ES2377261A1 - Sistema de control de fugas en redes de distribución de líquidos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control de fugas en redes de distribución de líquidos.Cada red de distribución (1) cuenta con al menos una acometida (2) y varias tomas (3), ambas dotadas de contadores. Cada red (1) que controla el sistema cuenta con medios (4 a 6) que facilitan lecturas periódicas y sincronizadas en el tiempo del líquido aportado en la acometida (2) y el sumatorio de consumos en las tomas (3); efectuándose una comparación de las lecturas sincronizadas. Si la lectura de la acometida es mayor que la del referido sumatorio significa que hay una fuga y se genera una señal de alarma.
Description
Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de
fugas en redes de distribución de líquidos, cuya finalidad consiste
en posibilitar la detección de cuando se produce una fuga en la red;
basándose en el principio de incompresibilidad de líquidos que
establece que cualquier volumen de líquido que se introduce en la
entrada de una conducción tiene que salir de la misma en igual
volumen.
El sistema de la invención hace una combinación
y aplicación novedosas de tecnologías de telecomunicación,
automatización y metrología que convencionalmente se han usado para
determinar el consumo de usuarios que componen una red de
distribución de líquidos a efectos de tarificación por prestación de
servicio de suministro, así como para el control de suministros a
efectos de determinar en que momento se pueden llevar a cabo los
servicios de suministro.
Mediante el sistema de la invención se permite
detectar con gran exactitud y bajo coste incremental las fugas de
líquido; siendo tanto más ventajosa la inclusión del referido
sistema de la invención cuanto mayor es el coste de suministro del
correspondiente líquido.
\vskip1.000000\baselineskip
En la actualidad existen en el mercado múltiples
sistemas de control del suministro que hacen uso de las siguientes
tecnologías:
- -
- En telecomunicación, se utiliza la transmisión de información de consumo y control a través de cable, radio o telefonía celular.
- -
- En automatización, se utilizan sistemas de supervisión basados en controladores electrónicos en la acometida y toma de la red de distribución y software basado en SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).
- -
- En metrología, se usa un caudalímetro en la acometida para calcular la aportación de líquido a la conducción y contadores analógicos por pulsos, que calculan el consumo de cada toma a partir del número de pulsos contados.
\vskip1.000000\baselineskip
Recientemente se han incorporado contadores
digitales que permiten efectuar una lectura interna del
contador.
El inconveniente que plantea el uso de
contadores analógicos, es que el cálculo del consumo se realiza de
forma relativa a partir de la cuenta de pulsos. Al no ser accesible
desde el exterior el consumo totalizado que registra el contador es
obligado el sincronizar de forma manual el valor registrado en el
sistema de control. Esta sincronización es difícil de mantener en el
tiempo, ya que la pérdida de un pulso, la desconexión del interface
de conexión del contador o el cambio del mismo requieren una nueva
sincronización que no es práctica a nivel operativo, lo que se
traduce en una pérdida de confianza en que los datos que reporta el
sistema sean correctos.
No conocemos en el estado actual de la técnica
ningún sistema de control de fugas de líquidos que facilite lecturas
periódicas y sincronizadas del volumen de líquido aportado en la
acometida y del sumatorio de consumos de volúmenes de líquidos
registrados en las tomas, según lo hace el sistema de la presente
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un sistema de control de fugas en redes de distribución
de líquidos, donde cada red de distribución de líquidos cuenta con
al menos una acometida y una pluralidad de tomas, estando provistas
tanto la acometida como las tomas de contadores.
Novedosamente, según la invención, en cada red
de distribución controlada por el sistema se disponen medios que
facilitan lecturas periódicas y sincronizadas en el tiempo del
volumen de líquido aportado en la acometida y el sumatorio de
consumos de volúmenes de líquidos registrados en las tomas;
efectuándose una comparación de dichas lecturas sincronizadas; de
manera que si en cualquier instante de tiempo determinado la lectura
de la acometida es mayor que la del referido sumatorio se deduce que
hay una fuga, generándose una señal de alarma correspondiente.
Según la realización preferente de la invención,
los contadores de las tomas son contadores digitales, en tanto que
los contadores de las acometidas son bien contadores digitales, o
bien caudalímetros dotados de totalizador e interface de
comunicación digital.
Además, según esa realización preferente de la
invención, los aludidos medios que facilitan las referidas lecturas
periódicas y sincronizadas consisten en una red de comunicaciones
que incluye:
- -
- Una estación concentradora basada en un procesador industrial con un reloj en tiempo real e interfaces de comunicaciones estándares (Ethernet, RS-232, USB u otros) y un software que controla y sincroniza unos módulos de control a través de una red de comunicación, leyendo de forma periódica las medidas que realizan los mismos sobre los elementos que componen la red de distribución (acometida y tomas);
- -
- una pluralidad de módulos de control que se aplican a los contadores de las tomas y acometidas y que conectan con la estación concentradora; basándose cada uno de estos módulos en un microprocesador que dispone de reloj en tiempo real, interfaces de comunicación para compartir datos con la estación concentradora, interfaces de señales de campo estándares (digitales y analógicas), e interfaces de lectura de contadores digitales.
\vskip1.000000\baselineskip
La referida estación concentradora puede
constituir el centro de control del sistema, o bien varias de dichas
estaciones concentradoras pueden conectar con un equipo que
constituya el centro de control.
Por otra parte, según diversas realizaciones,
los aludidos módulos de control y estación concentradora pueden
presentar medios para facilitar lecturas complementarias tales como
tensión, estado de baterías, temperaturas, presiones, detección de
bajos caudales de flujo en las tomas u otros.
En la realización preferente de la invención, el
sistema cuenta con uno o más flujómetros digitales al objeto de
detectar situaciones de apertura de válvulas o llaves de paso por
debajo del mínimo caudal que es capaz de registrar un contador,
generándose en esas situaciones señales de aviso que se reciben en
el centro de control del sistema.
Con la estructura que se ha descrito, los
avances y ventajas que introduce el sistema de la invención respecto
de sistemas que operan en el mercado se pueden expresar en los
siguientes puntos:
- -
- Integridad de la información reportada:
- El elemento que permite garantizar que toda la información que se recibe en el centro de control es correcta es el contador digital que se usa para supervisar el aporte de líquido a cada toma. Al existir una comunicación digital que comprueba que las lecturas que se realizan entre el controlador y el contador están libres de errores, no existe lugar a confusiones. Para evitar discordancia de los datos recibidos, en cada lectura se analiza el número de serie, el estado de la batería y el volumen consumidos por cada toma con una precisión típica inferior al 0'5%.
- La lectura de tensión y presión se realiza a través de sensores de presión de 4-20 mA y convertidores analógicos digitales de 0-5 V, y la temperatura a través de un sensor interno del controlador.
- Toda esta información que contienen los módulos de control en los instantes de tiempo programados se recibe en las estaciones concentradoras de forma periódica, registrándose en disco duro, de forma que queda un registro cronológico exacto de cómo se ha comportado cada elemento del sistema a lo largo del tiempo, a partir del cual se pueden elaborar curvas de tendencias de consumo, presiones, etc.
- A partir de dicha información se realiza el cálculo de los consumos y caudales de la acometida y de cada toma. La enorme diferencia del sistema de la invención respecto a los que operan en el mercado, basados de contadores de impulsos, es que no se producen lecturas ni estimaciones erróneas. Los datos que se muestran son los que realmente existen. En los contadores de impulsos, la medida del consumo es relativa y está condicionada a que se lleve a cabo una sincronización entre los datos leídos en campo, en el display mecánico del contador y los que se envían al centro de control. Cualquier cambio de contador, de impulsos que no se registran por el módulo de control, de un falso contacto, etc, tienen como consecuencia que los datos no sean coherentes y de forma automática el rechazo del sistema por falta de fiabilidad, sobre todo a la hora de llevar a cabo la facturación.
- En el caso del sistema de la invención no puede haber error. Incluso si se cambia un contador, el sistema sabrá desde el inicio cual es el valor que registra el nuevo contador, sin necesidad de llevar a cabo la sincronización.
\vskip1.000000\baselineskip
- -
- Detección de fugas:
- El sistema de la invención permite llevar a cabo una detección de fugas muy fiable. Dicha detección está basada en la incompresibilidad de líquidos, según la cual el líquido que entra en la acometida de una red es igual a la suma de todos los consumos que se realicen aguas abajo en las diferentes tomas.
\newpage
- Como todas las lecturas de los contadores de inicio y de toma de una red se realizan de forma simultánea en el tiempo, en el mismo segundo, el cálculo de los consumos/caudales y la comparación realizada presentan un error inferior al 0,1%.
- De hecho, las únicas desviaciones que se producen en la detección de fugas son debidas al error de lectura de los contadores digitales.
- El sistema de la invención facilita un balance de consumos de inicio y toma y el porcentaje de error de la comparación de inicio con la suma de todas las tomas.
\vskip1.000000\baselineskip
- -
- Lectura de caudales:
- Una de las informaciones más valoradas que facilita el sistema de la invención es la lectura de los caudales de los hidrantes a partir de contadores digitales.
- Como es bien sabido el caudal es igual al consumo por unidad de tiempo. El sistema de la invención, a diferencia del resto que se han venido instalando en el mercado es síncrono. Los contadores de inicio y de toma se leen a intervalos regulares muy exactos. El sistema de control utiliza los datos de consumo y de intervalo de tiempo para calcular el caudal que circula por cada uno de ellos. Si esta función se llevara a cabo mediante los caudalímetros que se usan en el mercado, el coste sería muy elevado.
\vskip1.000000\baselineskip
- -
- Detección de cierre de válvula:
- El sistema de la invención dispone de la entrada digital de un flujómetro que detecta aquellas situaciones de apertura de una válvula o una llave de paso por debajo del mínimo caudal que es capaz de registrar un contador, generando una alarma que se recibe en el centro de control.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1.- Representa esquemáticamente un
diagrama de bloques funcionales de una red de distribución de
líquidos típica en la que se puede aplicar el sistema de la presente
invención.
Figura 2.- Representa esquemáticamente un
diagrama de bloques funcionales en el que se muestra la red de
distribución de la anterior figura 1 una vez que se ha aplicado en
la misma un sistema de control de fugas en redes de distribución de
líquidos realizado según la presente invención.
Figura 3.- Representa esquemáticamente a uno de
los bloques funcionales del sistema de la invención de la anterior
figura 2, mostrando su conectividad.
\vskip1.000000\baselineskip
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo, de la invención haciendo referencia a la numeración
adoptada en las figuras.
Así, el sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos del presente ejemplo se aplica en una red
de distribución de líquidos 1 que cuenta con una acometida 2 y con
una pluralidad de tomas 3, tal y como la que muestra la figura
1.
Tanto las tomas 3, como la acometida 2 disponen
de contadores digitales, si bien el contador de la acometida podría
ser un caudalímetro dotado de totalizador e interface de
comunicación digital.
El sistema de la invención proporciona unos
medios 4, 5 y 6, tal y como muestra la figura 2, para facilitar
lecturas periódicas y sincronizadas.
Mediante esos medios, el sistema del presente
ejemplo realiza balances periódicos de consumo de todos los
contadores que componen la red de distribución (acometida y tomas),
a través de lecturas sincronizadas en el tiempo, en los que se
compara el volumen de líquido aportado en la acometida de la red con
el sumatorio de consumo registrado en el mismo período.
\global\parskip0.950000\baselineskip
Esto se puede expresar de la siguiente
forma:
donde,
A representa la acometida 2.
T1, T2, Tn representan las tomas 3.
Q es el consumo totalizado en la unidad de
volumen utilizada (metros cúbicos, litros, etc.), que registra el
contador en el instante de la medida.
T es el tiempo en segundos en el que se realiza
la medida.
\vskip1.000000\baselineskip
El balance de consumos puede reportar las
siguientes situaciones: (Ejemplo t = T_{0})
- \bullet
- (QA_{0}-QA_{-1}) < (QT1_{0}-QT1_{-1}) + (QT2_{0}-QT2_{-1}) + ... + (QTn_{0}-QTn_{-1}).
- Esta situación es imposible porque no se puede aportar más líquido que el que se introduce en la acometida, pero podría producirse por una lectura anómala del contador de la acometida.
- \bullet
- (QA_{0}-QA_{-1}) = (QT1_{0}-QT1_{-1}) + (QT2_{0}-QT2_{-1}) + ... + (QTn_{0}-QTn_{-1}).
- En este caso, como el líquido es incompresible, se tiene la indicación de que no existe una fuga del líquido.
- \bullet
- (QA_{0}-QA_{-1}) > (QT1_{0}-QT1_{-1}) + (QT2_{0}-QT2_{-1}) + ... + (QTn_{0}-QTn_{-1}).
- En esta condición se puede determinar que en dicho período existe una fuga de líquido equivalente al volumen diferencial.
\vskip1.000000\baselineskip
El conocimiento de la condición de fuga es
fundamental para poder actuar, frenando o aislando la misma,
controlando el cierre de válvulas intermedias de la red de
suministro.
El sistema del presente ejemplo facilita, además
del conocimiento de la existencia de una fuga, el conocimiento de
los caudales que circulan por la red de distribución, sin que sea
necesaria la instalación de caudalímetros.
Dado que la definición de caudal es volumen por
unidad de tiempo, se puede conocer por la siguiente fórmula:
Los medios 4 a 6 que se refirieron anteriormente
del presente ejemplo se agrupan en una red de comunicaciones 4 que
incluye:
- -
- Una estación concentradora 5 que está basada en un procesador industrial con un reloj en tiempo real e interfaces de comunicaciones estándares (Ethernet, RS-232, USB, u otros) y un software que controla y sincroniza unos módulos de control 6 a través de una red de comunicación, leyendo de forma periódica las medidas que realizan los mismos sobre los elementos que componen la red de distribución (acometida y tomas).
\global\parskip1.000000\baselineskip
- -
- Una pluralidad de módulos de control 6 que se aplican a los contadores de las tomas y las acometidas y que conectan con la estación concentradora 5, tal y como se representa en la figura 2; basándose cada uno de estos tiempo real, interfaces de comunicación 7 para compartir datos con la estación concentradora 5, interfaces de señales de campo estándares (digitales y analógicos), 8 y 9, e interfaces de lectura de contadores digitales 10, tal y como muestra la figura 3.
\vskip1.000000\baselineskip
La estación concentradora 5 puede constituir el
centro de control del sistema, o bien pueden conectar varias de las
estaciones concentradoras 5 con un equipo constituyente de dicho
centro de control.
Para que el sistema del presente ejemplo
funcione adecuadamente es requisito fundamental que todas las
lecturas de consumo que se realizan en cada instante estén
sincronizadas en el tiempo. Para ello, todos los controladores de
los bloques 5 y 6 equipan un reloj en tiempo real que se mantiene
sincronizado en hora con un ordenador del centro de control en cada
lectura de consumos realizada.
El sistema del presente ejemplo facilita además
lecturas complementarias tales como tensión, estado de baterías,
temperaturas, presiones y detección de bajos caudales de flujo en la
toma que resulten de interés. Para dicha detección de bajos caudales
el sistema dispone de un flujómetro digital que detecta aquellas
situaciones de apertura de una válvula o una llave de paso por
debajo del mínimo caudal que es capaz de registrar un contador,
generando una alarma que se recibe en el centro de control.
Claims (5)
1. Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos, donde cada red de distribución de líquidos
(1) cuenta al menos con una acometida (2) y una pluralidad de tomas
(3), estando provistas tanto la acometida como las tomas de
contadores; caracterizado porque en cada red de distribución
(1) controlada por el sistema se disponen medios (4 a 6) que
facilitan lecturas periódicas y sincronizadas en el tiempo del
volumen de líquido aportado en la acometida (2) y el sumatorio de
consumo de volúmenes de líquidos registrados en las tomas (3),
efectuándose una comparación de dichas lecturas sincronizadas; de
manera que si en cualquier instante de tiempo determinado la lectura
de la acometida es mayor que la del referido sumatorio se deduce que
hay una fuga, generándose una señal de alarma correspondiente.
2. Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los contadores de las tomas (3) son
contadores digitales, en tanto que los contadores de las acometidas
(2) son bien contadores digitales o bien caudalímetros dotados de
totalizador e interface de comunicación digital.
3. Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos, según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dichos medios (4 a 6) que facilitan las
referidas lecturas periódicas y sincronizadas consisten en una red
de comunicaciones (4) que incluye:
- -
- una estación concentradora (5), basada en un procesador industrial con un reloj en tiempo real e interfaces de comunicaciones estándares (Ethernet, RS-232, USB, u otros) y un software que controla y sincroniza unos módulos de control (6) a través de una red de comunicación, leyendo de forma periódica las medidas que realizan los mismos sobre los elementos que componen la red de distribución (acometida y tomas);
- -
- una pluralidad de módulos de control (6), que se aplican a los contadores de las tomas y acometidas y que conectan con la estación concentradora (5); basándose cada uno de estos módulos (6) en un microprocesador que dispone de reloj en tiempo real, interfaces de comunicación (7) para compartir datos con la estación concentradora (5), interfaces de señales de campo estándares (digitales y analógicas) (8, 9), e interfaces de lectura de contadores digitales (10);
\vskip1.000000\baselineskip
Pudiendo constituir la estación concentradora
(5) el centro de control del sistema, o bien pudiendo conectar
varias estaciones concentradoras (5) con un equipo constituyente de
dicho centro de control.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos, según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos módulos de control (6) y estación
concentradora (5) presentan medios para facilitar lecturas
complementarias tales como tensión, estado de baterías,
temperaturas, presiones, detección de bajos caudales de flujo en las
tomas u otros.
5. Sistema de control de fugas en redes de
distribución de líquidos, según la reivindicación 4,
caracterizado porque esa detección de bajos caudales de flujo
se facilita mediante uno o más flujómetros digitales al objeto de
detectar situaciones de apertura de válvulas o de llaves de paso por
debajo del mínimo caudal que es capaz de registrar un contador,
generándose en esas situaciones señales de aviso que se reciben en
el centro de control del sistema.
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---|---|---|---|
ES200803215A ES2377261B1 (es) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Sistema de control de fugas en redes de distribución de líquidos. |
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Cited By (1)
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2008
- 2008-11-11 ES ES200803215A patent/ES2377261B1/es not_active Expired - Fee Related
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ES2377261B1 (es) | 2013-02-08 |
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