ES2436275T3 - Mezcladora para una instalación de llenado de bebidas - Google Patents
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Abstract
Mezcladora (1) para mezclar y transportar diferentes fluidos para una instalacion de Ilenado de bebidas, con almenos una primera semi& de tanque (3), para el alojamiento de un primer fluido de salida, con una segundaseccion de tanque (4), para el alojamiento de un segundo fluido de salida, en la que una primera bomba (10) estadispuesta en una primera conduccion (9) que sale de la primera secci6n de tanque (3), para alimentar el primerfluido de salida a una zona de mezclado (11), y una segunda bomba (13) esta dispuesta en una segunda conduccion(12) que sale de la segunda seccion de tanque (4), para alimentar el segundo fluido de salida a la zona de mezclado(11), caracterizada porque la primera bomba y la segunda bomba (10, 13) estan accionadas respectivamente conun motor sincrono y cada motor sincrono esta conectado con un convertidor de frecuencia para el control de laregulacion del flujo, estando configuradas la primera y la segunda seccion del tanque (3, 4) en un tanque horizontalcomOn con respectivas conducciones de salida conectadas.
Description
Mezcladora para una instalacion de Ilenado de bebidas
La invencion se refiere a una mezcladora para mezclar y transporter diferentes fluidos para una instalacion de
Ilenado de bebidas, con al menos una primera seccion de tanque, para el alojamiento de un primer fluido de salida,
con una segunda secci6n de tanque, para el alojamiento de un segundo fluido de salida, en la que una primera
bomba este dispuesta en una primera conducci6n que sale de la primera secci6n de tanque, para alimentar el primer
fluido de salida a una zona de mezclado, y una segunda bomba este dispuesta en una segunda conduccion que sale
de la segunda seccion de tanque, para alimentar el segundo fluido de salida a la zona de mezclado.
Las mezcladoras de este tipo se conocen por el estado de la tecnica y se utilizan en instalaciones de Ilenado de
bebidas. En las mezcladoras de este tipo se mezcla un primer fluido de salida, tal como por ejemplo agua, con un
segundo fluido de salida, tal como por ejemplo un jarabe. Asi mismo, la mezcladora alimenta, en un punto contenido
en la zona de mezclado o colocado aguas abajo de la zona de mezclado, un agente de impregnacion a la premezcla
preparada a partir de ambos liquidos. La premezcla, que es una mezcla de agua y jarabe, se mezcla entonces con
un gas. La mezcla mezclada con gas se almacena temporalmente en un tanque propio, para cargarse en un
rellenador en recipientes, tales como botellas.
Estado de la tecnica proximo se conoce por ejemplo por el documento DE 43 15 234 C2. En ese documento se da a
conocer un procedimiento y un dispositivo para la produccion de mezclas de liquidos a partir de diferentes
componentes individuales. El procedimiento dado a conocer en este documento se refiere a la alimentacion de
componentes individuales o cantidades parciales de los mismos a uno o varios pasos intermedios de una bomba
centrifuge de varios pasos.
Otro documento, concretamente el documento DE 35 01 127 C2, se ocupa de un dispositivo para la produccion de
bebidas mixtas a partir de al menos dos componentes liquidos, de los cuales uno es agua. Los dos componentes se
alimentan a una camera de mezcla, concretamente con la ayuda de una bomba accionada electricamente para cada
componente. El objeto de ese documento se caracteriza porque la bomba para el agua que constituye un
componente es una bomba centrifuga con accionamiento separado, porque este previsto un regulador, al que se
suministra una serial de valor real, que corresponde a la cantidad del agua alimentada a la camera de mezcla, y al
que se suministra una sehal de valor real adicional, que corresponde a la velocidad de giro del motor electric° para
la bomba que transporta el segundo componente, y porque el regulador genera una serial de valor te6rico, por medio
del cual puede controlarse la tension y/o la corriente para el motor electric°, que acciona la bomba que transporta el
segundo componente.
Sin embargo, hasta el momento se usan siempre motores asincronos que accionan las bombas correspondientes,
consiguiendose la regulaciOn de la cantidad de primer y/o segundo fluido de salida mediante estranguladores
conectados aguas abajo. Estos estranguladores tienen sin embargo la desventaja de que provocan resistencias de
flujo, que afectan a la eficiencia hidraulica. En las instalaciones existentes, tambien los componentes liquidos
involucrados se conservan en cada caso en un tanque separado, mediante lo cual han de usarse varios tanques
diferentes, lo que se hace notar negativamente de manera determinante en el precio de fabricacion de la
mezcladora.
Hasta el momento es tambien habitual dosificar los componentes individuales, es decir, por ejemplo el primer y
segundo fluido de salida con el uso de una valvula reguladora y una presi6n aumentada. La presion aumentada, bajo
la que se mantienen los componentes liquidos, requiere un gasto considerable de potencia electrica, lo que ha de
valorarse como negativo. Tambien el modo de conduccion de las bombas usadas en el denominado funcionamiento
de estrangulador, contrarresta una alta eficiencia hidraulica de las bombas. Asi mismo en el estado de la tecnica que
muestra que el accionamiento de las bombas, debido al diseho "impreciso" y a consecuencia de la zona de
funcionamiento parcialmente extendido a lo lago de amplios tramos presentan eficiencias energeticas muy
desfavorables.
Una mezcladora con las caracteristicas del preambulo de la reivindicaciOn 1 se conoce por el document° US
2010/0031825.
El objetivo de la presente invencion es evitar las desventajas del estado de la tecnica y proporcionar una mezcladora
que pueda fabricarse de manera considerablemente mas econornica y al mismo tiempo presente una eficiencia
energetica optimizada. Habra', de evitarse caras valvulas reguladoras conectadas aguas abajo.
Este objetivo se resuelve con una mezcladora con las caracteristicas de la reivindicacion 1.
De esta manera se reduce considerablemente el numero de los recipientes involucrados, dado que solo es
necesario un tanque comun para los diferentes fluidos de salida. Tambien, mediante el uso del convertidor de
frecuencia puede actuarse sobre los motores sincronos, de tal manera que la primera bomba y la segunda bomba
de manera correspondiente a la activacion del convertidor de frecuencia extrae mas o menos liquido, es decir mas o
menos masa del primer fluido de salida y mas o menos masa del segundo fluido de salida, a partir del tanque
comOn.
Por lo tanto, se suprime una reducci6n de presi6n en un estrangulamiento, mediante lo cual los primeros y segundos
fluidos de salida pueden permanecer en el tanque comOn ya con una presiOn minimizada. Concretamente, se
suprime una reducciOn de presion en un estrangulador montado aguas abajo. En lugar de motores asincronos
habituales hasta el
momento mediante el uso de motores sincronos en el lado del accionamiento se consigue una
eficiencia mayor. Debido a la regulacion del flujo por medio de modulacion de la velocidad de giro de la bomba
respectiva centrifuga puede prescindirse de bombas volumetricas de desplazamiento o valvulas reguladoras.
Tambien es posible arrancar de manera deflnida el punto de funcionamiento necesario en cada caso, con respect° a
la cantidad de flujo, en la adaptacion de la velocidad de giro de la bomba respectiva centrifuga. Esto da como
resultado una configuracion energeticamente eflciente de la mezcladora.
El guiado del product°, es decir el guiado de los fluidos de salida asi como de la mezcla desde los dos fluidos de
salida con o sin agente de impregnaciOn, se hace posible en las proximidades de la presion de saturacion inducida
fisicamente, que a su vez da como resultado un diseno energeticamente eficiente de la mezcladora y tambien se
evitan perdidas de gas tras la introducci6n de un agente de impregnacion, por ejemplo en un espacio de cabeza de
un tanque que almacena la mezcla acabada.
Si en el caso de productos sensibles se necesitara un guiado del producto tambien por encima de la presion de
saturacion inducida fisicamente, entonces esto igualmente posible consiguiendose una dosificacion con el uso de
una valvula reguladora Optima, que por medio de una presi6n diferencial medida obtiene el grado de abertura
necesario. Esto se denomina control del valor K. Se minimiza una perdida de gas de impregnaci6n en el Oltimo
tanque colector.
Formas de realizacion ventajosas se reivindican en las reivindicaciones dependientes y se explican en detalle a
continuaci6n.
De este modo es ventajoso cuando la primera bomba y la segunda bomba estan configuradas en cada caso como
bomba centrifuga. Precisamente tales bombas centrifugas pueden controlarse de manera especialmente adecuada
y tiene tambien una eficacia muy elevada con, al mismo tiempo, bajos costes.
Cuando en la zona de mezclado, despues de una zona de desembocadura de las segundas conducciones a la
conduccion, esta dispuesto un refrigerador, estando dispuesta asi mismo una bomba de mezcla para el transporte
de la mezcla enfriada desde el primer y segundo fluido de salida hasta un inyector aguas abajo de la primera y
segunda bomba, entonces puede enfriarse correspondientemente por un lado la mezcla de liquid°, que se ha
obtenido a partir del primer fluido de salida y el segundo fluido de salida, asi como alimentarse a un inyector con
velocidad optimizada al inyector con respect° a la velocidad de suministro.
Asi mismo es ventajoso cuando una zona de salida de inyector esta conectada con una tercera secciOn de tanque
del tanque, por ejemplo a traves de una conduccion, para almacenar temporalmente el fluido preparado para el
Ilenado en la instalacion de Ilenado de bebidas. La procesabilidad de la mezcla acabada se mejora de tal manera
que se realice igual que una capacidad de amortiguacion en caso de fallo de rellenador. Dado que con frecuencia
han de alimentarse agentes adicionales a la mezcla del primer fluido de salida y el segundo fluido de salida, es
ventajoso cuando el inyector esta disenado para el suministro de un agente de impregnacion, tal como gas.
Entonces, es asi mismo ventajoso cuando el primer fluido de salida es un liquido, tal como agua, el segundo fluido
de salida es un liquido, tal como jarabe, y el agente de impregnaci6n, es CO2, 02, nitrogen°, aire u Oxido nitroso asi
como una mezcla de estos constituyentes. De esta manera pueden generarse numerosas bebidas, que se han
impuesto en el mercado.
Cuando una conduccion de derivacion montada aguas abajo del inyector garantiza una circulacion desde la zona de
desembocadura, a traves del refrigerador, la bomba de mezcla accionada por motor sincrono, el inyector hasta la
zona de desembocadura, o al reves, entonces la mezcla puede alimentarse con velocidad optimizada con respecto
al inyector, pudiendo variarse al mismo tiempo en cambio la relacion de mezclado de los fluidos de salida y sus
cantidades. Tambien, con una velocidad de mezcla constante en el inyector puede seleccionarse una velocidad de
trabajo variable. Asi mismo, a este respecto pueden alimentarse diferentes cantidades de primer y/o segundo fluido
de salida al refrigerador y/o a la bomba de mezcla. A traves del uso de la conduccion de derivacion para conseguir
una circulaciOn puede aumentarse tambien la homogeneidad de la mezcla final obtenida.
Cuando aguas abajo de la tercera secci6n de tanque esta montada una bomba de producto accionada por motor
sincrono, entonces puede prescindirse tambien en este caso de estranguladores especiales y en el caso de un
control correspondiente del motor sincrono por la bomba de producto, que esta disetiada preferentemente como
bomba centrifuga, puede extraerse una cantidad objetivo de mezcla acabada a partir del tanque que comprende tres
camaras.
La eficiencia hidraulica puede aumentarse cuando en la mezcladora no esta instalado ningOn estrangulador
separado.
La invenciOn se refiere tambien a una instalacion de Ilenado de bebidas, que de acuerdo con la invencion se
caracteriza porque comprende una mezcladora, tal como se expuso anteriormente.
Pueden evitarse cierres de anillo deslizante, por ejemplo cerca del motor, cuando se utiliza un motor con
accionamiento directo o un motor sin accionamiento, tal como un motor de alto par, como motor sincrono para una
de las bombas.
Tambien la invenciOn se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una instalacion de Ilenado de bebidas que
contiene una mezcladora, tal como se expuso anteriormente.
Un procedimiento de este tipo se caracteriza porque el convertidor de frecuencia del motor sincrono respectivo de la
primera bomba, de la segunda bomba, de la bomba de mezcla y/o de la bomba de producto se acciona de modo que
a traves de una modulacion de la bomba respectiva se consigue una regulacion del flujo.
La eficacia del procedimiento se mejora cuando en el inyector el flujo de liquid° mezclado se mantiene constante,
pero la velocidad de trabajo de los componentes individuales se mantiene variable. El suministro de agentes de
impregnaci6n puede entonces optimizarse con respecto a la velocidad de flujo del inyector. En particular cuando el
inyector esta disenado como tubo de Venturi, el gas puede suministrarse con velocidad optimizada al tubo de
Venturi, estando adaptada la velocidad de mezcla de liquido que fluye a traves del inyector, es decir, que consiste en
el primer fluido de salida y el segundo fluido de salida, igualmente con respect° a su velocidad de suministro al tubo
deVenturi.
La invencion se explica en detalle a continuacion con ayuda de un dibujo. Este dibujo muestra:
la figura 1: una mezcladora para una instalaciOn de Ilenado de bebidas en una primera forma de realizaciOn.
La figura es Onicamente de naturaleza esquematica y sirve exclusivamente para entender la invencion.
En la figura 1 esta representada una mezcladora 1. La mezcladora presenta un tanque 2. El tanque 2 esta dividido
endiferentes secciones de tanque 3, 4 y 5. La primera secciOn de tanque 3 esta cargada al menos parcialmente con
un primer fluido de salida, tal como un liquido, por ejemplo agua. La primera secci6n de tanque 3 esta separada de
manera estanca a los fluidos de una segunda secci6n de tanque 4. En la segunda secci6n de tanque 4 esta
contenido al menos parcialmente un segundo fluido de salida, tal como un liquido, por ejemplo un jarabe. En una
tercera semi& de tanque 5 del tanque 2 esta contenida una mezcla acabada del primer fluido de salida, el segundo
fluido de salida y un agente de impregnacion, siendo opcional el agente de impregnacion.
Las tres secciones de tanque 3, 4 y 5 estan separadas entre si de manera estanca a los fluidos. A este respecto, la
primera secciOn de tanque 3 esta separada de la segunda secci6n de tanque 4 por una primera pared de separaci6n
6. La segunda secciOn de tanque 4 esta separada de la tercera semi& de tanque 5 por una segunda pared de
separacion 7. Las tres secciones de tanque 3, 4 y 5 estan presentes dentro del mismo tanque 2, es decir presentan
una pared externa 8 corniin.
Desde la primera secci6n de tanque 3, una primera conduccion 9 conduce a una primera bomba 10 y entonces a
una zona de mezclado 11. Desde la segunda secci6n de tanque 4, una segunda conduccion 12 conduce a una
segunda bomba 13 y entonces adicionalmente a la zona de mezclado 11. Es posible que poco antes de la zona de
mezclado 11, tanto en la primera conducciOn 9 como la segunda conduccion 12 en cada caso esta instalada una
valvula reguladora 14. Entre la zona de mezclado 11 y la primera bomba 100 la segunda bomba 13 esta instalado
tambien un indicador de flujo 15. Entre este indicador de flujo 15 y las valvulas reguladoras 14 estan presentes
clapetas de retenci6n 16.
La primera bomba 10 y la segunda bomba 13 estan conectadas en cada caso con un motor sincrono propio, que no
esta representado. Cada uno de los dos motores sincronos esta conectado con un convertidor de frecuencia propio,
no estando representado igualmente el convertidor de frecuencia.
Los dos fluidos de salida, es decir, el primer fluido de salida y el segundo fluido de salida, se mezclan en la zona de
mezclado 11 y a continuacion se transportan en una conduccion 17 comOn a un refrigerador 18. Despues se
transporta a traves de la conduccion corn& 17 la mezcla enfriada a otra bomba 19, que se designa bomba de
mezcla o bomba de carbonataci6n. Tambien esta bomba 19 esta conectada con un motor sincrono propio, que esta
controlado a su vez por un convertidor de frecuencia propio.
La cantidad de mezcla transportada por la bomba 19 penetra entonces en un inyector 20. El inyector 20 esta
disenado como un tubo de Venturi. Una conduccion de derivacion 21 conecta una salida del inyector 20 con la zona
de mezclado 11. La salida del inyector 20 esta conectada sin embargo tambien a traves de una conducci6n 22 y/o a
traves de una conduccion 23 con la tercera seccion de tanque 5 del tanque 2. En la conducci6n 22 puede estar
presente tambien una caja para medir la presion 24, que esta conectada con una valvula de bloqueo o de
estrangulacion 25 en la misma conduccion 22.
A traves de otra bomba 26, en una conduccion 27 que sale de la tercera seccion de tanque 5, puede pasarse la
mezcla acabada a un rellenador 28.
La conducciOn comOn 17 y conduccion de derivaciOn 21 ester' interconectadas entre si de modo que puede
ajustarse una circulacion en el sentido de las agujas del reloj, tal como se simboliza con la flecha A. Sin embargo,
tambien es posible seleccionar el abastecimiento de la circulacion de tal manera que se consiga una direccion
opuesta a la direccion de la flecha A, mediante lo cual se evita finalmente el inyector 20.
5 Las bombas 10, 13, 19 y 26 individuales estan disehadas como bombas centrifuges y presentan motores sincronos
asociados, que estan controlados por un convertidor de frecuencia propio. Es decir, los motores sincronos pueden
controlarse independientemente uno de otro.
Ha resultado ser un convertidor de frecuencia adecuado uno del tipo Danfoss FC302, dado que este no solo puede
controlar motores asincronos, sino tambien motores sincronos.
Claims (12)
- REIVINDICACIONES1. Mezcladora (1) para mezclar y transportar diferentes fluidos para una instalacion de Ilenado de bebidas, con al menos una primera semi& de tanque (3), para el alojamiento de un primer fluido de salida, con una segunda seccion de tanque (4), para el alojamiento de un segundo fluido de salida, en la que una primera bomba (10) estadispuesta en una primera conduccion (9) que sale de la primera secci6n de tanque (3), para alimentar el primer fluido de salida a una zona de mezclado (11), y una segunda bomba (13) esta dispuesta en una segunda conduccion(12) que sale de la segunda seccion de tanque (4), para alimentar el segundo fluido de salida a la zona de mezclado (11), caracterizada porque la primera bomba y la segunda bomba (10, 13) estan accionadas respectivamente con un motor sincrono y cada motor sincrono esta conectado con un convertidor de frecuencia para el control de laregulacion del flujo, estando configuradas la primera y la segunda seccion del tanque (3, 4) en un tanque horizontal comOn con respectivas conducciones de salida conectadas.
- 2. Mezcladora (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque la primera y la segunda bomba (10, 13) esta configurada en cada caso como bomba centrifuga.
- 3. Mezcladora (1) de acuerdo con la reivindicacion 1 6 2, caracterizada porque en la zona de mezclado (11) despues de una zona de desembocadura de la segunda conducci6n (12) a la primera conducci6n (9) esta dispuestoun refrigerador (18), estando dispuesta asi mismo una bomba de mezcla (19) para el transporte de la mezcla enfriada desde el primer y segundo fluido de salida hasta un inyector (20) aguas abajo de la primera y segunda bomba (10,13).
- 4. Mezcladora (1) de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizada porque una zona de salida de inyector delinyector (20) esta conectada con una tercera seccion de tanque (5) del tanque (2), para almacenar temporalmente el fluido preparado para el Ilenado en la instalacion de Ilenado de bebidas.
-
- 5.
- Mezcladora (1) de acuerdo con la reivindicacion 3 6 4, caracterizada porque el inyector (20) esta disefiado para el suministro de un agente de impregnaciOn, tal como gas.
-
- 6.
- Mezcladora (1) de acuerdo con la reivindicaciOn 5, caracterizada porque el primer fluido de salida es un liquido,
tal como agua, el segundo fluido de salida es un liquido, tal como jarabe, y el agente de impregnaci6n es CO2, 02, nitrOgeno u 6xido nitroso. - 7. Mezcladora (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque una conduccion de derivaciOn (21) montada aguas abajo del inyector (20) garantiza una circulaciOn desde la zona de desembocadura, atraves del refrigerador (18), la bomba de mezcla (19) accionada por motor sincrono, el inyector (20), hasta la zona de desembocadura, o al reves.
-
- 8.
- Mezcladora (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizada porque aguas abajo de la tercera secciOn de tanque (5) esta montada una bomba de producto (26) accionada por motor sincrono.
-
- 9.
- Mezcladora (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se utiliza un motor
con accionamiento directo o un motor sin accionamiento, tal como un motor de alto par, como motor sincrono para una de las bombas. -
- 10.
- Instalacion de Ilenado de bebidas con una mezcladora (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.
-
- 11.
- Procedimiento para hacer funcionar una instalacion de Ilenado de bebidas de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el convertidor de frecuencia del motor sincrono respectivo de la primera bomba (10), de la segunda bomba
(13), de la bomba de mezcla (19) y/o de la bomba de producto (26) se acciona de modo que a traves de una modulacion de la bomba respectiva (10, 13, 19, 26) se consigue una regulacion del flujo. - 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que en el inyector (20) el flujo de liquid° mezclado se mantiene constante, pero la velocidad de trabajo de los componentes individuales se mantiene variable.
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2011
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