fijo en la entrada de depósito 12 y, por consiguiente, el
volumen de fluido de esterilización dosificado 11 que se permite
entrar en el depósito 10 se hallará comprendido típicamente en el
margen de alrededor de 40 - 100 ml cuando el sistema se use con
lavadoras/máquinas de desinfección tales como la Dawmed Clinic
(RTM) y la Medivator (RTM). Presiones típicas de tubería para estos
dispositivos se hallan comprendidas en el margen de
1,03-4,14 bares (1,05-4,20
kg/cm^{2}), y caudales típicos se hallan comprendidos en el
margen de 3-20 litros/minuto.
La salida de rebosamiento 62 hace posible que el
sistema se adapte a dichas presiones y caudales de suministro
diferentes. El exceso de fluido de esterilización dosificado 11
fluye a través de la salida de rebosamiento 62 a las aguas
residuales. Sin embargo, el depósito 10 está preferiblemente lleno
de al menos alrededor de 40 ml de fluido de esterilización
dosificado 11, y se reduce al mínimo el desperdicio garantizando que
no entran en el depósito 10 más de aproximadamente 100 ml. La
primera válvula de solenoide 17 es abierta durante un período de
tiempo suficiente para que el depósito 10 se llene con al menos 40
ml de fluido de esterilización dosificado 11. El caudal y la
presión varían con la aplicación, de manera que puede establecerse
un tiempo mínimo en el que la primera válvula de solenoide 17
permanece abierta para garantizar que entren en el depósito 10 al
menos 40 ml, o puede cambiarse el tiempo en que la primera válvula
de solenoide 17 permanece abierta para adecuarse a la
aplicación.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
2
Haciendo referencia a la figura 3, se ajusta la
tercera válvula de solenoide 58 para permitir que sea bombeado
fluido al depósito 10. Se activa la bomba 24 para ejecutar el
bombeo. El aire que hay en el sifón 32 es arrastrado a través de la
bomba 24 y la sonda 22. Cuando el aire que hay en el sifón 32 ha
sido evacuado, es arrastrado fluido de esterilización dosificado 11
a través de la bomba 24 y la sonda 22, que es bombeado de nuevo
hasta el depósito 10 a través del canal de retorno 56. Se hace
circular fluido de esterilización dosificado 11 durante dos minutos
para permitir que la sonda 22 mida la concentración de ClO_{2} y
proporcione un resultado estable.
El caudal es determinado por el caudal
recomendado a través de la sonda 22 que es definido por el
fabricante de la sonda, pero típicamente se halla comprendido en el
margen de 100 - 200 ml/minuto. Para conseguir dicho caudal, puede
usarse una bomba tal como una bomba de diafragma KNF (RTM) que
funciona a un caudal de 100-150 ml/minuto a 24
voltios.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
3
Haciendo referencia a la figura 4, se ajusta la
tercera válvula de solenoide 58 para permitir que se bombee fluido
a las aguas residuales. El contenido del depósito 10 es bombeado a
las aguas residuales.
\newpage
Etapa
4
Haciendo referencia a la figura 5, se abre la
segunda válvula de solenoide 30 para permitir que penetre agua en
el canal de muestra 20. Se ajusta la tercera válvula de solenoide 58
para dirigir fluido a las aguas residuales e impedir que pase
fluido al depósito 10. Se usa la bomba 24 para bombear agua a través
del canal de muestra 20 y a través de la sonda 22 a las aguas
residuales.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
5
Haciendo referencia a la figura 6, se ajusta la
tercera válvula de solenoide 58 para permitir que se bombee agua al
depósito 10. Se llena el depósito 10 de agua y se permite que rebose
a través de la salida de rebosamiento 66 a las aguas
residuales.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
6
Haciendo referencia a la figura 7, se cierra la
segunda válvula de solenoide 30 y se abre la tercera válvula de
solenoide 58 para dirigir agua desde el depósito 10 a las aguas
residuales. Se activa la bomba 24 para bombear el contenido del
depósito 10 a las aguas residuales durante un minuto, o durante un
período de tiempo suficientemente largo para garantizar que el
depósito 10 se vacíe por completo.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
7
Haciendo referencia a la figura 8, se ajusta la
tercera válvula de solenoide 58 para dirigir fluido al depósito 10.
Se activa la bomba 24 para bombear una pequeña porción de agua en el
canal de retorno 56 al depósito 10. Luego se ajusta la tercera
válvula de solenoide 58 para dirigir fluido a las aguas residuales,
y se activa la bomba 24 para bombear la pequeña porción de agua
fuera del depósito 10 a las aguas residuales. En esta etapa, todos
los tubos del sistema están vacíos.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa
8
Haciendo referencia a la figura 9, se abre la
segunda válvula de solenoide 28 y se descarga agua a través de la
bomba 24 y la sonda 22 a las aguas residuales. Se para la bomba 24 y
se cierra la segunda válvula de solenoide 28. Se ajusta la tercera
válvula de solenoide 58 para dirigir agua al depósito 10. Como la
bomba no es activada en esta etapa, y la segunda válvula de
solenoide 28 está cerrada, no pasa agua al depósito 10 a través del
canal de retorno 56. En lugar de ello, el agua es aprisionada en el
canal de muestra 20, lo que deja a la sonda 22 sumergida en el
agua. El depósito 10 está ahora vacío y preparado para comenzar el
siguiente nuevo ciclo de llenado de muestra.
Se ha encontrado que, con las composiciones
químicas usadas, la agitación aumenta la concentración de ClO_{2}
medida en una muestra. Cuando una muestra se mezcla primeramente, la
concentración de ClO_{2} medida disminuye con bastante rapidez si
no se agita la muestra. La concentración medida aumenta si se agita
la muestra. Si se agita manualmente una muestra mezclada, y cada
vez se hace una medición, se encuentra que la medición varía. Si se
agita la muestra usando la bomba, la agitación es mucho más
coherente, ya que la velocidad del motor y el tiempo que el motor
es hecho funcionar son controlados mediante software, y la
concentración de ClO_{2} medida es mucho más coherente.
Por tanto, la coherencia del resultado medido es
influída por la agitación del fluido a través de la bomba. El
sistema ilustrado usa una agitación coherente y produce resultados
muy coherentes.
En el organigrama de la figura 11 se ilustra
esquemáticamente un generador de dióxido de cloro que incorpora el
aparato de la figura 1. El generador es adecuado para producir una
corriente de fluido de esterilización de dióxido de cloro acuoso
(ClO_{2}) para su uso en la esterilización de instrumentos médicos
y dentales o para irrigación de heridas o asepsia cutánea. La
concentración de ClO_{2} variará según la aplicación prevista. El
método de generar ClO_{2} es similar al descrito en el documento
WO2005/011759 A1 con respecto a la presente figura 5.
El aparato comprende una primera bomba conectada
a una fuente de base y una segunda bomba conectada a una fuente de
activador. Los términos base y activador se usan en esta memoria
para referirse a fluidos que cuando se mezclan reaccionan y
producen ClO_{2} acuoso. La mezcla de reacción tiene
preferiblemente un pH en el margen de 4,5 a 6,5, en particular 5,5
a 6,5. En este ejemplo, la base y el activador están formados como
se expone en el Ejemplo 3 del documento US 5.696.046.
La salida de cada bomba está conectada al
extremo proximal de un serpentín helicoidal tubular (serpentín de
mezcla de ClO_{2}) que funciona como cámara de reacción alargada.
A medida que continúa el bombeo, la mezcla de reacción es bombeada
progresivamente a través del serpentín de mezcla al extremo distal
del serpentín. Al continuar el bombeo, la mezcla de reacción pasa a
través del serpentín de mezcla en aproximadamente 30 segundos,
durante cuyo tiempo se completa sustancialmente la reacción para
formar ClO_{2}. Cuando sigue el bombeo, la mezcla de reacción es
inyectada en un conducto a través del cual pasa una corriente de
agua. La mezcla de reacción se mezcla con el agua para formar una
corriente de fluido de esterilización de ClO_{2} acuoso.
Dependiendo del régimen de bombeo, la concentración de ClO_{2} en
el fluido de esterilización puede, en este ejemplo, variarse entre
aproximadamente 20 ppm y aproximadamente 200 ppm. Pueden generarse
concentraciones por encima o por debajo de este margen variando el
régimen de bombeo, el caudal de agua o la concentración de
reactivos.
En este ejemplo, cada bomba es una bomba de
diafragma, aunque podrían usarse otros tipos de bomba, en particular
bombas de pistón. Las bombas de diafragma usan un diafragma
elastomérico para introducir fluido y expulsarlo desde la cámara de
bombeo. En la carrera descendente, el diafragma introduce fluido en
la cámara a través de una válvula de entrada y en la carrera
ascendente el diafragma obliga al fluido a salir a través de una
válvula de salida. Las bombas son autocebantes. Pueden producir
presiones de bombeo de hasta 600 kPa y caudales en el margen de 0 a
300 ml/min. La tecnología avanzada de control de motores aumenta la
velocidad del motor en la carrera de admisión para reducir al
mínimo los impulsos de salida de fluido. En este ejemplo, el cuerpo
de la bomba y los componentes de la válvula están hechos de acero
inoxidable, y los diafragmas están revestidos de PTFE. Se encuentra
disponible una diversidad de opciones de motor y codificador para
activar y controlar el funcionamiento de las bombas. En el presente
ejemplo, las bombas son hechas funcionar bajo el control de un
motor paso a paso y vigiladas por medio de codificadores ópticos
montados en el eje del motor. Los codificadores ópticos miden
gratículas cuando pasan por el sensor óptico, dando una medida
precisa de la rotación del eje y, por tanto, del volumen bombeado.
El volumen de desplazamiento para cada bomba por ciclo es de
aproximadamente 0,5 ml.
Cada bomba está provista de un regulador de
presión (válvula de control de presión), que garantiza que el
bombeo sea llevado a cabo contra una contrapresión sustancialmente
constante. La válvula de control de presión comprende un pistón
cargado por muelle contra el que trabaja la bomba. Esta disposición
garantiza que la bomba funcione a una presión constante
independientemente de la presión de suministro de agua. A fin de
aumentar la vida de trabajo de las válvulas de control de presión
se prefiere que los accesorios de la válvula estén revestidos de
PTFE o un material fluoroelastomérico que tenga buena resistencia al
ataque de productos químicos. En el presente ejemplo, la
contrapresión es de 4 bares (400 kPa), que es igual que la presión
nominal de la red de suministro de agua potable en el conducto.
Todas las bombas son afectadas por la contrapresión, lo que reduce
el caudal. Ajustando una contrapresión constante, se mantiene
constante la presión experimentada por las bombas, lo que a su vez
mantiene sustancialmente constante el volumen expulsado durante cada
ciclo de bombeo. Así, el aparato hace posible que cantidades
controladas con precisión de reactivos sean mezcladas o inyectadas
en la corriente de agua, proporcionando así una corriente de fluido
de esterilización con la concentración de ClO_{2} controlada
dentro de los límites demandados por aplicaciones particulares
dentro de un centro médico o quirúrgico. En una realización
preferida, si se desea, puede ajustarse la presión elástica, para
permitir ajustes correspondientes en el volumen de bolo entregado
por la bomba.
Se usan conexiones de tubo de PTFE para conectar
las salidas de la bomba al serpentín de mezcla, con accesorios de
acero inoxidable usados para proporcionar mayor resistencia a daños
causados por el ClO_{2}. Las válvulas son válvulas de solenoide
de acero inoxidable con accesorios de fluoroelastómero Viton®.
Parker Hannifin and Cole Palmer venden válvulas adecuadas.
El serpentín de mezcla en este ejemplo es un
tubo helicoidal de acero inoxidable montado verticalmente. La
capacidad de volumen del serpentín se selecciona según la aplicación
prevista. Para la mayoría de las aplicaciones, el serpentín de
mezcla tendrá una capacidad de 20 ml. Sin embargo, para variantes de
productos alternativos, el serpentín puede tener una capacidad
mayor, por ejemplo, una capacidad de 100 ml, basada en un tiempo de
mezcla preferido de 30 segundos. Los tubos que conducen las
soluciones de activador y de base a sus respectivas bombas están
provistos de un filtro de 100 \mum y una válvula de retención para
garantizar un desplazamiento unidireccional del fluido. La solución
de ClO_{2} es inyectada en el suministro de agua potable a través
de una válvula de solenoide. Si inicialmente hay aire en el sistema,
puede ser evacuado a través de una válvula de sangrado.
En esta realización, la tubería de salida de
agua dosificada tiene una válvula de retención que garantiza que no
pasará agua a su través hasta que se alcance una presión prefijada
de 100 kPa. Esta disposición garantiza que el sistema esté siempre
puesto a presión cuando se está utilizando.
El sistema incluye una disposición para cebar y
purgar el sistema. El cebado del sistema entraña llenar inicialmente
las bombas de diafragma con agua de manera que puedan funcionar en
líquidos que bombean eficazmente, y no en aire, que podría causar
problemas a las bombas de diafragma. El purgado del sistema entraña
descargar ClO_{2} acuoso con agua para impedir un contacto de
larga duración de las superficies internas con el ClO_{2}, lo que
es deseable para incrementar la vida útil de funcionamiento del
sistema. Para iniciar el purgado, se abre la válvula de purgado de
solenoide, permitiendo que pase agua a través de la tubería de
purgado al tubo que conecta las fuentes de base y activador a las
bombas de diafragma. El agua de purga pasa a través de un filtro de
100 \mum, y válvulas de retención garantizan que el agua de purga
pase ascendentemente a través de las bombas y al interior del
serpentín de mezcla. Con la válvula de solenoide de inyección de
ClO_{2} cerrada, y una válvula de solenoide de salida de purga
abierta, el agua de purga pasa desde el serpentín y sale a través
de una salida de aguas residuales. Para cebar las bombas sin purgar
el serpentín, se abren las válvulas de cebado de solenoide de
manera que el agua que pasa a través de las bombas se dirige
directamente a la salida a las aguas residuales. La válvula de
retención de 100 kPa conecta la salida desde la entrada de purga con
las aguas residuales, limitando con ello la presión del agua de
purga. De manera similar, está prevista una válvula de retención de
500 kPa para dar salida a los productos de reacción desde el
serpentín de mezcla a las aguas residuales para impedir un exceso
peligroso de presión si la válvula de inyección de ClO_{2} y las
válvulas de salida de purga estuvieran cerradas. Está prevista una
válvula de drenaje para permitir el drenaje manual del serpentín a
las aguas residuales.
\vskip1.000000\baselineskip
La lavadora necesita 40 ml de solución de
ClO_{2} procedente del serpentín de mezcla para dosificar el agua
de enjuagado de la pileta de 15 litros al caudal de 40 ml/minuto. La
base y el activador son inyectados en la base del serpentín de
mezcla por las dos bombas. El volumen interno del serpentín es de 20
ml. Se necesitan 30 segundos para que la base y el activador llenen
el serpentín. Durante los 30 segundos, la base y el activador se
mezclan a fondo y se produce ClO_{2}. La base y el activador se
bombean continuamente para impulsar al paquete de 20 ml de
ClO_{2} hacia afuera del serpentín de mezcla y al interior de la
tubería de agua a 400 kPa al caudal de demanda de 40 ml/minuto. Al
final del ciclo de entrega, el serpentín de mezcla está todavía
lleno de ClO_{2}. Puede usarse un control mediante software para
determinar si se mantiene este ClO_{2} en el serpentín, debido a
que se espera que se requerirá otro lote en un período
predeterminado, o para descargarlo usando base o agua.
\vskip1.000000\baselineskip
La lavadora necesita 160 ml de solución de
ClO_{2} para dosificar ambas caras de una máquina de desinfección
de lavadora al caudal de 40 ml/minuto. Se procede exactamente como
en el anterior Ejemplo 1, pero se continúa mezclando y bombeando
ClO_{2} al caudal de 40 ml/minuto hasta que hayan sido
distribuídos 160 ml de ClO_{2} al suministro de agua. Al final
del ciclo de entrega, el serpentín de mezcla puede enjuagarse con
base y agua o el ClO_{2} retenido, según sea necesario.
El aparato de control de flujo de la figura 1
introduce agua dosificada con ClO_{2} desde la tubería de
suministro de agua aguas abajo del punto en que se inyecta la mezcla
de reacción desde el serpentín de mezcla en la corriente de agua.
La alimentación de agua nueva al sistema de sonda en este ejemplo es
tomada desde el lado de aguas arriba del caudalímetro de entrada de
agua. Para garantizar que la alimentación de agua nueva a la sonda
pueda ser cerrada para mantenimiento, está prevista una válvula de
solenoide V2 en la base del depósito. Esta disposición se aprovecha
de que, cuando se introduce agua nueva en el sistema de colector de
la sonda para enjuagar el depósito, el caudalímetro no la detecta y
el generador no es activado.
En una configuración preferida alternativa, la
alimentación de gua nueva a la sonda estaría situada entre la
salida del limitador de flujo y la entrada del caudalímetro de
manera que, cuando el regulador estuviera cerrado el generador y la
sonda podrían aislarse de la red.
Como se describe en lo que antecede con
referencia a las figuras 1-10, el sistema de sifón
permite que la sonda mida la concentración de ClO_{2} en el agua
dosificada, y que se enjuague luego la sonda con agua nueva que es
bombeada a continuación a una salida de aguas residuales.
Este aspecto de la invención proporciona un
generador de dióxido de cloro con medios para medir con exactitud
concentraciones de ClO_{2}, cuando se desee.
Los tiempos para enjuagar la sonda pueden ser
implementados en software. Los tiempos pueden variarse para
diferentes aplicaciones y tamaños de componentes; a continuación se
dan ejemplos de tiempos.
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH1, en
que el tanque de muestra es vaciado: FLUSH1_TIEMPO=75 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH2, en
que la bomba y la sonda son enjuagadas con agua limpia:
FLUSH2_TIEMPO=5 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH3, en
que el tanque de muestra es llenado con agua limpia:
FLUSH3_TIEMPO=30 segundos
FLUSH3_TIEMPO=30 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH4, en
que el tanque de muestra es vaciado de agua limpia:
FLUSH4_TIEMPO=75 segundos
FLUSH4_TIEMPO=75 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH4A, en
que la pequeña porción de fluido en la tubería de recirculación es
transferida al taque de muestra: FLUSH4A_TIEMPO=5 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH4B, en
que la pequeña porción de fluido en el tanque de muestra es vaciada
a las aguas residuales: FLUSH4B_TIEMPO=5 segundos
Duración de EnjuagueSonda() estado FLUSH5, en
que la bomba y la sonda son enjuagadas con agua limpia:
FLUSH5_TIEMPO=2 segundos
Duración del tiempo de recirculación, en que es
hecha pasar agua dosificada a través de la sonda. Esta duración es
determinada por el tiempo de respuesta de la sonda:
RECIRCULADO_TIEMPO=120 segundos
Deberá entenderse que la invención ha sido
descrita a título de ejemplo solamente y que pueden hacerse
modificaciones de detalles sin apartarse del alcance de la
invención como se específica en las reivindicaciones.
Claims (26)
1. Aparato para controlar el flujo de fluidos a
través de un canal de muestra (20), comprendiendo el aparato:
- un depósito (10) que tiene una entrada de depósito (12), estando prevista la entrada de depósito (12) para conexión a una fuente de un primer fluido;
- un canal de muestra (20) que tiene una entrada de canal de muestra (28), estando prevista la entrada de canal de muestra (28) para conexión a una fuente de un segundo fluido;
- caracterizado por:
- un sifón (32) conectado entre el depósito 10 y el canal de muestra (20);
- medios (30, 58) para aprisionar fluido en al menos parte del canal de muestra (20);
- en que el aparato está configurado de tal manera que en el uso puede permitirse que entre aire en el sifón (32) a fin de crear una esclusa de aire en el sifón, impidiendo la esclusa de aire que el primer fluido que hay en el depósito (10) haga contacto con el fluido aprisionado en el canal de muestra (20);
- comprendiendo además el aparato medios de bombeo (24) para bombear fluido hacia afuera del canal de muestra (20) y para bombear aire hacia afuera del sifón (32) de tal manera que puede fluir fluido en el depósito (10) a través del sifón (32) y al interior del canal de muestra (20).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el sifón (32) comprende una parte interna (36) y una parte externa
(38), teniendo la parte externa un extremo cerrado (46) situado
cerca de la parte superior del depósito, y un extremo abierto (48)
situado cerca del fondo del depósito, estando situada la parte
interna (36) dentro de la parte externa (38) y rodeando la salida
de depósito (14), teniendo la parte interna paredes laterales (42)
que se extienden desde el fondo del depósito hacia la parte superior
del depósito.
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
las partes interna (36) y externa (38) son cilindros
concéntricos.
4. Aparato según la reivindicación 2 o la
reivindicación 3, en el que el depósito (10) comprende además medios
de control de nivel de fluido (62) para controlar el nivel del
fluido en el depósito de tal manera que el nivel del fluido no
rebase un nivel de llenado máximo.
5. Aparato según la reivindicación 4, en el que
los medios de control de nivel de fluido (62) comprenden una salida
de rebosamiento.
6. Aparato según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la altura de las paredes laterales (42)
de la parte interna (36) del sifón es sustancialmente igual o mayor
que el nivel de llenado máximo.
7. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, que comprende además una sonda (22) situada dentro del
canal de muestra (20) para analizar una propiedad de un fluido
procedente del depósito.
8. Aparato según la reivindicación 7, en el que
la sonda (22) es una sonda para medir la concentración de dióxido
de cloro en un fluido acuoso.
9. Aparato según la reivindicación 7 o la
reivindicación 8, que comprende además un canal de retorno (56)
conectado entre el canal de muestra (20) y el depósito (10), estando
conectado el canal de retorno (56) al canal de muestra (20) aguas
abajo de la sonda (22).
10. Aparato según la reivindicación 9, en el que
una válvula de solenoide (58) está situada entre el canal de
muestra (20) y el canal de retorno (56) para dirigir selectivamente
fluido desde el canal de muestra (20) a través del canal de retorno
(56) o hacia una salida de aguas residuales (60).
11. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que los medios de bombeo incluyen una bomba (24)
situada en el canal de muestra (20).
12. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que los medios de bombeo son una única bomba
(24).
13. Aparato según la reivindicación 12, en el
que la única bomba (24) puede usarse para bombear los fluidos
primero y segundo a través del canal de muestra (20), a través del
canal de retorno (56) y a través del depósito (10).
14. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que entre el canal de muestra (20) y el depósito
(10) está situada una válvula de retención (54) para impedir que
pase fluido desde el canal de muestra al depósito.
15. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que entre la fuente del primer fluido (18) y el
depósito (10) está situada una válvula de solenoide (17) para
permitir selectivamente que penetre fluido en el depósito.
16. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, que incluye además una válvula de solenoide (30) para
permitir selectivamente que fluya el segundo fluido a través del
canal de muestra (20).
17. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que los medios para aprisionar fluido en al menos
parte del canal de muestra comprenden dos válvulas de solenoide (30,
58) situadas en cualquier extremo de dicha parte del canal de
muestra (20).
18. Aparato según cualquier reivindicación
precedente, en el que el depósito (10) es una unidad cerrada
herméticamente.
19. Aparato según la reivindicación 18, en el
que el depósito (10) tiene una válvula de pico de pato.
20. Un método de controlar el flujo de fluidos a
través de un canal de muestra (20), comprendiendo el método las
operaciones de:
- proporcionar un depósito (10);
- proporcionar un canal de muestra (20); caracterizado por:
- prever un sifón (32) que conecta el depósito (10) y el canal de muestra (20);
- aprisionar un segundo fluido en al menos una parte del canal de muestra (20);
- permitir que el sifón (32) se llene de aire;
- llenar el depósito (10) con un primer fluido;
- impidiendo el aire que hay en el sifón que el primer fluido que hay en el depósito penetre en el canal de muestra (20) y haga contacto con el segundo fluido aprisionado;
- proporcionar medios de bombeo (24);
- bombear segundo fluido hacia afuera del canal de muestra (20);
- bombear aire hacia afuera del sifón (32) y bombear al menos algo del primer fluido hacia afuera del depósito (10 y a través del sifón (32) al canal de muestra (20).
\vskip1.000000\baselineskip
21. Un método según la reivindicación 20, que
comprende además medir la concentración de un componente de un
fluido en el canal de muestra (20), caracterizado por:
- proporcionar una sonda (22) situada en el canal de muestra (20);
- sumergir al menos parte de la sonda (22) en el segundo fluido cuando el segundo fluido está aprisionado en el canal de muestra;
- y
- usar la sonda para medir la concentración de un componente del primer fluido cuando el primer fluido haya sido bombeado a través del sifón (32) al canal de muestra (20).
\vskip1.000000\baselineskip
22. Un método según la reivindicación 21, que
comprende además las operaciones de:
- proporcionar un canal de retorno (56) conectado entre el canal de muestra (20) y el depósito (10), estando conectado el canal de retorno (56) al canal de muestra (20) aguas abajo de la sonda (22);
- dirigir el primer fluido a lo largo del canal de retorno (56) y de nuevo al depósito (10);
- bombear el primer fluido recirculado desde el depósito (10) y a través del canal de muestra (20) y más allá de la sonda de concentración (22);
- continuar las anteriores operaciones durante un periodo predeterminado de tiempo;
\newpage
- bombear el contenido del depósito (10) a las aguas residuales después del periodo predeterminado de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
23. Un método según la reivindicación 22, en el
que el período de tiempo de muestra predeterminado es de
aproximadamente 2 minutos.
24. Un método según la reivindicación 22 o la
reivindicación 23, que comprende además las operaciones de:
- proporcionar una válvula (30) para permitir selectivamente que fluya segundo fluido a través del canal de muestra (20); y
- proporcionar una válvula (58) para dirigir selectivamente fluido desde el canal de muestra (20) al canal de retorno (56);
- en que la operación de aprisionar segundo fluido en el canal de muestra (20) se consigue ajustando las válvulas de manera que se impida que entre agua en el canal de muestra (20), y de manera que el fluido que hay en canal de muestra (20) se dirija al canal de retorno (56).
\vskip1.000000\baselineskip
25. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 24, que comprende además la operación de
proporcionar medios de verificación para comprobar automáticamente
si el valor de concentración medido cae dentro de una tolerancia
predeterminada de un valor de concentración deseado.
26. Un método según la reivindicación 25, que
comprende además la operación de proporcionar medios de
visualización para visualizar un aviso de paso o fallo para indicar
si la concentración cae o no dentro de la tolerancia
predeterminada.
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