ES2841504T3 - Procedimiento para compensar pérdidas por fugas y sistema de transporte para transportar un volumen definido de un líquido - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la dosificación al menos en gran medida isobárica de componentes plásticos líquidos a un cabezal mezclador, en el que los componentes se dosifican en el cabezal mezclador por medio de un sistema de conducción para líquidos que presenta al menos una bomba de desplazamiento positivo y al menos un elemento de cierre, en donde para compensar las pérdidas por fugas en el sistema de conducción, la presión (18) real del líquido en el sistema (14) de conducción se determina por medio de un dispositivo (17) de medición de presión y, cuando el elemento (16) de cierre está cerrado, se regula a un punto (20) de ajuste de presión accionando la bomba (15) de desplazamiento positivo, y en donde la tasa de transporte de pérdida (Qv) de la bomba (15) de desplazamiento positivo resultante de mantener el punto (20) de ajuste de la presión con el elemento (16) de cierre cerrado se añade a una tasa de transporte teórica (Qs) para compensar la pérdida por fugas que se produce en el punto (20) de ajuste de la presión correspondiente.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para compensar pérdidas por fugas y sistema de transporte para transportar un volumen definido de un líquido

La invención se refiere a un procedimiento para compensar pérdidas por fugas en un sistema de conducción para líquidos que presenta al menos una bomba de desplazamiento positivo y al menos un elemento de cierre, en particular para la dosificación isobárica de componentes plásticos líquidos. La invención también se refiere a un sistema de transporte, en particular, para el transporte isobárico de un volumen definido de un líquido por unidad de tiempo, en particular para dosificar un componente plástico líquido.

Al procesar los componentes de sistemas plásticos de dos o varios componentes, es importante que los componentes se mezclen entre sí con la mayor precisión posible en una proporción de mezcla fija para poder reaccionar por completo. Los componentes se mezclan, por ejemplo, en un cabezal mezclador con un agitador giratorio, en donde los dos o más componentes se alimentan al cabezal mezclador a través de válvulas de entrada y se mezclan entre sí dentro del cabezal mezclador antes de que la mezcla se descargue a través de una salida que se puede cerrar del cabezal mezclador, por ejemplo, para aplicar una hebra de material a un componente con la mezcla producida de esta manera, que luego forma un sello moldeado en el componente después de que la mezcla haya reaccionado por completo.

Los componentes se transportan a través del sistema de tuberías con el sistema de transporte al cabezal mezclador por medio de bombas de desplazamiento positivo, en particular bombas de engranajes, por lo que en sistemas de baja presión, es decir, sistemas en los que la presión de los componentes al entrar en el cabezal mezclador es solo ligeramente mayor que la presión ambiente, los respectivos volúmenes de suministro son fáciles de manejar regulando la velocidad de las bombas de desplazamiento positivo.

En los sistemas en los que los líquidos a bombear están sometidos a presiones más altas, existen pérdidas por fugas, especialmente en el área de las bombas, como resultado del gradiente de presión opuesto al lado de entrada de la bomba, en donde estas pérdidas por fugas pueden aumentar o disminuir no solo con las condiciones cambiantes de presión, sino que se vuelven más grandes a medida que la bomba se usa más tiempo debido al desgaste. La dosificación exacta, que se requiere especialmente cuando se procesan sistemas de plástico multicomponente, se vuelve difícil porque las pérdidas de material debidas a las fugas son difíciles de cuantificar. Esto se aplica en particular si hay tiempos de inactividad o tiempos de espera de diferentes longitudes entre dosificaciones individuales, durante los cuales el dispositivo de cierre apaga el sistema de conducción, porque las pérdidas de material son variables con los tiempos de inactividad cambiantes.

El documento DE 102011 122268 da a conocer un dispositivo dosificador para unir dos medios en una cámara de mezcla a través de un sistema de válvula, en donde el medio por mezclar se pasa por adelantado a un espacio de trabajo, desde donde los medios se presionan en la cámara de mezcla por medio de un pistón.

El objeto de la invención es crear un procedimiento y un sistema de transporte con el que se puedan tener en cuenta las pérdidas por fugas de una manera particularmente sencilla y con alta precisión cuando se dosifica el líquido.

De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, la presión real del líquido en el sistema de conducción se determina para este propósito por medio de un dispositivo medidor de presión y, con el elemento de cierre cerrado, se regula a un valor de consigna de presión accionando la bomba de desplazamiento positivo. En un desarrollo particularmente ventajoso de la invención, es posible agregar la tasa de suministro de pérdida de la bomba de desplazamiento positivo resultante de mantener el punto de ajuste de presión cuando el elemento de cierre está cerrado a una tasa de suministro teórica cuando el elemento de cierre está abierto para compensar la pérdida de fuga que se produce en el punto de ajuste de presión relevante. Para llevar a cabo este procedimiento según la invención, el sistema de transporte según la invención dispone de un sistema de conducción con al menos una bomba de desplazamiento positivo y al menos un elemento de cierre, así como un dispositivo medidor de presión que determina la presión real del líquido en el sistema de conducción y un sistema de control que actúa sobre la bomba de desplazamiento positivo en función de la presión real determinada del líquido, incluyendo medios para la determinación de una tasa de transporte de pérdida de la bomba de desplazamiento positivo cuando el elemento de cierre está cerrado para mantener una presión de fluido de punto de ajuste en el sistema de conducción y preferiblemente medios para agregar la tasa de transporte de pérdida a una tasa de transporte establecida de la bomba de desplazamiento positivo cuando el elemento de cierre está abierto.

La invención se basa en el conocimiento de que, al bombear líquidos como plásticos líquidos o componentes plásticos a presión constante, las pérdidas por fugas que se producen en el sistema de conducción dependen esencialmente (solo) del nivel de presión en el sistema y de la viscosidad del líquido y, por tanto, son al menos en gran medida independientes del caudal que se transporta actualmente. Por lo tanto, también ocurren en un sistema de conducción presurizado cuando el elemento de cierre en el sistema de conducción está cerrado, es decir, en momentos en que no se transporta material. El nivel de pérdidas por fugas se puede determinar comparativamente de modo fácil en el estado operativo en el que el material no se transporta, es decir, con el elemento de cierre cerrado, regulando la presión en el sistema de conducción a una presión objetivo constante. Esta presión nominal puede ser, en particular, la presión de suministro que debe prevalecer durante un proceso de dosificación. La presión de referencia en el sistema de conducción se mantiene si la bomba de desplazamiento continúa funcionando con una tasa de transporte (de pérdida) correspondientemente reducida, de modo que las pérdidas debidas a fugas simplemente se compensan. Esta medida garantiza que, cuando se abre el elemento de cierre al comienzo de un nuevo proceso de dosificación, el líquido se alimenta inmediatamente a la unidad de aguas abajo, por ejemplo, un cabezal mezclador, a la presión requerida y, por lo tanto, también a la tasa de transporte correcta. La tasa de transporte de pérdida resultante, es decir, el caudal volumétrico de material por unidad de tiempo que es transportado por la bomba cuando el elemento de cierre se cierra en el sistema y lo deja nuevamente como pérdida de fuga en puntos que pueden no ser verificables en absoluto, puede ser añadida, en un desarrollo posterior particularmente preferido del procedimiento según la invención, como una variable de compensación a la tasa de transporte establecido cuando el elemento de cierre está abierto, por ejemplo, una válvula de entrada abierta en un cabezal mezclador, ya que se puede suponer que la pérdida de fuga por unidad de tiempo también permanece igual durante el transporte del material a través del sistema de conducción, si la presión en el sistema no cambia o no cambia apreciablemente durante el proceso de transporte en comparación con la presión en el sistema cuando la válvula de cierre está cerrada. Los valores de las pérdidas por fuga que se producen realmente para determinar en el estado estacionario del sistema con el elemento de cierre cerrado también pueden tenerse en cuenta con la invención durante el transporte de material, lo que permite un transporte de volumen o cantidad especialmente preciso.

Preferiblemente se utiliza una máquina de desplazamiento rotativo, en particular una bomba de engranajes, como bomba de desplazamiento positivo en la invención. El sistema de conducción presenta preferiblemente un volumen al menos en gran parte constante al menos entre la bomba de desplazamiento positivo y el elemento de cierre.

El procedimiento según la invención también se puede utilizar ventajosamente en el transporte de líquidos tixotrópicos, es decir, líquidos cuya viscosidad en el estado de movimiento (bajo esfuerzo de cizallamiento) es menor que en el estado de reposo. Por ejemplo, algunos componentes de poliol muestran un comportamiento de material tan tixotrópico en el que su viscosidad cae bruscamente bajo cizallamiento y, dependiendo de la duración del tiempo de inactividad o de espera, aumenta de nuevo significativamente. Si los tiempos de espera son de diferente duración, esto puede conducir a diferentes viscosidades iniciales del líquido al comienzo de un proceso de dosificación y, por lo tanto, a desviaciones al iniciar la dosificación.

Para poder compensar este efecto en función de la duración del tiempo de parada, el punto de ajuste de la presión se puede dividir en dos partes en un desarrollo ventajoso del sistema de control según la invención. El punto de ajuste de la presión consta en este caso de una presión básica (por ejemplo, la presión del punto de ajuste durante un proceso de dosificación) más una compensación dependiente del tiempo. Esta compensación se puede implementar como un elemento PT1 clásico de la ingeniería de control, con el que se puede describir muy bien el aumento de la viscosidad en función de la duración del tiempo de inactividad entre dosificaciones.

Si, por ejemplo, una presión (teórica) de 50 bar está presente en el líquido que fluye bajo la influencia del efecto de cizallamiento mientras se transporta un líquido tixotrópico, después de un período de espera más largo durante el cual el líquido no fluye y aumenta su viscosidad, es necesario aumentar brevemente la presión inicial al comienzo de un nuevo proceso de transporte o dosificación para compensar la viscosidad más alta, por ejemplo, a una presión (inicial) de 52 bar. Si el elemento de cierre se abriera a una presión de precarga de solo 50 bar, esto provocaría un ligero retraso en el inicio de la dosificación. Para evitar esto, el valor nominal del control de la presión de reposo se incrementa en función del tiempo hasta una presión nominal inicial aumentada, por ejemplo, 52 bar. La presión nominal inicial se aproxima preferiblemente a un valor máximo logarítmicamente a medida que aumenta el tiempo de parada o espera.

La invención se explica con más detalle a continuación en relación con el ejemplo de realización preferido mostrado en los dibujos. La figura única muestra un sistema de transporte según la invención en un cabezal mezclador dinámico para mezclar componentes plásticos de poliuretano o silicona para la producción de un material de sellado espumoso en un diagrama de flujo.

El sistema 10 de transporte mostrado en el dibujo sirve para dosificar dos componentes plásticos líquidos A, B a un cabezal 11 mezclador, en el que los dos componentes A, B se mezclan por medio de un agitador 12 accionado en una proporción de mezcla definida con precisión y luego pueden descargarse como una mezcla reactiva a través de una salida 13 con un exceso de presión que prevalece en el sistema en comparación con el medio ambiente. Recién cuando la mezcla sale de la salida, se le aplica la presión ambiental, es decir, la presión dentro del cabezal de mezcla es al menos ligeramente superior a la presión ambiente. Con estos sistemas se preparan, por ejemplo, sellos espumosos moldeados directamente en un componente.

Para cada uno de los dos componentes A, B, se prevé un sistema 14 de conducción esencialmente del mismo diseño. Este tiene una bomba 15 de engranajes accionada por motor y un elemento 16 de cierre dispuesto en el cabezal 11 mezclador en forma de válvula conmutable electromagnéticamente con el que se puede abrir o cerrar la entrada para los respectivos componentes A, B en el interior del cabezal mezclador.

Para iniciar un proceso de dosificación, se abren las dos válvulas 16 para que los componentes A, B sean transportados desde sus respectivos contenedores 17 de almacenamiento en la proporción de mezcla deseada al cabezal 11 mezclador por medio de las bombas 15 de engranajes, allí se mezclan entre sí con el agitador 12 manteniendo la presión reinante en el sistema 14 de conducción y luego se descargan a través de la salida 13 como una mezcla de plástico reactiva.

Para compensar las pérdidas por fugas que ocurren en el sistema 14 de conducción debido a fugas que nunca se pueden suponer, por ejemplo, en el área de la bomba 15 y que se muestran en el dibujo esquemático por las flechas en las líneas discontinuas como Qv, los sistemas 14 de conducción están provistos cada uno de un dispositivo 17 de medición de presión que determina la presión del sistema en el sistema 14 de conducción cuando la válvula 16 está cerrada. Esta presión 18 de líquido real se compara en un comparador 19 con un punto 20 de ajuste de presión. Tan pronto como se detecta una caída de presión, es decir, la presión del líquido real cae en comparación con el punto de ajuste de presión, la bomba 15 de engranajes se acciona con una tasa de transporte correspondientemente baja (pérdida) incluso cuando la válvula 16 está cerrada, para transportar exactamente la cantidad en el sistema 14 de conducción que se pierde del sistema debido a la fuga Qv.

Esta tasa de transporte de pérdida, que es proporcionada por la bomba 15 con algunas revoluciones por unidad de tiempo, también se tiene en cuenta cuando el elemento de cierre está abierto durante el proceso de transporte al cabezal mezclador, es decir, la bomba de engranajes se opera para compensar las pérdidas por fugas Qv a una velocidad tal que retira del depósito de pérdidas del componente en cuestión un caudal igual a la suma de las pérdidas por fugas Qv detectadas con la válvula cerrada y la tasa de transporte teórica Qs del componente en cuestión. De esta manera, la pérdida por fugas también se tiene en cuenta al dosificar los componentes al cabezal de mezcla.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la dosificación al menos en gran medida isobárica de componentes plásticos líquidos a un cabezal mezclador, en el que los componentes se dosifican en el cabezal mezclador por medio de un sistema de conducción para líquidos que presenta al menos una bomba de desplazamiento positivo y al menos un elemento de cierre, en donde para compensar las pérdidas por fugas en el sistema de conducción, la presión (18) real del líquido en el sistema (14) de conducción se determina por medio de un dispositivo (17) de medición de presión y, cuando el elemento (16) de cierre está cerrado, se regula a un punto (20) de ajuste de presión accionando la bomba (15) de desplazamiento positivo, y en donde la tasa de transporte de pérdida (Qv) de la bomba (15) de desplazamiento positivo resultante de mantener el punto (20) de ajuste de la presión con el elemento (16) de cierre cerrado se añade a una tasa de transporte teórica (Qs) para compensar la pérdida por fugas que se produce en el punto (20) de ajuste de la presión correspondiente.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como bomba (15) de desplazamiento positivo se utiliza una máquina de desplazamiento rotativo, en particular una bomba de engranajes.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el sistema (14) de conducción al menos entre la bomba (15) de desplazamiento positivo y el elemento cierre (16) de cierre presenta un volumen al menos en gran parte constante.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para compensar un comportamiento de flujo tixotrópico del líquido, el punto (20) de ajuste de presión se incrementa cuando el elemento (16) de cierre está cerrado en comparación con el punto de ajuste de presión durante un proceso de transporte con el elemento de cierre abierto.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el control de subida y/o bajada del punto (20) de ajuste de presión se realiza en función del tiempo a la manera de un elemento PT1.

6. Sistema de transporte para una dosificación al menos en gran medida isobárica de componentes plásticos líquidos a un cabezal (11) mezclador, con un sistema (14) de conducción, que presenta al menos una bomba (15) de desplazamiento positivo y al menos un elemento (16) de cierre que abre o cierra la entrada en el cabezal (11) mezclador, con un dispositivo (17) de medición de presión que determina la presión (18) de líquido real en el sistema (14) de conducción y con un sistema de control que actúa sobre la bomba (15) de desplazamiento positivo en función de la presión de líquido real determinada, incluyendo medios para determinar una tasa de transporte de pérdida (Qv) de la bomba (15) de desplazamiento positivo cuando el elemento (16) de cierre está cerrado para mantener una presión (20) de líquido teórica en el sistema (14) de conducción y medios para agregar la tasa de transporte de pérdida (Qv) a una tasa de transporte teórica (Qs) cuando el elemento de cierre está abierto.