ES2638465T3 - Termostato - Google Patents
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Abstract
Termostato con un regulador de temperatura (13) previsto para la conexión a un elemento calefactor (8), que sirve para una regulación de una temperatura de un objeto (3) a calentar por el elemento calefactor (8) y que presenta un microprocesador (40) así como un sensor de temperatura (16), a montar en o al lado del objeto (3), y con un limitador de temperatura (17) que presenta un sensor de temperatura (20) previsto para su montaje en el elemento calefactor (8) para la medición de la temperatura del elemento calefactor (8) en un punto preestablecido, por ejemplo un punto que, según lo preestablecido, es el más caliente y diseñado para desconectar el elemento calefactor (8) de forma permanente cuando un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20) supera una temperatura predeterminada, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) están conectados entre sí por de una línea de comunicación de datos (41), por que la línea de comunicación de datos (41) se prevé para la transmisión de datos de temperatura del limitador de temperatura (17) al regulador de temperatura (13), por que el regulador de temperatura (13) se concibe para consultar, a efectos de una comprobación del funcionamiento del termostato por medio del microprocesador (40), como temperaturas del elemento calefactor (8) medidas por el limitador de temperatura (17), en un intervalo preestablecido, al menos un primer valor de temperatura y un segundo valor de temperatura de los que se almacena al menos el primero, consultándose como mínimo el segundo después de la conexión del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinación con el estado conectado, comparándose los valores de temperatura consultados con una curva de temperatura a esperar del elemento calefactor (8) y emitiéndose una alarma si los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una medida mayor que la preestablecida.
Description
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DESCRIPCION
Termostato
La invencion se refiere a termostatos segun el preambulo de la reivindicacion 1 as^ como a procedimientos para el control del funcionamiento de un termostato segun el preambulo de la reivindicacion 14.
Las calefacciones en la industria, especialmente en instalaciones qmmicas y petroqmmicas, constituyen potenciales puntos de peligro. Un ejemplo de una calefaccion de este tipo es una calefaccion de acompanamiento de una tubena que transporta un fluido. La temperatura de la calefaccion se regula en la gran mayona de las aplicaciones. Se emplean los mas diversos reguladores de temperatura, desde el regulador de dos puntos mas sencillo hasta equipos electronicos complejos.
En el documento DE 197 40 169 A1 se describen un procedimiento y un dispositivo para el control de la regulacion de la temperatura de las instalaciones calentadas. Sin embargo, no se preve ningun limitador de la temperatura. Un regulador de temperatura mas bien se controla para detectar posibles fallos. El control se basa en evitar que se supere un valor real de temperatura maximo o un valor maximo de una velocidad de cambio.
El documento DE 10 2006 032 698 A1 revela un dispositivo y un procedimiento para el control y aseguramiento de un elemento calefactor, no previendose tampoco ningun limitador de temperatura, con lo que ni siquiera surge el problema de un control del limitador.
En caso de mayores requisitos de seguridad, es decir, en las instalaciones qmmicas y petroqmmicas casi siempre, pero con frecuencia tambien en otras instalaciones, se utilizan, ademas del regulador de temperatura, limitadores de temperatura. En esta configuracion los limitadores de temperatura son el ultimo elemento de una cadena de seguridad. Para zonas con riesgo de explosion se exige que un limitador de temperatura realice en caso de exceso de temperatura una desconexion permanente y que solo se pueda reponer manualmente.
En las instalaciones qmmicas y petroqmmicas se emplean tanto termostatos centrales como locales. Cada circuito de calefaccion debe completarse por medio de un fusible y de un interruptor de corriente de defecto (interruptor FI).
En ambos casos los reguladores y limitadores de temperatura presentan respectivamente un sensor de temperatura propio. Segun una norma, el sensor de temperatura para el limitador de temperatura se tiene que instalar de manera que mida la maxima temperatura de la calefaccion. Sin embargo, tambien sena posible o se podna permitir otro tipo de instalacion. El regulador de temperatura y el limitador de temperatura son por regla general, en caso de una instalacion central, dos equipos individuales, y se agrupan en un solo aparato si se trata de una instalacion descentralizada. Incluso en caso de agrupamiento en un unico aparato, el regulador y el limitador de temperatura funcionan independientemente el uno del otro, es decir, ni existe ninguna conexion de comunicacion de datos entre los dos.
En todas las homologaciones se presta la maxima atencion a que el limitador de temperatura lleve a cabo una desconexion segura y permanente en caso de un exceso de temperatura. Para garantizar esta funcion es preciso que, por una parte, el propio limitador de temperatura funcione y, por otra parte, que el sensor de medicion funcione y este instalado correctamente.
En la practica, la construccion de los limitadores de temperatura y sensores de temperatura se concibe de manera que un fallo resulte improbable. Antes de la venta se realiza un test de las piezas individuales, al menos en caso de aparatos previstos para zonas con riesgo de explosion. En relacion con la instalacion de los sensores de temperatura existen normas detalladas que han de cumplirse. Cada circuito de calefaccion debe medirse por completo segun la norma antes de su puesta en servicio.
En la instalacion conforme al estado de la tecnica se alcanza, en principio, un alto nivel de seguridad, pero algunos de los errores posibles solo se pueden detectar con gran esfuerzo, es decir, en la practica casi nunca. Algunos ejemplos podnan ser una instalacion incorrecta del sensor del limitador de temperatura, con la que el sensor cuelga en el aire (raro y apenas detectable) o no presenta un aislamiento termico suficiente (mas frecuente, no detectable) o el aislamiento termico del sensor esta humedo, con lo que ya no presenta un aislamiento termico suficiente (frecuente y apenas detectable). Tambien se pueden producir errores electricos como contactos oxidados, corrientes de fuga que proporcionan un valor de temperatura plausible pero erroneo (muy improbable, pero posible). Otros posibles errores del termostato son un cortocircuito o una rotura del cable del sensor (posible y detectado por la mayona de los reguladores), un fallo del limitador de temperatura durante el funcionamiento (por regla general improbable, sin embargo, a la vista de tiempos de funcionamiento prolongados de mas de 10 anos, sf probable).
En principio sena posible una comprobacion, por ejemplo mediante cambio periodico de las conexiones de las entradas de los sensores de los limitadores de temperatura a resistencias fijas y comprobacion de los valores indicados. En la practica, esta forma de proceder resulta complicada produciendose, a pesar de la misma, grandes ventanas de tiempo sin comprobacion.
La invencion se plantea, por lo tanto, el objetivo de prever un termostato que con elementos sencillos permita una mayor seguridad mediante una mejor deteccion de un funcionamiento erroneo del termostato. La invencion se basa ademas en la tarea de prever un procedimiento generico que permita con elementos sencillos una mayor seguridad mediante una mejor deteccion de un funcionamiento erroneo del termostato.
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La tarea en relacion con el termostato se resuelve por medio de las caractensticas de la reivindicacion 1.
El termostato presenta un regulador de temperatura previsto para su conexion a un elemento calefactor. El elemento calefactor puede servir, por ejemplo, para calentar una tubena. El regulador de temperatura tiene la funcion de regular la temperatura del objeto a calentar, para lo que presenta un microprocesador y un sensor de temperatura a montar en el objeto o adyacente al mismo, es decir, cerca del objeto a calentar. El sensor de temperatura tambien se puede encontrar cerca del elemento calefactor. El termostato presenta ademas un limitador de temperatura con un sensor de temperatura propio, que debe montarse en el elemento calefactor, concretamente de manera que mida la temperatura del elemento calefactor en un punto predeterminado. Con preferencia este punto es el que, segun las exigencias de construccion, es el mas caliente. Tambien es posible que el punto no sea el mas caliente, pero en una medida conocida menos caliente que el punto mas caliente del elemento calefactor. En este caso la diferencia de temperatura entre el punto de medicion y el punto mas caliente del elemento calefactor esta definido, por lo que, segun la invencion, la diferencia de temperatura se puede incluir o tener en consideracion. El limitador de temperatura esta en condiciones de desconectar el elemento calefactor de forma permanente si se cumple la condicion de que un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura supere una temperatura predeterminada, que tambien se puede definir como valor de temperatura teorica.
El regulador de temperatura y el limitador de temperatura se unen entre sf por medio de una lmea de comunicacion de datos prevista para la transmision de datos de temperatura del limitador de temperatura al regulador de temperatura. En el caso del regulador de temperatura y del limitador de temperatura se puede tratar especialmente de dos aparatos individuales. Los dos aparatos se pueden disponer en una carcasa. Para provocar una prueba de funcionamiento del termostato, el regulador de temperatura se disena de manera que por medio de su microprocesador pueda consultar valores de temperatura del elemento calefactor medidos por el limitador de temperatura en intervalos determinados. El primer valor de temperatura se puede haber medido especialmente antes de la conexion del elemento calefactor dentro del proceso de regulacion, y el regulador de temperatura esta en condiciones de almacenar el primer valor de temperatura. El al menos segundo valor de temperatura se ha medido despues de la conexion del elemento calefactor, preferiblemente durante el tiempo en el que el elemento calefactor aun estaba conectado o, en su caso, justo despues de la desconexion del elemento calefactor. El microprocesador puede comparar estos al menos dos valores de temperatura con una curva de temperatura a esperar del elemento calefactor y de emitir una alarma si los valores de temperatura demandados difieren de la curva de temperatura a esperar en una medida mayor que la predeterminada. La curva de temperatura a esperar puede resultar preferiblemente de unos pocos datos, por ejemplo de los requisitos de una norma a cumplir, el momento absoluto de la conexion del elemento calefactor o el espacio de tiempo durante el cual estuvo conectado el elemento calefactor entre las dos mediciones de temperatura. Como se describe mas abajo, para la determinacion de la curva de temperatura a esperar no se necesitan obligatoriamente calculos y mediciones previos.
Este termostato segun la invencion se dota, por lo tanto, de elementos sencillos que permiten que el propio termostato pueda comprobar en sf mismo un posible funcionamiento incorrecto. Al contrario que en los termostatos conocidos, un fallo del limitador de temperatura, en el que este no desconecta el circuito de calefaccion, no queda inadvertido. El termostato segun la invencion detecta especialmente un funcionamiento incorrecto del limitador de temperatura consistente en que el sensor de temperatura del limitador cuelga en el aire, no presenta el suficiente aislamiento termico o en que el aislamiento termico del sensor se haya humedecido.
La lmea de comunicacion de datos entre el regulador de temperatura y el limitador de temperatura puede ser especialmente un bus. El bus se puede concebir de modo que pueda transmitir tanto los valores teoricos y reales de las temperaturas como mensajes de error. El termostato puede presentar ademas un regulador de potencia y un interruptor de corriente de defecto. Estos componentes tambien se pueden conectar entre sf a traves del bus a efectos de comunicacion. Un bus superior, capaz de transmitir mensajes de error en puestos de control o puestos similares, puede ser especialmente un MODBUS.
El termostato se puede disenar naturalmente tambien de manera que despues de la conexion del elemento calefactor se puedan consulta, almacenar y comparar, en relacion con una curva de temperatura a esperar, ademas del segundo valor de temperatura, otras temperaturas medidas en intervalos predeterminados.
En el caso de la medida predeterminada de una diferencia entre los valores de temperatura consultados y la curva de temperatura a esperar, que provoca una alarma, se puede tratar especialmente de una diferencia de temperatura predeterminada. No obstante en la medida predeterminada tambien se pueden considerar otras caractensticas de plausibilidad como, por ejemplo en el caso de mas de dos valores de temperatura consultados, una determinada diferencia estandar entre la curva de temperatura medida y la esperada.
Una condicion especialmente sencilla y a la vez muy efectiva en cuanto al aumento de la seguridad, con la que se emite una alarma, es que el segundo valor de temperatura no sea mas alto que el primer valor de temperatura consultado antes de la conexion del elemento calefactor. Si no se mide un aumento de temperatura vinculado normalmente a la conexion del circuito de calefaccion, debe tratarse con mucha probabilidad de un defecto. En esta forma de realizacion segun la invencion, la medida predeterminada de una posible diferencia, hasta la que aun no se produce ninguna alarma, se calcula relativamente amplia. Con otras palabras se puede decir que la alarma solo se produce cuando el segundo valor de temperatura medido no es en absoluto mas alto que el primero. Una ventaja esencial de esta forma de realizacion radica en su simplicidad. Basta con que el momento de medicion del segundo valor de temperatura se situe de manera apropiada despues de la conexion del elemento calefactor. Como condicion
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para una alarma tambien se puede prever que el segundo valor de temperatura no sea mas alto que la suma del primer valor de temperatura y un valor de temperatura x preestablecido. Esta condicion significa, con otras palabras, que el segundo valor de temperatura no supere al primero en una medida preestablecida. Aqu se reduce la medida de diferencia por encima de la cual se produce una alarma. Incluso cuando el segundo valor de temperatura es algo mas alto que el primero, pero no mas que en el valor x, se produce una alarma. En las dos formas de realizacion mencionadas en ultimo lugar resulta muy ventajoso que no se necesiten calculos previos ni mediciones complicadas en la construccion o puesta en funcionamiento para la determinacion de la curva de temperatura a esperar.
Ademas se puede prever que tambien se emita una alarma cuando el segundo valor de temperatura no es mas alto que un valor de temperatura medido en el mismo momento por el sensor de temperatura del regulador de temperatura. Esto se puede prever especialmente para la forma de realizacion en la que el sensor de temperatura del limitador de temperatura para la medicion de la temperatura del elemento calefactor se preve en este punto que, segun los preestablecido, es el mas caliente.
La deteccion de un defecto del limitador de temperatura con una probabilidad cercana al 100% se puede conseguir previendo la prueba de funcionamiento con cada conexion del elemento calefactor que se produce durante el proceso de regulacion.
Igualmente se puede prever que la prueba de funcionamiento se realice adicionalmente cuando el regulador de temperatura se pone en marcha.
El microprocesador del regulador de temperatura funciona normalmente de forma permanente y asume la comunicacion antes descrita. Preferiblemente el regulador de temperatura se disena por lo tanto para que lea los valores de temperatura procedentes de una medicion de temperatura continuada o al menos realizada en intervalos regulares del limitador de temperatura, de forma dclica en intervalos regulares. Cuando el regulador de temperatura conecta el elemento calefactor, puede almacenar el ultimo valor de temperatura lefdo como primer valor de temperatura.
Un defecto del termostato tambien se puede producir por un fallo de comunicacion entre el regulador de temperatura y el limitador de temperatura. Por lo tanto, el termostato se disena preferiblemente para que emita una alarma incluso cuando el microprocesador del regulador de temperatura no recibe valores de temperatura consultados del limitador de temperatura.
Con preferencia el termostato se concibe adicionalmente para realizar una comprobacion del funcionamiento del regulador de temperatura. Para ello se preve que el limitador de temperatura presente tambien un microprocesador y que entre el regulador de temperatura y el limitador de temperatura exista una lmea de comunicacion de datos prevista para la transmision de datos del regulador de temperatura al limitador de temperatura. Para poder llevar a cabo una comprobacion del funcionamiento del regulador de temperatura, el limitador de temperatura se disena de manera que por medio de su microprocesador pueda consultar al menos un primer y un segundo valor de temperatura, medido por lectura por el regulador de temperatura o su sensor de temperatura, del objeto a calentar. Tambien en este caso el primer valor de temperatura puede haberse medido antes de la conexion del elemento calefactor; es igualmente posible que se haya medido despues de la conexion, como es siempre el caso para el segundo valor de temperatura. El microprocesador del limitador de temperatura se concibe para comparar los valores de temperatura consultados con una curva de temperatura a esperar del objeto a calentar y para emitir una alarma cuando los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en mas de una medida preestablecida. Tambien aqrn se puede prever especialmente que la alarma se emita aunque el segundo valor de temperatura no sea superior al primero.
La tarea arriba mencionada en relacion con el termostato tambien se resuelve por medio de las caractensticas de la reivindicacion 6. Se trata de un termostato generico que se caracteriza tambien por que el regulador de temperatura y el limitador de temperatura estan unidos por una lmea de comunicacion de datos. La lmea de comunicacion de datos sirve para la transmision de datos de temperatura del regulador de temperatura al limitador de temperatura. El limitador de temperatura presenta tambien un microprocesador. Como se ha descrito antes como forma de realizacion preferida del termostato segun la reivindicacion 1, el limitador de temperatura se concibe para una prueba de funcionamiento del termostato, para la que el microprocesador del limitador de temperatura consulta al menos un primer y un segundo valor de temperatura medido por el regulador de temperatura o su sensor de temperatura, lo compara con una curva de temperatura a esperar del objeto a calentar y emite, en caso de una desviacion mayor que en una medida preestablecida, una alarma. Tambien en este caso el sensor de temperatura del limitador de temperatura se preve preferiblemente para la medicion de la temperatura en un punto del elemento calefactor que segun las condiciones constructivas debe ser el mas caliente. Tambien es posible que el punto del elemento calefactor no sea el mas caliente, pero sf en una medida conocida menos caliente que el punto mas caliente del elemento calefactor. En este caso la diferencia de temperatura entre el punto de medicion y el punto mas caliente del elemento calefactor esta definido, por lo que, segun la invencion, la diferencia de temperatura se puede incluir o tener en consideracion.
Aunque un funcionamiento incorrecto del regulador de temperatura no quede oculto con la misma facilidad que un funcionamiento incorrecto del limitador de temperatura, este termostato segun la invencion, ideada para un autocontrol del regulador de temperatura, ofrece tambien mediante elementos sencillos una mayor seguridad en comparacion con los termostatos conocidos. Unas formas de realizacion preferidas del termostato segun la
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invencion se describen en las reivindicaciones 7 a 13. Estas formas corresponden en sus caractensticas y ventajas a las formas realizacion antes descritas del termostato segun la reivindicacion 1. Las demas formas de realizacion descritas a continuacion en relacion con el termostato segun la invencion indicado en primer lugar se pueden prever igualmente de acuerdo con este otro termostato. La forma de realizacion segun la reivindicacion 9 se puede prever especialmente para el caso de que el sensor de temperatura del limitador de temperatura se disponga para la medicion de la temperatura del elemento calefactor en un punto mas caliente preestablecido.
Si el termostato se disena de acuerdo con la reivindicacion 5, es decir, si adicionalmente se preve una comprobacion del funcionamiento del regulador de temperatura, todas las formas de realizacion se pueden prever, en lo que se refiere a la emision de alarma prevista, en la forma descrita en relacion con la comprobacion del funcionamiento del limitador de temperatura.
En los termostatos segun la invencion es ventajosamente innecesario que los mismos presenten un ordenador externo, dado que la prueba de funcionamiento es muy sencilla, por lo que tambien es muy fiable. No obstante, tambien es posible que los termostatos presenten, como parte integrante, un ordenador externo con el software correspondiente. Estos ordenadores se pueden concebir para la comunicacion con el regulador de temperatura y/o con el limitador de temperatura, de modo que comunique los errores de comunicacion en la forma antes descrita. Los ordenadores tambien se pueden prever para la recepcion de los correspondientes valores de temperatura y para calcular y en su caso transmitir informacion sobre las diferencias plausibles entre los valores de temperatura medidos y esperados y para emitir una alarma. De este modo se puede obtener a traves del ordenador externo respectivamente otro nivel de control.
La tarea en relacion con el procedimiento se resuelve respectivamente por medio de las caractensticas de las reivindicaciones 14 y 15. Las ventajas indicadas en cuanto a los termostatos tambien son validas para los dos procedimientos segun la invencion. Conforme a la invencion se pueden prever otros disenos de los procedimientos que presenten las caractensticas referidas al procedimiento segun las formas de realizacion aqu descritas de los termostatos segun la invencion.
La invencion se explica a continuacion mas detalladamente a la vista de ejemplos de realizacion y con referencia a lasa figuras. Se muestra en la
Figura 1a una vista parcial de una tubena y de una calefaccion de acompanamiento con un termostato en seccion longitudinal;
Figura 1b esquematicamente, una vista en seccion transversal de la tubena con calefaccion de acompanamiento segun la figura 1a;
Figura 1c una representacion ampliada de un sensor de temperatura de un regulador de temperatura de la calefaccion de acompanamiento;
Figura 1d una representacion ampliada de un sensor de temperatura de un regulador de temperatura de la calefaccion de acompanamiento;
Figura 2 un diagrama de conexion y un esquema de conexion en bloque de la calefaccion de acompanamiento con el termostato;
Figura 3 un diagrama de operaciones del programa;
Figura 4 una curva, a modo de ejemplo, a lo largo del tiempo de temperaturas medidas por un sensor de temperatura de un limitador de temperatura y por un sensor de temperatura de un regulador de temperatura en una tubena de agua de extincion;
Figura 5 una curva, a modo de ejemplo, a lo largo del tiempo de temperaturas medidas por un sensor de temperatura de un limitador de temperatura y por un sensor de temperatura de un regulador de temperatura en un tubo por el que fluye un producto.
La seccion mostrada en la figura 1a de una tubena a calentar 2, que presenta un tubo 3 con una valvula 4, esta rodeada por un aislamiento termico 6. Un elemento calefactor en forma de una tubena de calefaccion 8 se ha dispuesto en la pared del tubo 10 como parte de la calefaccion de acompanamiento.
En una caja de conexion 11 de la calefaccion de acompanamiento, montada con un soporte 11a en el tubo 3, se encuentran un regulador de potencia 12 y un regulador de temperatura 13 (vease figura 2) que presenta un sensor de temperatura 16 conectado a traves de un cable 14 y ajustado directamente a la pared de tubo 10. El sensor de temperatura 16 registra, por lo tanto, la temperatura superficial del tubo 3. En la caja de conexion 11 se dispone ademas un limitador de temperatura 17 (vease figura 2), que presenta un sensor de temperatura 20 conectado a traves de un cable 18.
Como se puede ver especialmente en la figura 1c, el sensor de temperatura 16 se fija con dos cintas de sujecion 22 en la pared de tubo 10. El sensor de temperatura 20, en cambio, se ajusta directamente a la tubena de calefaccion 8, estando la tubena de calefaccion 8 y el sensor de temperatura 20 rodeados en el punto de medicion por otro aislamiento termico 24. El sensor de temperatura 20 se ajusta directamente a la tubena de calefaccion 8. El aislamiento termico 24 separa la tubena de calefaccion 8 termicamente del tubo 3 y se encarga de que en caso
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normal se preestablezca un punto mas caliente de la tubena de calefaccion 8. De esta manera el limitador de temperatura 17 mide en caso normal siempre la maxima temperature de la tubena de calefaccion 8.
Ahora se hace referencia a la figura 2. Un regulador de potencia 12 presenta un potenciometro de ajuste 26 y un contactor principal 28. El regulador de potencia 12 se conecta a traves de una regleta de bornes 30 asf como de un conductor exterior L, un conductor neutral N y un conductor de proteccion PE a una fuente de suministro de corriente electrica (no representada). Se preve un interruptor de corriente de defecto externo (no representado). Con la referencia 32 se definen fusibles. El regulador de potencia 12 esta conectado a un circuito bajo carga 33, consistiendo la carga en la tubena de calefaccion 8.
El regulador de temperatura 13 posee un potenciometro de ajuste 34 en el que se puede introducir el valor teorico TSoll al que debe conectarse la calefaccion. El regulador de temperatura 13 presenta ademas un potenciometro de ajuste 36, en el que se puede ajustar una temperatura de alarma baja. Si la temperatura medida del objeto a calentar, aqu el tubo 3, no alcanza esta temperatura de alarma baja, se conecta por medio de un rele 38 un bucle de alarma 39, en funcion de la respectiva conexion mediante aperture o cierre, con lo que se emite una alarma. El regulador de temperatura 13 presenta un microprocesador 40 conectado a traves de una lrnea de comunicacion de datos 41 a un microprocesador 42 del limitador de temperatura 17. A traves de la lrnea de comunicacion de datos 41 se pueden transmitir los datos de temperatura tanto del limitador de temperatura 17 al regulador de temperatura 13 como del regulador de temperatura 13 al limitador de temperatura 17.
El limitador de temperatura 17 presenta ademas un potenciometro de ajuste 44 a traves del cual se puede ajustar un valor teorico TBSoll para la maxima temperatura medida por el sensor de temperatura 20 (un termometro de resistencia Pt100) de la tubena de calefaccion 8. Al rebasar el valor TBSoll, se abre y cierra el circuito de carga 33.
El sensor de temperatura 16, en cuyo caso se trata tambien de un termometro de resistencia Pt100, se conecta a traves de una conexion de 3 conductores 46 al microprocesador 40, mientras que el sensor de temperatura 20 se conecta a traves de una conexion de 3 conductores 48 al microprocesador 42.
Se preve una tecla de desbloqueo 50 unida a un opto-acoplador 52 del limitador de temperatura 17. A traves de una tecla de desbloqueo 50 se puede anular el bloqueo del circuito de carga 33.
La regleta de bornes 30 esta provista de una placa de separacion 52 que separa entre un area de tipo de proteccion “Ex e”, en la que pueden fluir corrientes de voltaje relativamente alto, y un area de tipo de proteccion “Ex i”, en la que, para evitar un riesgo de explosion, la corriente y la tension no pueden superar determinados valores lfmite.
El funcionamiento y la interaccion de limitador de temperatura 17 y regulador de temperatura 13 se pueden ver en el diagrama de operaciones del programa de la figura 3. Este se explica a continuacion: un programa 60a del limitador de temperatura 13 y un programa 60b del sensor de temperatura 17 se procesan independientes el uno del otro en su respectivo microprocesador 42 y 40. Se comienza con una explicacion del limitador de temperatura 17. Este se pone en marcha, se inicializa en el paso 61, y se introduce al menos un valor teorico, en concreto el valor teorico TBSoll para la temperatura maxima de la tubena de calefaccion 8 en el punto mas caliente preestablecido, por encima de la cual el limitador de temperatura 17 desconecta el circuito de calefaccion 33 de forma permanente. En el paso 62 se introduce la temperatura TB medida por el sensor de temperatura del limitador 20, produciendose en el paso 63 una consulta para determinar si la temperatura TB es mas alta que el valor teorico TBSoll. Si no es asf, o sea, en caso normal, se comprueba en el paso 64 si existe una consulta de lectura del regulador de temperatura 13 en relacion con la temperatura TB. En caso afirmativo, se facilita esta temperatura al regulador de temperatura 13 en el paso 65; en caso negativo, se introduce despues de un tiempo predeterminado nuevamente una temperatura TB medida por el sensor de temperatura del limitador 20.
Si la temperatura TB medida por el sensor de temperatura 20 fuera mas alta que la temperatura teorica TBSoll, se desconectana en el paso 66 la calefaccion o la tubena de calefaccion 8 de forma permanente, es decir, la calefaccion se bloqueana. En otro paso 67 se consulta a un operario si se debe proceder al desbloqueo. Solo despues del desbloqueo se introduce, segun el paso de decision 68, un nuevo valor de temperatura TB.
Despues del arranque, la inicializacion y la recepcion de valores teoricos para la regulacion de la temperatura de la tubena de calefaccion 8, en el paso 71 el regulador de temperatura 13 introduce la temperatura TR que el sensor de temperatura 16 del regulador mide actualmente (paso 72). Si esta no es inferior a un valor teorico de temperatura TSoll preestablecido en el marco de la regulacion, se repite esta operacion en un intervalo determinado. Sin embargo, si la temperatura TR es inferior al valor teorico de temperatura TSoll (paso 73), el regulador de temperatura 13 solicita antes del inicio de la calefaccion en el paso 74 el valor de temperatura TB medido actualmente por el limitador de temperatura 17, almacenandose este valor de temperatura como un primer valor de temperatura TBALT en el microprocesador 40 del regulador de temperatura 13. Segun el paso 75, al mismo tiempo se pone en marcha un temporizador que define un espacio de tiempo predeterminado despues del inicio de la calefaccion (paso 76). Al cumplirse este espacio de tiempo (paso 77), se consulta en el paso 78 nuevamente la temperatura TB medida actualmente por el limitador de temperatura 17. En el paso 79 se comprueba si esta temperatura TB es mas baja que la temperatura TBALT transmitida antes del inicio de la calefaccion mas un valor x preestablecido. Dicho con otras palabras, se comprueba si la temperatura transmitida por el limitador de temperatura 17 es, despues de finalizar el tiempo del temporizador, en el valor x mas alta que la temperatura transmitida antes del inicio de la calefaccion (paso 79). En caso negativo, se provoca una alarma de “Limitador defectuoso” (paso 80).
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Una ventaja especial de esta forma de realizacion segun la invencion es que se comprueba toda la cadena de medicion del limitador de temperatura 17, a saber, desde el sensor de temperatura 20 hasta un convertidor AD y el microprocesador 42 del limitador de temperatura 17. Un error del limitador de temperatura 17, por ejemplo un microprocesador 42 defectuoso o una interrupcion del desarrollo del programa, se detecta, dado que ya no es posible una comunicacion entre el limitador de temperatura 17 y el regulador de temperatura 13 o que la temperatura TB medida por el limitador de temperatura 17 ya no se transmite como valor constante. Tambien se detecta una instalacion defectuosa o incorrecta del sensor de temperatura del limitador 20.
El diagrama de operaciones del programa de la figura 3 muestra solo una seleccion de funciones relevantes. Los programas se pueden ampliar de muchas maneras (por ejemplo una activacion de indicaciones digitales, transmision de datos a otros equipos, otros mensajes de alarma, etc.), sin interferir en la funcionalidad de las operaciones del programa.
Para el caso de que el regulador de temperatura 13 no reciba del limitador de temperatura 17 ningun valor de temperatura TB (paso 74), es decir, para el caso de una interrupcion de la comunicacion entre el regulador de temperatura 13 y el limitador de temperatura 17, se puede prever, por ejemplo que se emita una alarma. En la operacion del programa 60b, en cambio, el regulador de temperatura 13 simplemente no cambiana a “Calefaccion”, lo que representana un “comportamiento Fail-Safe” y podna ser suficiente en lo que se refiere a aspectos de seguridad.
El diagrama de operaciones del programa segun la figura 3 se refiere, por razones de claridad, solo a la variante de la comprobacion del funcionamiento del termostato por el microprocesador 40 mediante la consulta de los valores de temperatura medidos por el limitador de temperatura 17. Como se ha descrito, de forma correspondiente se puede prever tambien una comprobacion del funcionamiento del termostato por el procesador 42 mediante la consulta de valores de temperatura medidos por el regulador de temperatura 13.
Ahora se hace referencia a la figura 4. Un sensor de temperatura de un regulador de temperatura se instala en una tubena de agua de extincion, y un sensor de temperatura de un limitador de temperatura directamente en la tubena de calefaccion. Aqrn se podna dar, por ejemplo, la disposicion segun las figuras 1a a 1d. El sensor de temperatura del limitador tambien se podna disponer en un punto distinto al punto mas caliente de la tubena de calefaccion 8, en cuyo caso es preferible que se conozca y preestablezca la diferencia de temperatura respecto al punto mas caliente. El sensor de temperatura del limitador esta, con la calefaccion apagada, algo mas caliente que la tubena de agua de extincion. La curva de temperatura del sensor de temperatura del limitador se representa por medio de la lmea de puntos y rayas 85, la del sensor de temperatura del regulador por medio de la lmea continua 86.
Despues de la conexion de la calefaccion en el momento T0 = 55 s (s = segundos) la tubena de calefaccion se calienta directamente con un gradiente de temperatura alto, la temperatura de la tubena de agua de extincion o del sensor de temperatura del regulador sube con retraso y un gradiente bajo. En este ejemplo la situacion de funcionamiento segun la invencion es la siguiente o se preve como sigue: en el momento T0 se almacena la o una temperatura TB0 medida por el sensor de temperatura del limitador. En el momento T1 = 85 s la temperatura TB1 medida por el sensor de temperatura del limitador se compara con la temperatura TB0 almacenada. En caso normal TB1 > TB0. Si se da el caso de TB1 < TB0, se produce un mensaje de error. De forma complementaria se comprueba en el momento T1 si la temperatura TB1 medida por el sensor de temperatura del limitador es mas alta que una temperatura TR1 medida en el momento T1 por el sensor de temperatura del regulador. En caso normal es TB1 > TR1, un mensaje de error se produce con TB1 < TR1. La diferencia de tiempo entre T0 y T1 puede ser, aproximadamente, de 1 s a, aproximadamente, 15 min.
A continuacion se hace referencia a la figura 5. Un sensor de temperatura de un regulador de temperatura se instala en un tubo por el que fluye un producto, un sensor de temperatura de un limitador de temperatura se instala directamente en una tubena de calefaccion. Tambien aqrn se podna dar, por ejemplo, la disposicion segun las figuras 1a a 1d, y el sensor de temperatura del limitador se podna disponer en un punto distinto al mas caliente de la tubena de calefaccion 8, en cuyo caso sena preferible que la diferencia de temperatura respecto al punto mas caliente se estableciera previamente y se conociera. El tubo de producto es, con la calefaccion desconectada, algo mas caliente que el sensor de temperatura del limitador. La curva de temperatura del sensor de temperatura del limitador se representa por medio de la lmea de puntos y rayas 95, la del sensor de temperatura del regulador por medio de la lmea continua 96.
Despues de la conexion de la calefaccion en el momento T0 = 55 s la tubena de calefaccion se calienta directamente con un gradiente de temperatura alto, la temperatura del tubo de producto o del sensor de temperatura del regulador sube con retraso y un gradiente bajo. En este ejemplo la situacion de funcionamiento segun la invencion es la siguiente o se preve como sigue: en el momento T0 se almacena la o una temperatura TB0 medida por el sensor de temperatura del limitador. En el momento T1 = 85 s la temperatura TB1 medida por el sensor de temperatura del limitador se compara con la temperatura TB0 almacenada. En caso normal TB1 > TB0. Si se da el caso de TB1 < TB0, se produce un mensaje de error. De forma complementaria se comprueba en el momento T1 si la temperatura TB1 medida por el sensor de temperatura del limitador es mas alta que una temperatura TR1 medida en el momento T1 por el sensor de temperatura del regulador. En caso normal es TB1 > TR1, un mensaje de error se produce con TB1 < TR1.
5
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40
Una forma de realizacion ventajosa puede consistir en realizar la comprobacion complementaria adicionalmente en un momento posterior T2, por ejemplo despues de 120 s. En el momento T2 se comprueba si la temperatura TB2 medida por el sensor de temperatura del limitador es mas alta que una temperatura TR2 medida en el mismo momento (T2) por el sensor de temperatura del regulador. En caso normal es TB2 > TR2, un mensaje de error se produce con TB2 < TR2. La diferencia de tiempo entre T0 y T2 puede ser, aproximadamente, de 5 s a, aproximadamente, 2 h.
- Lista de referencias
- 2
- Tubena
- 3
- Tubo
- 4
- Valvula
- 6
- Aislamiento termico
- 8
- Tubena de calefaccion
- 10
- Pared de tubo
- 11
- Caja de conexion
- 11a
- Soporte
- 12
- Regulador de potencia
- 13
- Regulador de temperatura
- 14
- Cable de 16
- 16
- Sensor de temperatura de 13
- 17
- Limitador de temperatura
- 18
- Cable de 20
- 20
- Sensor de temperatura de 17
- 22
- Cintas de sujecion
- 24
- Aislamiento termico
- 26
- Potenciometro de ajuste
- 28
- Contactor principal
- 30
- Regleta de bornes
- 32
- Fusibles
- 33
- Circuito de carga
- 34
- Potenciometro de ajuste
- 36
- Potenciometro de ajuste
- 38
- Rele
- 39
- Bucle de alarma
- 40
- Microprocesador
- 41
- Lmea de comunicacion de datos
- 42
- Microprocesador
- 44
- Potenciometro de ajuste
- 46
- Conexion de 3 conductores
- 48
- Conexion de 3 conductores
- 50
- Tecla de desbloqueo
- 52
- Placa de separacion
- 54
- Conexiones de 26
- 60,
- 60a Programa
- 61-68
- Pasos del programa
- 71-80
- Pasos del programa
- 85
- Lmea de puntos y rayas
- 86
- Lmea continua
- cn CD cn
- Lmea de puntos y rayas
- 96
- Lmea continua
Claims (15)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Termostato con un regulador de temperatura (13) previsto para la conexion a un elemento calefactor (8), que sirve para una regulacion de una temperatura de un objeto (3) a calentar por el elemento calefactor (8) y que presenta un microprocesador (40) asf como un sensor de temperatura (16), a montar en o al lado del objeto (3), y con un limitador de temperatura (17) que presenta un sensor de temperatura (20) previsto para su montaje en el elemento calefactor (8) para la medicion de la temperatura del elemento calefactor (8) en un punto preestablecido, por ejemplo un punto que, segun lo preestablecido, es el mas caliente y disenado para desconectar el elemento calefactor (8) de forma permanente cuando un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20) supera una temperatura predeterminada, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) estan conectados entre sf por de una lmea de comunicacion de datos (41), por que la lmea de comunicacion de datos (41) se preve para la transmision de datos de temperatura del limitador de temperatura (17) al regulador de temperatura (13), por que el regulador de temperatura (13) se concibe para consultar, a efectos de una comprobacion del funcionamiento del termostato por medio del microprocesador (40), como temperaturas del elemento calefactor (8) medidas por el limitador de temperatura (17), en un intervalo preestablecido, al menos un primer valor de temperatura y un segundo valor de temperatura de los que se almacena al menos el primero, consultandose como mmimo el segundo despues de la conexion del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinacion con el estado conectado, comparandose los valores de temperatura consultados con una curva de temperatura a esperar del elemento calefactor (8) y emitiendose una alarma si los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una medida mayor que la preestablecida.
- 2. Termostato segun la reivindicacion 1, caracterizado por que una alarma se emite tambien cuando el segundo valor de temperatura no es mas alto que un valor de temperatura medido en el mismo momento por el regulador de temperatura (13) por medio del sensor de temperatura del regulador (16).
- 3. Termostato segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) se concibe para leer dclicamente, en intervalos regulares, los valores de temperatura procedentes de una medicion de temperatura continua del limitador de temperatura (17).
- 4. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se disena para emitir una alarma cuando el microprocesador (40) no recibe los valores de temperatura demandados.
- 5. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el limitador de temperatura (17) tambien presenta un microprocesador (42), por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) estan conectados entre sf por una lmea de transmision de datos (41) prevista para la transmision de datos de temperatura del regulador de temperatura (13) al limitador de temperatura (17), y por que el limitador de temperatura (17) se concibe para consultar, a efectos de una comprobacion del funcionamiento del regulador de temperatura (13) por medio del microprocesador del limitador (42), como temperaturas del objeto a calentar (3) medidas por el regulador de temperatura (13), en un intervalo preestablecido, al menos un primer valor de temperatura y un segundo valor de temperatura de los que se almacena al menos el primero, consultandose como mmimo el segundo despues de la conexion del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinacion con el estado conectado, comparandose los valores de temperatura consultados con una curva de temperatura a esperar del objeto a calentar (3) y emitiendose una alarma si los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una medida mayor que la preestablecida.
- 6. Termostato con un regulador de temperatura (13) previsto para la conexion a un elemento calefactor (8), que sirve para una regulacion de una temperatura de un objeto (3) a calentar por el elemento calefactor (8), y que presenta un microprocesador (40) asf como un sensor de temperatura (16) a montar en o al lado del objeto (3), y con un limitador de temperatura (17) que presenta un sensor de temperatura (20) previsto para su colocacion en el elemento calefactor (8) para la medicion de la temperatura del elemento calefactor (8) en un punto preestablecido, por ejemplo en un punto que segun lo preestablecido es el mas caliente, y que ha sido concebido para desconectar el elemento calefactor (8) de forma permanente cuando un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20) supera una temperatura predeterminada, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) estan conectados entre sf por una lmea de comunicacion de datos (41), por que la lmea de comunicacion de datos (41) esta prevista para la transmision de datos de temperatura del regulador de temperatura (13) al limitador de temperatura (17), por que el limitador de temperatura (17) presenta tambien un microprocesador (42) y se concibe para que, a efectos de una comprobacion del funcionamiento del termostato por medio del microprocesador del limitador (42), consulte como temperaturas medidas por el regulador de temperatura (13) del objeto (3), con un intervalo predeterminado, al menos un primer y un segundo valor de temperatura, de los que se almacena al menos el primero, consultandose al menos el segundo despues de la conexion del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinacion con el estado conectado, comparandose los valores de temperatura consultados con una curva de temperatura a esperar del objeto (3) y emitiendose una alarma cuando los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una medida mayor que la preestablecida.5101520253035404550556065
- 7. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el caso de la medida preestablecida se trata de una diferencia preestablecida.
- 8. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el caso del primer valor de temperature se trata de una temperature consultada antes de la conexion del elemento calefactor (8) y por que se emite una alarma cuando el segundo valor de temperature no es mas alto que el primer valor de temperature.
- 9. Termostato segun la reivindicacion 6 o 7, con referencia a la reivindicacion 6 o segun la reivindicacion 8, con referencia a las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que una alarma se emite tambien cuando el segundo valor de temperatura no es mas bajo que un valor de temperatura medido en el mismo momento por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20).
- 10. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se disena para realizar la prueba de funcionamiento con cada conexion del elemento calefactor (8) dentro del proceso de regulacion.
- 11. Termostato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se disena para realizar la prueba de funcionamiento en la puesta en marcha del regulador de temperatura (13), conectando el elemento calefactor (8) independientemente de la regulacion.
- 12. Termostato segun la reivindicacion 6 o una de las reivindicaciones 7 a 11, respectivamente con referencia a al menos la reivindicacion 6, caracterizado por que el limitador de temperatura (17) se disena para leer dclicamente, en intervalos regulares, los valores de temperatura procedentes de una medicion de temperatura continua del regulador de temperatura (13).
- 13. Termostato segun la reivindicacion 6 o una de las reivindicaciones 7 a 12, respectivamente con referencia a al menos la reivindicacion 6, caracterizado por que se disena para emitir una alarma incluso cuando el microprocesador del limitador (42) no recibe valores de temperatura consultados.
- 14. Procedimiento para la comprobacion del funcionamiento de un termostato con un regulador de temperatura (13) conectado a un elemento calefactor (8), que regula una temperatura de un objeto (3) a calentar por el elemento calefactor (8), y con un microprocesador (40) asf como un sensor de temperatura (16) dispuesto en o al lado del objeto (3), y con un limitador de temperatura (17) que presenta un sensor de temperatura (20) montado en el elemento calefactor (8) para la medicion de la temperatura del elemento calefactor (8) en un punto preestablecido, por ejemplo en un punto que segun lo preestablecido es el mas caliente, y que sirve para desconectar (66) el elemento calefactor (8) de forma permanente cuando un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20) supera una temperatura preestablecida, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) se comunican a traves de una lmea de comunicacion de datos (41), por que la lmea de comunicacion de datos (41) transmite (74, 78) datos de temperatura del limitador de temperatura (17) al regulador de temperatura (13), por que el regulador de temperatura (13) consulta por medio del microprocesador (40), como temperatures medidas por el limitador de temperatura (17) del elemento calefactor (8), en un intervalo preestablecido (75), al menos un primer y un segundo valor de temperatura (74, 78), de los que se almacena al menos el primero, consultandose al menos el segundo despues de la conexion del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinacion con el estado conectado, comparandose (79) los valores de temperatura consultados con la curva de temperatura a esperar del elemento calefactor (8) y emitiendose (80) una alarma cuando los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una media mayor que la preestablecida.
- 15. Procedimiento para la comprobacion del funcionamiento de un termostato con un regulador de temperatura (13) conectado a un elemento calefactor (8), que regula una temperatura de un objeto (3) a calentar por el elemento calefactor (8), y con un microprocesador (40) asf como un sensor de temperatura (16) dispuesto en o al lado del objeto (3), y con un limitador de temperatura (17) que presenta un sensor de temperatura (20) montado en el elemento calefactor (8) para la medicion de la temperatura del elemento calefactor (8) en un punto preestablecido, por ejemplo en un punto que segun lo preestablecido es el mas caliente, y que sirve para desconectar (66) el elemento calefactor (8) de forma permanente cuando un valor de temperatura medido por el limitador de temperatura (17) por medio del sensor de temperatura del limitador (20) supera una temperatura preestablecida, caracterizado por que el regulador de temperatura (13) y el limitador de temperatura (17) se comunican a traves de una lmea de comunicacion de datos (41), por que la lmea de comunicacion de datos (41) transmite datos de temperatura del regulador de temperatura (13) al limitador de temperatura (17), por que el limitador de temperatura (17) presenta tambien un microprocesador (42), consultando por medio del mismo, como temperaturas medidas por el regulador de temperatura (13) del objeto (3), en un intervalo preestablecido, al menos un primer y un segundo valor de temperatura, de los que se almacena al menos el primero, consultandose al menos el segundo despues de la conexion del elemento calefactor (8) y temporalmente en combinacion con el estado conectado, comparandose los valores de temperatura consultados con la curva de temperatura a esperar del objeto (3) y emitiendose una alarma cuando los valores de temperatura consultados difieren de la curva de temperatura a esperar en una media mayor que la preestablecida.
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