ES2620685B1

ES2620685B1 - Sistema que comprende dos o más bombas conectadas en paralelo y presostato concebido para operar en dicho sistema

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Publication number: ES2620685B1
Application number: ES201631347A
Authority: ES
Inventors: Fernando BANÚS GARCÍA; Jaume BUCH LLORACH; Àngel ANDRÉS CASTELLANO
Original assignee: Coelbo Control System S L; Coelbo Control System SL
Current assignee: Coelbo Control System S L; Coelbo Control System SL
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: ES2620685A1; MX2019004296A; CN110226039A; EP3530943A4; EP3530943B1; CN110226039B; EP3530943C0; WO2018073477A1; US11041488B2; US20190257298A1; ES2968266T3; EP3530943A1

Abstract

Sistema que comprende dos o más bombas conectadas en paralelo y presostato concebido para operar en dicho sistema.#Sistema con dos bombas (B1, B2) conectadas en paralelo a un colector de impulsión (1) y sendos presostatos electrónicos (P1, P2) provistos de un sensor de presión (S1, S2) conectado al colector de impulsión (1) configurados para alternar su funcionamiento entre una primera configuración con una primera presión de apagado (Pmax1) y una primera presión de encendido (Pmin1) y una segunda configuración con una segunda presión de apagado (Pmax2) y una segunda presión de encendido (Pmin2), siendo la primera presión de apagado (Pmax1) mayor que la segunda presión de apagado (Pmax2) y la primera presión de encendido (Pmin1) mayor que la segunda presión de encendido (Pmin2). Cada uno de los presostatos (P1, P2) está configurado para alternar su funcionamiento entre las dos configuraciones en función de una lectura de presión (Pimp) en el colector de impulsión con el o los sensores de presión (S1, S2). También se refiere a un presostato.

Description

SISTEMA QUE COMPRENDE DOS O MAs BOMBAS CONECTADAS EN PARALELO Y PRESOSTATO CONCEBIDO PARA OPERAR EN DICHO SISTEMA

Campo de la invención

La presente invención se refiere al control de un grupo de presión provisto de dos o más bombas y sus respectivos presostatos, y tiene como objetivo garantizar un control y duración de vida del sistema óptimos.

Antecedentes de la invención

Se conocen los sistemas provistos de dos o más bombas conectadas en paralelo, un colector de impulsión al que están conectadas las salidas de las bombas, que comprende para el control de funcionamiento de cada

15 bomba sendos presostatos provistos de medios para medir la presión en el colector de impulsión. En el caso de los presostalos mecánicos la presión es detectada mecánicamente en el propio presostato, mientras que en el caso de un presostato electrónico, este comprende un sensor de presión y un relé de actuación.

Estos sistemas están concebidos para satisfacer la demanda cuando esta tiene picos de consumo, pues es más

eficiente en términos operativos y de costes disponer dos bombas de menor tamaño, que pueden operar en

condiciones óptimas, en lugar de una sola que la mayor parte del tiempo estaría infrautilizada

Ello implica, no obstante unas mayores necesidades en lo que se refiere a su control.

25 En especial, se debe prever que los presostatos tengan diferentes configuraciones de presiÓfl de encendido y apagado, y en particular, es preciso que una de las bombas tenga una primera presión de encendido y una primera presión de apagado, mientras que la otra tiene una segunda presión de encendido y una segunda presión de apagado, siendo la primera presión de apagado mayor que la segunda presión de apagado y siendo la primera presión de encendido mayor que la segunda presión de encendido, tal como se representa en la figura

1.

Como es sabido, las bombas suelen operar con un calderín conectado igualmente al colector de impulsión, y las distintas presiones de apagado y encendido garantizan la estabilidad del sistema.

35 Lo que ocurre es lo siguiente. Se supone que el sistema se encuentra en reposo a una presión comprendida entre la presión de apagado superior (Pmax1) de las bombas y la presión de encendido superior (Pmin1). Al producirse una demanda de agua, la presión en el colector de impulsión empieza a bajar. Al haber un calderín, el descenso de presión es más suave que si no lo hubiera. Al alcanzarse la primera presión de encendido (Pmin1 ), la primera bomba se pone en funcionamiento

A continuación puede ocurrir que el caudal de esta primera bomba sea superior al consumo que ha provocado su puesta en marcha, con lo que la presión en la impulsión tiende a aumentar, el calderín se vuelve a llenar, y se alcanza la presión de apagado de la primera bomba. Es decir ocurre lo que ocurriría de haber una sola bomba, y la segunda bomba no ha llegado a funcionar (figura 2)

o bien puede ocurrir que el caudal de la primera bomba no sea suficiente para satisfacer la demanda y que la presión siga bajando hasta alcanzar la segunda presión de encendido (Pmin2), de modo que se pone en funcionamiento la segunda bomba. En este caso, si el sistema está correctamente dimensionado para dar respuesta a los picos de demanda, con las dos bombas se puede satisfacer la demanda y llenar de nuevo el calderín. Durante el ascenso de la presión en el colector, primero se alcanzará la segunda presión de apagado (Pmax2), momento en el que se apagará la segunda bomba, y posteriormente se alcanzará la primera presión de apagado (Pmax1), momento en el que la primera bomba también se apagará. Esta secuencia se ilustra en la figura 3.

55 El sistema que se acaba de describir, en el que se pueden utilizar tanto presostatos mecánicos como electrónicos, implica una programación muy simple, mediante el establecimiento de las cuatro presiones límite.

Ahora bien, presenta el inconveniente evidente de que la primera bomba funcionará con mucha más frecuencia que la otra, con lo cual el sistema no es óptimo desde un punto de vista de duración de componentes, pues muy probablemente la primera bomba fallará mucho antes que la segunda.

Para dar respuesta a este inconveniente se han propuesto dos soluciones, consistiendo una primera en conectar las bombas o los presostatos a una central común y la segunda que implica el uso de presostatos electrónicos independientes dotados de medios de comunicación entre sí. Ambas soluciones son complejas, pues la primera 65 implica disponer una central de sincronización, mientras que la otra implica conectar los presostatos entre sí. Con ambos sistemas se pueden alternar las configuraciones de las bombas de modo que acaban soportando una

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carga de trabajo similar.

Los inventores consideran que estas soluciones son costosas

5 Descripción de la invención

Para dar respuesta a las carencias del estado de la técnica, la presente invención propone un sistema que comprende al menos dos bombas conectadas en paralelo, un coleclor de impulsión al que están conectadas las salidas de las dos o mas bombas, que comprende para el control de funcionamiento de cada bomba sendos presostatos electrónicos provistos de un sensor de presión conectado al colector de impulsión, en el que los presostatos están configurados para alternar su funcionamiento entre al menos dos coofiguraciones de presión de encendido y apagado, a saber:

-: una primera configuración con una primera presión de apagado y una primera presión de encendido; 15 -una segunda coofiguración con una segunda presión de apagado y una segunda presión de encendido;

en el que la primera presión de apagado es mayor que la segunda presión de apagado y en el que la primera presión de encendido es mayor que la segunda presión de encendido, en el que los presostatos están configurados para realizar dicha alternancia en función de una lectura de presión en el colector de impulsiórJ con el o los sensores de presión

Mediante estas características, es posible alternar adecuadamente el funcionamiento de dos o más bombas, y

garantizar que cada una de ellas tenga una carga de trabajo acumulada similar, coo lo cual se aumenta la

duración de vida del sistema. Con respecto a lo conocido, se sustituye un sistema basado en una comunicación

25 entre presostatos, hagan o no uso de una central intermedia, por un sistema basado en la monitorización de la presión común junto con el conocimiento del estado de funcionamiento de cada bomba por su presostato correspondiente.

En particular, en el caso de dos bombas, cada presostato irá alternando su funcionamiento entre las presiones primera y segunda de apagado y encendido.

En algunas realizaciones, los presostatos están configurados para ponerse en la primera configuración o en la

segunda configuración cuando el sensor de presión indica que la primera presión de apagado se ha superado un

número predeterminado de veces. De este modo, si por cualquier motivo una de las bombas se pone en marcha

35 durante un número mínimo de veces seguidas, el sistema automáticamente asignará al sistema un estado que permitirá reiniciar la alternancia entre bombas. Dicho de otro modo, si por algún motivo, por ejemplo por errores en las medidas de presiones, o bien por presiones cercanas a las presiones umbral, las dos bombas se ponen a operar simultáneamente con el mismo modo, cuando se detecte que una de ellas supera un número de puestas en marcha seguidas, entonces impondrá quién funcionará con qué limites de presión. Al presostato que decida estas situaciones se le denominará como maestro, y al otro esdavo. Obviamente, se preverá que los presostatos, cuando se configuren tras su instalación, puedan programarse como maestro o como esdavo.

En algunas realizaciones el sistema comprende un calderín conectado al colector de impulsión. En la gran mayoria de los casos, como es habitual, el sistema dispondrá de un calderín, lo cual permite aumentar 45 significativamente las diferencias entre la presiones umbral, y por lo tanto evitar el encendido y apagado ininterrumpido de las bombas

En algunas realizaciones cada uno de los presostatos está provisto de un sensor de presión.

En algunas realizaciones, el sistema comprende un alojamiento común de los dos presostatos Dicho de otro modo, puede preverse el suministro de los presostatos del sistema como unidades separadas, que será lo más habitual, o bien se pueden suministrar integrados en un solo alojamiento, lo cual facilitará su instalación. En este caso, también puede preverse que la programación sea más sencilla, pues el propio dispositivo ya puede decidir cuál es la unidad maestra

55 La invenciórJ también se refiere a un presostato destinado a estar integrado en un sistema según cualquiera de las variantes descritas, y que está configurado para alternar su funcionamiento entre dos configuraciones de presión de apagado y encendido:

-: una primera configuración con una primera presión de apagado y una primera presiÓfl de encendido; -una segunda configuración con una segunda presión de apagado y una segunda presión de encendido;

en el que la primera presión de apagado es mayor que la segunda presión de apagado y en el que la primera presión de encendido es mayor que la segunda presión de encendido, en el que el presostato está configurado

65 para realizar dicha alternancia en función de una lectura de presión en el colector de impulsión con el sensor de presión

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Breve descripción de las figuras

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor oomprensiÓfl de las características de la

5 invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente"

La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra la relación entre las presiones de encendido y apagado de dos bombas dispuestas para operar en paralelo

La figura 2 muestra la evolucjórJ temporal de la presión en una secuencia en la que se enciende una sola bomba.

La figura 3 muestra la evolución temporal de la presión en una secuencia en la que se encienden las dos 15 bombas.

La figura 4 muestra la evolución temporal de la presión en una secuencia en la que se encienden las dos bombas y la bomba auxiliar se detiene y pone en marcha de forma sucesiva debido a variaciones del consumo

La figura 5 muestra un esquema de la instalaciÓfl provista de dos bombas

Las figuras 6a y 6b muestran esquemas de realizaciones en las que los dos presostatos están en el mismo alojamiento, para facilitar su instalación.

25 Descripción de un modo de realización de la invención

Tal como puede apreciarse en la figura S, según una realización preferida, la invención se refiere a un sistema S que comprende dos bombas 81, 82 conectadas en paralelo, un colector de impulsión 1 al que están conectadas las salidas de las dos bombas 81, 82 Y que comprende para el control de funcionamiento de cada bomba B 1, 82 sendos presostatos electrónicos P1, P2. El sistema se completa con un calderín 2 destinado a garantizar una mayor estabilidad a la presión, tal como por ejemplo un calderín de membrana.

Cada presostato está provisto de un sensor de presión S1 , S2 conectado al colector de impulsión 1, de modo que pueden medir la misma presiÓfl, o como mucho una presión que diferirá en la perdida de carga entre los dos

35 puntos de toma de presión, si estos son distintos Obviamente, se procurará que la diferencia sea mínima para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.

En particular, los presostatos P1 , P2 están configurados para alternar su funcionamiento entre dos o más configuraciones de presión de encendido Pmax1, Pmax2 y apagado Pmin1, Pmin2·

-: una primera configuración con una primera presión de apagado Pmax1 y una primera presión de encendido

Pmin1 ;

-: una segunda configuración con una segunda presión de apagado Pmax2 y una segunda presión de encendido

Pmin2

45 Por lo tanto, cada uno de ellos altemará su estado entre dichos dos intervalos. Debe destacarse que la numeración 1, 2 tras las presiones no implica que estén asociadas a uno de los grupos bomba presostato, sino todo lo contrario, cada una de las bombas altemará su funcionamiento entre esas cOflfiguraciones, tal como se aclarará en lo sucesivo

Tal como puede verse en la figura 1, la primera presión de apagado Pmax1 es mayor que la segunda presión de

apagado Pmax2 y la primera presiÓfl de encendido Pmin1 es mayor que la segunda presión de encendido

Pmin2, lo cual es conocido en el estado de la técnica.

55 Sin embargo, la novedad radica en que los presostatos P1, P2 están configurados para realizar dicha alternancia en función de una lectura de presión Pimp en el colector de impulsión COfl el o los sensores de presión S1, S2.

Durante la configuración inicial del grupo debe designarse a uno de los presostatos como maestro. Este

presostato será el responsable de gestionar los algoritmos de resincronizaciÓfl. El otro presostato, o los demás si

el sistema comprende más de dos, será designado como esclavo.

En cuanto al orden de puesta en marcha de las bombas se define como principal la bomba que opera entre Pmax1 y Pmin1 Se define como auxiliar la bomba que opera entre Pmax2 y Pmin2 En caso que hubiera más bombas auxiliares se definirían siguiendo esta lógica.

Durante el funcionamiento, tanto el dispositivo maestro como el esclavo/esclavos pueden estar funcionando

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como principal o auxiliarfauxiliares debido a la alternancia.

La configuración inicial, en un grupo de dos bombas, coosiste en que la primera bomba 81 se encuentra en el estado para operar con la primera presión de apagado Pmax1 y la primera presión de encendido Pmin1 (dispositivo maestro operando como principal) y la segunda bomba se encuentra en el estado para operar con la segunda presión de apagado Pmax2 y la segunda presión de encendido Pmin2 (dispositivo esclavo operando como auxiliar), siendo la primera presión de apagado Pmax1 mayor que la segunda presión de apagado Pmax2 y siendo la primera presión de encendido Pmin1 mayor que la segunda presión de encendido Pmin2. Por ejemplo, Pmax1=3,5 bar, Pmin1=2,5 bar, Pmax2=3 bar y Pmin2=2 bar.

Entonces se pueden dar los casos que se detallan a continuaciÓfl

Caso 1:

Tal como puede apreciarse en la figura 2, primero la presión en el colector de impulsión 1 baja por debajo de Pmin 1, lo cual corresponde a t1 Esto provoca la activación de la bomba B 1 Si B 1 tiene capacidad suficiente, la presión en el colector subirá hasta Pmax1 , y entonces B1 se apagará.

Lo que constituye la novedad de la invención es que el segundo presostato P2, asociado a B2, habrá monitorizado la presión en el colector y habra comprobado que la presión ha ascendido hasta Pmax1 Por lo tanto, sabrá que en el próximo ciclo deberá ser la primera en encenderse. Por su parte, el primer presostato P1 sabrá que se ha alcanzado la presjÓfl Pmax1 con B1 en funcionamiento. Entonces sabrá que en el próximo ciclo deberá ser la segunda en encenderse, en caso necesario. El cambio de configuraciones de estados se representa mediante flecha B1 ~B2 en el instante t2.

Caso 2·

Si la primera bomba B1 no tiene capacidad, la presión seguirá bajando hasta Pmin2, momento (t2) en que se activará la bomba 82. Luego la presión vuelve a subir y si el caudal agregado es suficiente, primero se alcanzará Pmax2 (instante t3), y la segunda bomba 82 se apagará, seguirá funcionando 81 hasta llegar a Pmax1 , momento (instante t4) en que 81 se apagará. En lo alto de cada intervalo de tiempo se indica qué bombas están activadas. Esta secuencia corresponde al caso conocido y mostrado en la figura 3.

De nuevo, lo que constituye la novedad de la invención es que el segundo presostato P2, asociado a B2, habrá monitorizado la presión en el colector y habrá comprobado que la presión ha ascendido hasta Pmax1 Por lo tanto, sabrá que en el próximo ciclo deberá ser la primera en encenderse. Por su parte, el primer presostato P1 sabrá que se ha alcanzado la presión Pmax1 con B1 en funcionamiento. Entonces sabrá que en el próximo ciclo deberá ser la segunda en encenderse, en caso necesario. El cambio de configuraciooes de estados se representa mediante flecha B1 =>B2 en el instante t4

Por lo tanto, los presostatos podrán sincronizarse a partir del conocimiento de la presión leída en el colector y el conocimiento de su estado de funcionamiento. Por lo tanto, no es necesario según la invención recurrir a una central o a un sistema de comunicación entre presostatos, sino que la sincronización se rea liza por lectura de una presión común

Caso 3·

Partiendo de la situación del caso 2 después del instante t3 (82 apagada) si la demanda invierte su tendencia y vuelve a incrementarse hasta descender la presión por debajo de Pmin2 la bomba 2 vuelve a ponerse en marcha como ocurre en los instantes t2.n. Esta situación puede perdurar hasta llegar a las condiciones del instante 14 Esta secuencia cOfresponde al caso conocido y mostrado en la figura 4, en la que se ha destacado el periodo de tiempo en el que se producen oscilaciones de consumo

Caso 4 ·

Después de completar un ciclo en Caso 1 o Caso 2 y Caso 3 el orden de puesta en marcha de las bombas se invierte, es decir, el dispositivo maestro actuara como auxiliar y el dispositivo esclavo como principal En estas condiciones, si el ciclo de trabajo se realiza en las condiciones descritas en Figura 2 o Figura 3, en cuanto a la secuencia de presiones y con el nuevo orden de bombas, no se producirá ninguna alteración en la lógica del funcionamiento normal.

Caso 5:

Debido a que las decisiones asociadas al cambio de orden de puesta en marcha están vinculadas a la lectura de presión de cada dispositivo, se debe dotar de un margen de tolerancia a dicha lectura por si se producen pequeñas desviaciones de calibración

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Esta tolerancia puede provocar que el dispositivo auxiliar interprete erróneamente el paro del principal. Esto crearía una alteración de la alternancia provocando que ambos dispositivos funcionasen en modo auxiliar (desincronización).

Para solucionar este problema el dispositivo maestro, después de 2 puestas en marcha consecutivas en Pmin2, aplica un algoritmo de resincronización

Se trata de un algoritmo que detecta N (por ejemplo dos o tres) puestas en marcha consecutivas de la bomba maestra como auxiliar

En particular, la bomba maestra trabajando como auxiliar después de dos encendidos cOflseculivos, no se apaga en Pmax2 como le correspondería, sinó que se detiene en Pmax1 , con lo cual obliga a la bomba auxiliar a invertir su orden y volver ambas al estado de altemancia, es decir como un ciclo como el descrito en figura 2

Aunque en la anterior descripción de realizaciones preferidas se haya descrito la aplicación de la invención a un sistema provisto de dos bombas, es evidente que la invención se puede aplicar a un número de mayor de bombas, con los cambios pertinentes. Si por ejemplo hay una tercera bomba, se deberá definir una tercera presión de encendido y una tercera presión de apagado. Respecto a los algoritmos de altemancia, se empleará una estrategia ciclica, siempre con el objetivo de garantizar la misma carga de trabajo a largo plazo de las tres bombas.

Finalmente, en las figuras 6a y 6b se han representado dos rea lizaciones en las que los dos presostatos se presentan en un alojamiento común, con dos puntos de toma de presión o solamente uno.

En este texto, la palabra ~comprende· y sus variantes (como ~comprendiendo·, etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.

Por otra parte, la invención no está limitada a las rea lizaciones concretas que se han descrito sino abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones.

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Claims

REIVINDICACIONES

1.-Sistema (S) que comprende dos o más bombas (81, 82) conectadas en paralelo, un colector de impulsión (1) al que están conecladas las salidas de las dos o más bombas (81 , 82), que comprende para el control de funcionamiento de cada bomba (81, 82) sendos presostalos electrónicos (P1, P2) provistos de sensores de presión (S1, S2) conectados al colector de impulsión (1), caracterizado por que los presostatos (P1, P2) están configurados para alternar su funcionamiento entre dos o más configuraciones de presión de encendido (Pmax1 , Pmax2) y apagado (Pmin1, Pmin2)

-una primera configuración con una primera presión de apagado (Pmax:1) y una primera presión de encendido (Pmin1 ); -una segunda configuración coo una segunda presión de apagado (Pmax2) y una segunda presión de encendido (Pmin2);

en el que la primera presión de apagado (Pmax1) es mayor que la segunda presión de apagado (Pmax2) y en el que la primera presión de encendido (Pmin1) es mayor que la segunda presión de encendido (Pmin2), en el que los presostatos (P1 , P2) están configurados para rea lizar dicha alternancia en función de una lectura de presión (Pimp) en el colector de impulsión con el o los sensores de presión (S1 , S2)
2.-Sistema según la reivindicación 1, en el que los presostatos (P1 , P2) está configurados para ponerse en la primera configuración o en la segunda configuración cuando el sensor de presión indica que la primera presión de apagado (Pmax1) se ha superado un número predeterminado de veces (N).

J.-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un calderin (2) conectado al colector de impulsión (1)
4.-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los presostatos (P1, P2) está provisto de un sensor de presión (S1 , S2).
5.-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un alojamiento común (A) de los dos presostatos (P1 , P2)
6.-Presostato (P1, P2) destinado a estar integrado en un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que está configurado para altemar su funcionamiento entre dos configuraciones de presión de apagado (Pmax1 , Pmax2) y encendido (Pmin1 , Pmin2)

-

una primera configuración con una primera presión de apagado (Pmax1) y una primera presión de encendido

(Pmin1 ); una segunda configuración con una segunda presión de apagado (Pmax2) y una segunda presión de

encendido (Pmin2);

en el que la primera presión de apagado (Pmax1) es mayor que la segunda presión de apagado (Pmax2) y en el que la primera presión de encendido (Pmax1) es mayor que la segunda presión de encendido (Pmax2), en el que el presostato (P1, P2) está configurado para rea lizar dicha alternancia en función de una lectura de presión (Pimp) en el colector de impulsión con el sensor de presión (S1, S2).