ES2908717T3 - Módulo de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales - Google Patents
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Abstract
Un módulo (13) de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales con al menos una bomba (9a, 9b) dispuesta para bombear aguas residuales fuera de un foso (1) de aguas residuales, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para procesar al menos una variable (h) de nivel indicativa de un nivel de llenado del foso (1) de aguas residuales y al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad indicativa de una capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales, en el que la variable (p%, P%, C%) de capacidad se determina en relación con una capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia determinada estadísticamente, y en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para activar una alarma de intervención solo si se cumplen todas las condiciones siguientes: a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra en o por encima de un umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado, b) la al menos una variable (h) de nivel es creciente, y c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad.
Description
DESCRIPCIÓN
Módulo de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales
Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general a un módulo de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales y a un método para hacer funcionar una estación de bombeo de aguas residuales.
Antecedentes
Los sistemas de recolección de aguas residuales o aguas de alcantarillado para plantas de tratamiento de aguas residuales comprenden, habitualmente, uno o más fosos, pozos o sumideros de aguas residuales para recolectar y amortiguar temporalmente aguas residuales. Habitualmente, las aguas residuales fluyen hacia dichos fosos de manera pasiva bajo el flujo de la gravedad y/o impulsadas activamente a través de una tubería de fuerza. Habitualmente, se instalan una, dos o más bombas en cada foso para bombear las aguas residuales fuera del foso. Si el flujo de entrada de aguas residuales es mayor que el flujo de salida durante un periodo de tiempo determinado, el foso, pozo o sumidero de aguas residuales finalmente terminará desbordándose. Tales desbordamientos deben impedirse en la medida de lo posible para evitar el impacto medioambiental. Por tanto, se conoce activar una alarma de desbordamiento cuando se alcanza un nivel de llenado determinado del foso. Se solicita a los operarios y/o al personal de mantenimiento que intervengan y tomen medidas ante una alarma de desbordamiento de este tipo.
El documento US 8.594.851 B1 describe un sistema de tratamiento de aguas residuales y un método para reducir la potencia utilizada en el funcionamiento de una instalación de tratamiento de aguas residuales. El documento GB 2460301 A describe un método para monitorizar uno o más sumideros con el fin de predecir un estado de desbordamiento. El documento US 2007/0286737 A1 describe un aparato, sistema y método para monitorizar y determinar con mayor precisión el fallo de la bomba. El documento US 2002/0005220 A1 describe una red de sumideros de aguas de alcantarillado que tienen bombas y equipos de detección de nivel que permiten un flujo controlado de aguas de alcantarillado a una instalación de tratamiento central. El documento US 4.369.438 B describe un sistema de alarma de detección de bomba de sumidero para indicar una o más condiciones anómalas en el sitio de la bomba para permitir que se tomen medidas correctivas antes de que se produzcan daños. El documento US 2008/0031752 A1 describe un sistema de control de bomba de sumidero para monitorizar y accionar bombas de CA. El documento US 9.709.431 B1 describe sensores y tecnología de monitorización para una bomba de sumidero.
Un desafío para los sistemas de gestión de alarmas conocidos es tener que manipular una gran cantidad de diferentes alarmas simultáneas entre las que los operarios y/o el personal de mantenimiento deben decidir qué alarma priorizar para intervenir y tomar medidas.
Compendio
Por el contrario, a tales sistemas de gestión de alarmas conocidos, las realizaciones de la presente divulgación activan menos alarmas en total, pero en las que una fracción mayor de alarmas es realmente útil para que los operarios y/o el personal de mantenimiento intervengan y tomen medidas.
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales con al menos una bomba dispuesta para bombear aguas residuales fuera de un foso de aguas residuales, en el que el módulo de gestión de alarmas está configurado para procesar al menos un nivel variable indicativo de un nivel de llenado del foso de aguas residuales y al menos una variable de capacidad indicativa de una capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales, y en el que el módulo de gestión de alarmas está configurado para activar una alarma de intervención solo si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima de un umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad.
La al menos una variable de nivel puede ser, por ejemplo, una altura de llenado h y/o una presión ph hidrostática que es indicativa de un nivel de llenado del foso de aguas residuales. La al menos una variable de capacidad puede ser, por ejemplo, C%=q/qref, es decir, un flujo q de salida medido o estimado dividido entre un flujo qref de salida de referencia. Incluso si la variable de capacidad debe entenderse de hecho como una eficacia, debe señalarse que el término “variable de capacidad” se elige deliberadamente para distinguirlo del término técnico “eficacia” de la(s) bomba(s). Como alternativa a la definición anterior, la al menos una variable de capacidad puede, por ejemplo, definirse como C%=q-qref, es decir, un flujo q de salida medido o estimado que se resta de un flujo qref de salida de referencia.
Alternativa o adicionalmente, la al menos una variable de capacidad puede serp% =
es decir, la raíz cuadrada de un diferencial D p de presión medido en o aguas abajo de la al menos una bomba dividido entre un diferencial D pref de presión de referencia. Una característica de tubería generalmente puede aproximarse mediante un polinomio de segundo orden p = rq2 + p0, en donde r es un parámetro de resistencia de tubería, q es un flujo de salida y p0 una presión de flujo cero. Por tanto, la variable p% de capacidad puede superar el 100% e incluso un umbral de capacidad superior, por ejemplo, el 105 %, cuando una tubería aguas abajo de la(s) bomba(s) se encuentra al menos parcialmente obstruida, es decir, la resistencia r de tubería es mayor que la resistencia r0 de tubería de una tubería limpia, pero la(s) bomba(s) funcionan correctamente. Sin embargo, en el caso de una tubería limpia, la resistencia r de tubería es igual a la resistencia r0 de tubería, de modo que se indica un problema con la(s) bomba(s) cuando la variable p% de capacidad se encuentra por debajo del umbral de capacidad. Como alternativa a la definición anterior, la al menos una variable de capacidad puede definirse, por ejemplo, como p% = D p - Dref, es decir, la diferencia entre un diferencial D p de presión medido en o aguas abajo de la al menos una bomba y un diferencial D pref de presión de referencia.
P -P
0
Alternativa o adicionalmente, la al menos una variable de capacidad puede ser p% = -----------, en donde P es una P ref~ P 0
potencia consumida por al menos una bomba, Po es un consumo de potencia de flujo cero de la al menos una bomba y Pref es un consumo de potencia de referencia de al menos una bomba. La(s) bomba(s) puede(n) ser bomba(s) de velocidad fija o bomba(s) de velocidad controlada. En el caso de bomba(s) de velocidad controlada, la(s) bomba(s) debe(n) funcionar a la velocidad máxima cuando al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima del umbral de nivel de alarma predeterminado. Cuando no se conoce P0, puede aproximarse 0,5 ■ Pref cuando se utiliza el consumo de potencia máximo como consumo de potencia de referencia. Como alternativa a la definición anterior, la al menos una variable de capacidad puede definirse, por ejemplo, como P% = P - Pref, es decir, la diferencia entre una potencia consumida por al menos una bomba y un consumo Pref de potencia de referencia.
El umbral de capacidad puede ser un porcentaje predefinido, por ejemplo, el 95%, o un valor absoluto. El umbral de capacidad puede ajustarse y fijarse por un operario y/o personal de mantenimiento. La tercera condición c) mencionada anteriormente, es decir, si al menos una variable de capacidad se encuentra por debajo del umbral de capacidad o no, minimiza el número de alarmas irrelevantes sin suprimir las alarmas de intervención útiles. Una alarma en cuanto a intervención del operario sería irrelevante, por ejemplo, si se cumplieran las dos primeras condiciones a) y b) mencionadas anteriormente, es decir, que la al menos una variable de nivel se encuentre en o por encima de un umbral de nivel de alarma predeterminado y que la al menos una variable de nivel sea creciente, pero que no se cumpla la tercera condición c) mencionada anteriormente, es decir, que la al menos una variable de capacidad se encuentre en o por encima del umbral de capacidad. En esta situación, por ejemplo, en épocas de fuertes lluvias, el flujo de entrada de aguas residuales en el foso de aguas residuales es mayor de lo que la estación de bombeo de aguas residuales es capaz de bombear a su máxima capacidad. Por tanto, un desbordamiento es inevitable y no hay nada que un operario pueda hacer al respecto. Por tanto, en este caso, no se activa ninguna alarma de intervención. El operario y/o el personal de mantenimiento, que a menudo hacen funcionar una multitud de fosos de aguas residuales, pueden, por tanto, concentrar sus esfuerzos en aquellos fosos en los que realmente se ha activado una alarma de intervención que indica que el operario puede mejorar la situación tomando medidas, tales como cambiar, reparar, intercambiar, limpiar una bomba o una válvula antirretorno y/o limpiar una tubería de flujo de salida.
Opcionalmente, el módulo de gestión de alarmas puede configurarse adicionalmente para activar una advertencia de información si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima del umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
De este modo, el operario simplemente recibe, en una situación tan inútil, una advertencia de información en lugar de una alarma irrelevante cuando se espera que se produzca un desbordamiento inevitable.
Según la presente invención, la variable de capacidad se determina en relación con una capacidad de referencia determinada estadísticamente. La capacidad de referencia puede ser, por ejemplo, un flujo qref de salida de referencia, una presión D pref de referencia y/o un consumo Pref de potencia de referencia, que puede, por ejemplo, determinarse estadísticamente registrando el valor más alto o un valor promedio o típico durante un periodo de tiempo pasado definido de funcionamiento normal sin fallos.
Opcionalmente, el módulo de gestión de alarmas puede configurarse para determinar estadísticamente la capacidad de referencia durante un periodo de tiempo cuando se cumplan todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra por debajo del umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
Estas condiciones indican un periodo de tiempo de funcionamiento normal sin fallos durante el que puede determinarse la capacidad de referencia.
Opcionalmente, la al menos una variable de capacidad puede basarse en
- una variable q de flujo indicativa de un flujo en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales,
- una variable Dp de presión indicativa de una presión en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales, y/o
- una variable P de potencia indicativa de una potencia hidráulica proporcionada por la al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales.
La variable q de flujo puede medirse con un medidor de flujo en o aguas abajo de una salida de la(s) bomba(s) o estimarse en base a un valor de presión o potencia. La variable de capacidad puede ser entonces, por ejemplo, C%=q/qref, es decir, la variable q de flujo medida o estimada dividida entre el flujo qref de salida de referencia. La variable Ap de presión puede ser un diferencial de presión medido por un sensor de presión en o aguas abajo de una salida de la(s) bomba(s), de modo que la variable de capacidad puede ser
, es decir, la raíz cuadrada de un diferencial Ap de presión medido en o aguas abajo de la al menos una bomba dividido entre el diferencial Dpref de presión de referencia. La variable P de potencia puede medirse mediante un sensor y/o basarse en una energía eléctrica, tensión y/o corriente consumida por la(s) bomba(s). La variable de capacidad puede entonces p - p o
definirse como p% = - -------—. El consumo de energía eléctrica de la(s) bomba(s) puede usarse como la variable P P ref~ P 0
de potencia indicativa de la potencia hidráulica proporcionada por la(s) bomba(s) al bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales.
Opcionalmente, el módulo de gestión de alarmas puede configurarse adicionalmente para procesar una pluralidad de variables de capacidad específicas de bomba, siendo cada una de las cuales indicativa de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales. Tales variables de capacidad específicas de bomba para cada una de una pluralidad de bombas permiten monitorizar la capacidad de cada bomba de manera constante, regular o esporádica durante el funcionamiento “normal” cuando la al menos una variable de nivel se encuentra por debajo del umbral de nivel de alarma predeterminado, es decir, la primera condición a) para una alarma de intervención no se cumple, y/o cuando la al menos una variable de nivel no es creciente, es decir, la segunda condición b) para una alarma de intervención no se cumple. Entonces puede advertirse a un operario sobre si la al menos una variable de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad, es decir, la tercera condición c) para una alarma de intervención se cumple. Un operario puede decidir intervenir y tomar medidas para restaurar la capacidad de la estación de bombeo de aguas residuales ante una advertencia de capacidad de este tipo.
Dado que el número de posibles causas de una degradación de la capacidad de la estación de bombeo de aguas residuales aumenta con el número de bombas, es útil proporcionar al operario información sobre localización de problemas para facilitar y acelerar el procedimiento de restauración de la capacidad de la estación de bombeo de aguas residuales. Durante el funcionamiento “normal”, las bombas preferiblemente no funcionan simultáneamente sino por turnos solo una a la vez. El total de horas de funcionamiento de todas las bombas y el desgaste asociado se distribuyen preferiblemente de manera uniforme entre las bombas. Preferiblemente, una segunda, tercera o más bombas solo se activan además de la(s) bomba(s) que ya está(n) funcionando si el nivel de aguas residuales en el foso excede un nivel de conmutación correspondiente (por debajo del umbral de nivel de alarma). De manera análoga, la segunda, tercera o más bombas que están funcionando además de la(s) bomba(s) que ya está(n) en funcionamiento se desactivan nuevamente si el nivel de aguas residuales en el foso cae por debajo del nivel de conmutación correspondiente.
Opcionalmente, el módulo de gestión de alarmas puede configurarse adicionalmente para activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) solo una de las variables de capacidad específicas de bomba se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba asociada,
b) solo una de las variables de capacidad específicas de bomba no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un reflujo a través de la bomba asociada cuando se desactiva, o
c) todas las variables de capacidad específicas de bomba se encuentran por debajo del umbral de capacidad o por encima de un umbral de capacidad superior, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas.
Una vez que se procesa una variable de capacidad específica de bomba Ci%, pi% y/o Pi% para cada bomba i, las variables de capacidad específicas de bomba pueden compararse para añadir información de localización de problemas a una advertencia de capacidad. Por ejemplo, si solo una de las variables de capacidad específicas de bomba se encuentra por debajo del umbral de capacidad, se indica un problema con la bomba asociada. Por otro lado, si solo una de las variables de capacidad específicas de bomba no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, se indica un reflujo a través de dicha bomba, es decir, una válvula antirretorno en la bomba asociada puede tener fugas. Esto significa que la(s) otra(s) bomba(s) está(n) bombeando aguas residuales de vuelta al foso a través de dicha bomba, lo que da como resultado una variable de capacidad específica de bomba degradada para todas las demás bombas. Si todas las variables de capacidad específicas de bomba Ci%, pi% y/o Pi% se encuentran por debajo del umbral de capacidad o, en el caso de pi%, por encima de un umbral de capacidad superior, se indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas. Por tanto, el operario puede cambiar, reparar y/o intercambiar la bomba o válvula antirretorno problemáticas especificadas, o limpiar la tubería en base a la información de localización de problemas en la advertencia de capacidad.
Opcionalmente, el módulo de gestión de alarmas puede configurarse adicionalmente para procesar una pluralidad de pares de una primera variable de capacidad específica de bomba y una segunda variable de capacidad específica de bomba, siendo cada par indicativo de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales, y en el que el módulo de gestión de alarmas está configurado para activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) tanto la primera variable de capacidad específica de bomba como la segunda variable de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba asociada,
b) la primera variable de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica reflujo a través de la bomba asociada cuando se desactiva,
c) las primeras variables de capacidad específicas de bomba de todas las bombas se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y las segundas variables de capacidad específicas de bomba de todas las bombas no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas, o
d) la primera variable de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto una bomba se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y la segunda variable de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto dicha bomba no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas y un problema con dicha bomba.
Por ejemplo, la primera variable de capacidad específica de bomba puede ser pi% y la segunda variable de capacidad específica de bomba puede ser C i% o Pi%. Resulta ventajoso procesar una pluralidad de pares de la primera variable de capacidad específica de bomba y la segunda variable de capacidad específica de bomba con el fin de mejorar la fiabilidad y la elaboración de la información de localización de problemas. Por ejemplo, cuando se procesan tanto la primera variable de capacidad específica de bomba como la segunda variable de capacidad específica de bomba para cada bomba, la información de capacidad redundante para cada bomba es más fiable, porque es menos probable una advertencia de capacidad falsa, por ejemplo, cuando tanto la primera variable de capacidad específica de bomba como la segunda variable de capacidad específica de bomba se encuentran por debajo del umbral de capacidad. Sin embargo, cuando la primera variable de capacidad específica de bomba y la segunda variable de capacidad específica de bomba indican de manera diferente, se le puede proporcionar a una de ellas un mayor peso para indicar un problema. Por ejemplo, cuando las primeras variables pi% de capacidad específicas de bomba de todas las bombas se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior, por ejemplo, el 105 %, pero las segundas variables Ci% o Pi% de capacidad específica de bomba de todas las bombas se encuentran por encima del umbral de capacidad; no obstante, se indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas en base a las pi% ponderadas más altas que Ci% o Pi% en este caso. Además, una obstrucción de tubería y un problema simultáneos con una bomba pueden indicarse en la información de localización de problemas, cuando la primera variable pi% de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto dicha bomba se encuentra por encima de un umbral de capacidad superior, por ejemplo, el 105%, y la segunda variable C i% o Pi% de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto dicha bomba no se encuentran por debajo del umbral de capacidad.
De manera análoga al módulo de gestión de alarmas descrito anteriormente y según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para hacer funcionar una estación de bombeo de aguas residuales con al menos una bomba dispuesta para bombear aguas residuales fuera de un foso de aguas residuales, comprendiendo el método:
- procesar al menos una variable de nivel indicativa del nivel de llenado del foso de aguas residuales y al menos una variable de capacidad indicativa de la capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales, y - activar una alarma de intervención solo si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima de un umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad.
Opcionalmente, el método puede comprender, además:
- activar una advertencia de información si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima del umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
Según la presente invención, la variable de capacidad se determina en relación con una capacidad de referencia determinada estadísticamente.
Opcionalmente, la capacidad de referencia se determina estadísticamente durante un periodo de tiempo en el que se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra por debajo del umbral de nivel de alarma predeterminado, b) la al menos una variable de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
Opcionalmente, la al menos una variable de capacidad puede basarse en
- una variable de flujo indicativa de un flujo en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales,
- una variable de presión indicativa de una presión en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales, y/o
- una variable de potencia indicativa de una potencia hidráulica proporcionada por al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales.
Opcionalmente, la al menos una variable de capacidad puede basarse en al menos una señal de presión o señal de flujo proporcionada por al menos un sensor de presión o sensor de flujo, respectivamente, en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba.
Opcionalmente, la al menos una variable de capacidad puede basarse en una variable eléctrica, tal como la potencia, la tensión y/o la corriente, consumidas por la al menos una bomba.
Opcionalmente, la al menos una variable de capacidad puede basarse en una relación entre una presión real en o aguas abajo de una salida de al menos una bomba cuando bombea aguas residuales fuera del foso de aguas residuales y una presión de referencia determinada durante un periodo de tiempo cuando se cumplen las siguientes condiciones:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra por debajo del umbral de nivel de alarma predeterminado, b) la al menos una variable de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
Opcionalmente, el método puede comprender, además:
- procesar una pluralidad de variables de capacidad específicas de bomba, siendo cada una de las cuales indicativa de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales.
Opcionalmente, el método puede comprender, además:
- activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) solo una de las variables de capacidad específicas de bomba se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba asociada,
b) solo una de las variables de capacidad específicas de bomba no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un reflujo a través de la bomba asociada cuando se desactiva, o
c) todas las variables de capacidad específicas de bomba se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas.
Opcionalmente, el método puede comprender, además:
- procesar una pluralidad de pares de una primera variable de capacidad específica de bomba y una segunda variable de capacidad específica de bomba, siendo cada par indicativo de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales, y - activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) tanto la primera variable de capacidad específica de bomba como la segunda variable de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba asociada,
b) la primera variable de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema aguas abajo de la bomba asociada, c) las primeras variables de capacidad específicas de bomba de todas las bombas se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y las segundas variables de capacidad específicas de bomba de todas las bombas no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas, o
d) la primera variable de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto una bomba se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y la segunda variable de capacidad específica de bomba de todas las bombas excepto dicha bomba no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas y un problema con dicha bomba. El módulo de gestión de alarmas descrito anteriormente y/o algunas o todas las etapas del método descrito anteriormente pueden implementarse en forma de código de software compilado o no compilado que se almacena en un soporte legible por ordenador con instrucciones para ejecutar el método. Alternativa o adicionalmente, algunos o todas las etapas del método pueden ejecutarse mediante software en un sistema basado en la nube, en particular, el módulo de gestión de alarmas puede implementarse parcial o totalmente en un ordenador y/o en un sistema basado en la nube.
Compendio de los dibujos
Ahora se describirán realizaciones de la presente invención a modo de ejemplo con referencia a las siguientes figuras, en las que:
La figura 1 muestra una vista en sección transversal esquemática de un foso de aguas residuales de una estación de bombeo de aguas residuales con una bomba, en el que la estación de bombeo de aguas residuales está conectada con un ejemplo del módulo de gestión de alarmas según la presente invención;
La figura 2 muestra una vista en sección transversal esquemática de un foso de aguas residuales de una estación de bombeo de aguas residuales con dos bombas, en el que la estación de bombeo de aguas residuales está conectada con un ejemplo del módulo de gestión de alarmas según la presente invención;
La figura 3 muestra una vista esquemática de una cadena de estaciones de bombeo de aguas residuales, en la que cada estación de bombeo de aguas residuales está conectada con un ejemplo del módulo de gestión de alarmas según la presente invención;
La figura 4 muestra un diagrama esquemático de una variable de nivel y diferentes variables de capacidad a lo largo del tiempo durante el funcionamiento normal de una estación de bombeo de aguas residuales con dos bombas, en el que la estación de bombeo de aguas residuales está conectada con un ejemplo del módulo de gestión de alarmas de la presente invención y/u operado según un ejemplo del método de la presente invención;
La figura 5 muestra un diagrama esquemático de una variable de nivel y diferentes variables de capacidad a lo largo del tiempo durante una situación inútil de una estación de bombeo de aguas residuales con dos bombas, en el que la
estación de bombeo de aguas residuales está conectada con un ejemplo del módulo de gestión de alarmas de la presente invención y/u operado según un ejemplo del método de la presente invención;
La figura 6 muestra un diagrama esquemático de una variable de nivel y diferentes variables de capacidad a lo largo del tiempo en una primera situación, en el que se activa una alarma de intervención mediante un ejemplo del módulo de gestión de alarmas y/o el método según la presente invención;
La figura 7 muestra un diagrama esquemático de una variable de nivel y diferentes variables de capacidad a lo largo del tiempo en una segunda situación, en el que se activa una alarma de intervención mediante un ejemplo del módulo de gestión de alarmas y/o el método según la presente invención;
La figura 8 muestra un diagrama esquemático de una variable de nivel y diferentes variables de capacidad a lo largo del tiempo para tres situaciones diferentes, en el que se activa una alarma de intervención mediante un ejemplo del módulo de gestión de alarmas y/o el método según la presente invención; y
La figura 8 muestra un diagrama esquemático de las etapas de un ejemplo del método según la presente invención.
Descripción detallada
La figura 1 muestra un foso 1 de aguas residuales de una estación de bombeo de aguas residuales. El foso 1 de aguas residuales tiene una determinada altura H y puede llenarse a través de un orificio 3 de entrada. El nivel actual de aguas residuales se indica con h y puede monitorizarse de manera continua o regular por medio de un sensor 5 de nivel, por ejemplo, un sensor de presión hidrostática en el fondo del foso 1 de aguas residuales y/o un medidor de distancia ultrasónico para determinar la posición de superficie de las aguas residuales en el foso 1 mediante la detección de ondas ultrasónicas que se reflejan por la superficie de las aguas residuales. Alternativa o adicionalmente, el foso 1 de aguas residuales puede estar equipado con uno o más sensores fotoeléctricos u otro tipo de sensores en uno o más niveles predefinidos para indicar simplemente si las aguas residuales han alcanzado o no el nivel predefinido respectivo.
La estación de bombeo de aguas residuales comprende además un orificio 7 de salida cerca del fondo del foso 1 de aguas residuales, en el que el orificio 7 de salida está en conexión de fluidos con una bomba 9a para bombear aguas residuales fuera del foso de aguas residuales al interior de una cañería 11 a presión. En caso de que la bomba 9a esté sumergida en el foso 1 de aguas residuales, una entrada de la bomba 9a puede ser el orificio 7 de salida. La bomba 9a puede disponerse, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, fuera del foso 1 de aguas residuales o sumergida en el fondo del foso 1 de aguas residuales en forma de bomba sumergible.
Un módulo 13 de gestión de alarmas está conectado por señal con el sensor 5 de nivel para recibir una señal de nivel indicativa de un nivel de llenado del foso 1 de aguas residuales a través de una conexión 15 de señal por cable o inalámbrica. El módulo 13 de gestión de alarmas está configurado para procesar la señal de nivel como una variable h de nivel con el fin de monitorizar si la variable h de nivel se encuentra en o por encima de un umbral hm de nivel de alarma predeterminado.
Las figuras 1 y 2 muestran tres opciones para conexiones de señal adicionales del módulo 13 de gestión de alarmas, pudiendo implementarse cualquiera de las cuales de manera individual o en combinación con una o dos de las otras opciones. La primera opción es una conexión 17 de señal por cable o inalámbrica con un sensor 19 de presión en o aguas abajo de la bomba 9a. La segunda opción es una conexión 21 de señal por cable o inalámbrica con electrónica de potencia de la bomba 9a o un sensor de potencia en la bomba 9a. La tercera opción es una conexión 23 de señal por cable o inalámbrica con un medidor 25 de flujo en o aguas abajo de la bomba 9a. Las conexiones 15, 17, 21, 23 de señal pueden ser canales de comunicación independientes o combinados en un canal o bus de comunicación común. El módulo 13 de gestión de alarmas está configurado para recibir una señal de presión, de potencia y/o de flujo respectiva a través de las conexiones 17, 21,23 de señal y para procesar una variable de capacidad respectiva, que es indicativa de una capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales.
La primera opción de usar una señal de presión de un sensor 19 de presión en o aguas abajo de la bomba 9a le da al módulo 13 de gestión de alarmas la oportunidad de procesar una variable de capacidad definida como p% =
es decir, la raíz cuadrada de un diferencial Dp de presión medido en o aguas abajo de la al menos
una bomba dividido entre un diferencial Dpref de presión de referencia. El diferencial Dp de presión puede ser Dp=p-p0, es decir, un valor p de presión medido menos un valor p0 de presión de flujo cero medido.
La segunda opción de usar una señal de potencia de la electrónica de potencia de la bomba o un sensor de potencia en la bomba 9a le da al módulo 13 de gestión de alarmas la oportunidad de procesar una variable de capacidad P -P n
definida como p% = en donde P es una potencia consumida por al menos una bomba, P0 es un consumo P ref~ P 0
de potencia de flujo cero de la al menos una bomba y Pref es un consumo de potencia de referencia de la al menos una bomba. La(s) bomba(s) puede(n) ser bomba(s) de velocidad fija o bomba(s) de velocidad controlada. En el caso
de bomba(s) de velocidad fija, la(s) bomba(s) debe(n) funcionar a la velocidad máxima cuando la al menos una variable de nivel se encuentra en o por encima del umbral de nivel de alarma predeterminado. Cuando no se conoce P0, puede aproximarse mediante 0,5 ■ Pref cuando se utiliza el consumo de potencia máximo como consumo de potencia de referencia.
La tercera opción de recibir una señal de flujo desde un medidor 25 de flujo puede usarse para procesar una variable de capacidad que se define como C%=q/qref, es decir, el flujo q de salida medido dividido entre un flujo qref de salida de referencia. Sin embargo, dado que el medidor 25 de flujo puede ser bastante costoso y puede requerir un mantenimiento regular, puede preferirse estimar el flujo q de salida. Por ejemplo, el flujo q puede estimarse mediante Áq A.2
q ~ s — _|_ s ~ A p S ~ P + staco, en donde s es el número de bombas en funcionamiento, co es la velocidad de la
bomba, D p es el diferencial de presión medido, P es el consumo de potencia de la(s) bomba(s) en funcionamiento y I 0 , l i , I 2 y I 3 son parámetros de la bomba que pueden conocerse por parte del fabricante de la bomba o determinarse mediante calibración.
En cualquiera de las tres opciones anteriores para la variable de capacidad, la variable de capacidad puede determinarse en relación con una capacidad de referencia predeterminada o determinada estadísticamente. La capacidad de referencia puede ser, por ejemplo, un flujo qref de salida de referencia, una presión D pref de referencia y/o un consumo Pref de potencia de referencia, respectivamente, que pueden determinarse, por ejemplo, estadísticamente registrando el valor más alto o un valor promedio o típico durante un periodo de tiempo pasado definido de operación normal sin fallos. Alternativa o adicionalmente, el flujo qref de salida de referencia, la presión D pref de referencia y/o el consumo Pref de potencia de referencia pueden ser un valor nominal fijo basado en el diseño de la estación de bombeo de aguas residuales y/o su(s) bomba(s).
El módulo 13 de gestión de alarmas está configurado para activar una alarma de intervención basándose tanto en la variable de nivel como en la al menos una variable de capacidad para emitir la alarma de intervención en un dispositivo 27 de salida. El dispositivo 27 de salida puede ser un elemento de visualización y/o un altavoz en un dispositivo móvil o estacionario para que un operario perciba una señal visual y/o acústica como la alarma de intervención. El módulo 13 de gestión de alarmas solo activa una alarma de intervención si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable h de nivel se encuentra en o por encima de un umbral D de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable h de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable p%, P% y/o C% de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%.
Por tanto, una alarma de intervención no se activa si solo se cumplen las dos primeras condiciones a) y b), pero no la tercera condición c). En caso de un desbordamiento inevitable debido a un flujo de entrada de aguas residuales tan grande que la estación de bombeo de aguas residuales no puede gestionar, puede activarse una advertencia de información. Puede informarse al operario sobre esta situación, pero no pedirle que intervenga, porque la variable de capacidad es alta e indica que un operario no puede mejorar significativamente la situación interviniendo de todos modos.
La figura 3 muestra una cadena de estaciones de bombeo de aguas residuales conectadas por cañerías 11 de presión respectivas a través de las que una estación de bombeo de aguas residuales de nivel inferior puede bombear aguas residuales a la siguiente estación de bombeo de aguas residuales de nivel superior en contra de la gravedad. Como cada una de las estaciones de bombeo de aguas residuales se monitoriza mediante el módulo 13 de gestión de alarmas, lo más probable es que, por ejemplo, en momentos de fuertes lluvias, que todas las estaciones de bombeo de aguas residuales mostraran simultáneamente una situación de alarma si el módulo 13 de gestión de alarmas no estuviera monitorizando la al menos una variable p%, P% y/o C% de capacidad para distinguir entre una alarma de intervención y una advertencia de información. El módulo 13 de gestión de alarmas solo activa una alarma de intervención para aquellas estaciones de bombeo de aguas residuales para las que una variable p%, P% y/o C% de baja capacidad indica que el operario puede mejorar la situación interviniendo.
La figura 4 muestra cuatro diagramas de la variable h de nivel y, según las tres opciones para la variable de capacidad, la presión p, el consumo P de potencia y/o el flujo q medido o estimado en el tiempo t durante los periodos A, B, C, D, ..., K y L de tiempo de ciclos de bomba normales sin fallos del sistema de dos bombas tal como se muestra en la figura 2. La figura 4 indica cuatro umbrales para la variable h de nivel mediante líneas de puntos horizontales, es decir, un umbral h0 de nivel de parada, un primer umbral hn de nivel de inicio, un segundo umbral h2 de nivel de inicio y un umbral hm de nivel de alarma.
Durante el primer periodo A de tiempo que se muestra en la figura 4, el nivel de aguas residuales aumenta entre el umbral h0 de nivel de parada y el primer umbral hn de nivel de inicio. Ninguna bomba está funcionando en este momento. De modo que no hay flujo p de salida ni consumo P de potencia. La presión p es igual a una presión p0 de flujo cero, es decir, el diferencial de presión D p=p-p0 es cero.
Una vez que el nivel de aguas residuales alcanza el primer umbral hi de nivel de inicio, la primera bomba 9a de las dos bombas 9a, 9b se inicia en el segundo periodo B de tiempo para accionar un flujo q de salida con un consumo p de potencia que genera una presión p. El flujo q de salida es mayor que el flujo de entrada al interior del foso 1 de aguas residuales y la variable h de nivel cae. Debe observarse que hacer funcionar solo una de las dos bombas de la estación de bombeo de aguas residuales significa que la estación de bombeo de aguas residuales está funcionando / Ap i r q 2 P - P Q a la mitad o menos de su capacidad. Las variables de capacidad n % = — = -----r , P % -------------- y/o F y¡A Pref ^ r üqT]f r / ° Pr e f - P0 ’ C % = q /q re f se encuentran, por tanto, muy por debajo del 100%. Obviamente, el funcionamiento a esta baja capacidad pretende un ahorro de potencia, ya que no se necesita una mayor capacidad. En el caso de bombas de velocidad controlada como alternativa, ambas bombas pueden funcionar a la mitad de la velocidad, por ejemplo. No hay situación de alarma ya que la variable de nivel ni supera el umbral hm de nivel de alarma (condición a)) ni aumenta (condición b)). La primera bomba 9a se detiene cuando la variable de nivel cae por debajo del umbral h0 de nivel de parada para evitar que la bomba 9a funcione en seco.
Durante el tercer periodo C de tiempo, el flujo de entrada es mayor que durante el primer periodo A de tiempo. Una vez que el nivel de aguas residuales alcanza nuevamente el primer umbral hn de nivel de inicio, la segunda bomba 9b de las dos bombas 9a, 9b se inicia en el cuarto periodo D de tiempo para accionar un flujo q de salida con un consumo P de potencia que genera una presión p. Las bombas pueden hacerse funcionar en orden alterno para distribuir de manera uniforme las horas de funcionamiento y el desgaste correspondiente entre las bombas. Esta vez, sin embargo, el flujo q de salida sigue siendo menor que el flujo de entrada al interior del foso 1 de aguas residuales, de modo que la variable h de nivel sigue aumentando durante el cuarto periodo D de tiempo.
Una vez que el nivel de aguas residuales alcanza el segundo umbral h2 de nivel de inicio, la primera bomba 9a se pone en marcha en el quinto periodo E de tiempo además de la segunda bomba 9b que ya está en funcionamiento. La estación de bombeo de aguas residuales ahora está funcionando a su máxima capacidad con todas las bombas p - p o
disponibles. Las variables de capacidad P% = o-------7T y/o C%=q/qref se encuentran, por
tanto, próximas al 100%. El flujo de salida cercano a qref, que es preferiblemente un flujo de salida máximo, generado conjuntamente por ambas bombas 9a, 9b al consumo Pref de potencia de referencia, es más alto que el flujo de entrada, lo que da como resultado una caída del nivel h de aguas residuales durante el quinto periodo E de tiempo. Ambas bombas 9a, 9b se detienen cuando la variable de nivel cae por debajo del umbral hü de nivel de parada con el fin de impedir que las bombas 9a, 9b funcionen en seco.
Durante los siguientes periodos F, G y H de tiempo, la situación es la misma que durante los periodos C, D y E de tiempo con el mismo flujo de entrada y la única diferencia de que la primera bomba 9a se inicia en el periodo G de tiempo y la segunda bomba 9b se une durante el periodo H de tiempo.
Durante el periodo I de tiempo, el flujo de entrada cae al nivel que tenía durante el primer periodo A de tiempo. Por tanto, durante los periodos J, K y L de tiempo, solo una de las bombas 9a, 9b es suficiente para bajar el nivel h de aguas residuales al umbral hm de nivel de parada.
Los periodos E y H de tiempo, cuando la estación de bombeo de aguas residuales funciona sin fallos a su máxima capacidad, pueden utilizarse para determinar estadísticamente el flujo q ref de salida de referencia, la presión Dpref de referencia y/o el consumo Pref de potencia de referencia. Por ejemplo, los valores más altos entre diversos ciclos de bomba sin fallos a capacidad máxima pueden registrarse como valores de referencia respectivos. Las siguientes condiciones se cumplen durante los periodos E y H de tiempo:
a) la variable h de nivel se encuentra por debajo del umbral hm de nivel de alarma predeterminado,
b) la variable h de nivel no es creciente, y
P - P o
c) las variables de capacidad P%
del umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%.
La figura 5 muestra una situación en la que la variable h de nivel se encuentra por encima del umbral hm de nivel de alarma durante los periodos F y G de tiempo. Desde el periodo E de tiempo, la variable h de nivel se encuentra por encima del umbral h2 de nivel, de modo que ambas bombas 9a, 9b están funcionando a su máxima capacidad durante los periodos E, F, G y H de tiempo tratando de reducir el nivel h de aguas residuales. Sin embargo, el flujo de entrada es tan alto que la capacidad máxima de la estación de bombeo de aguas residuales no es suficiente para impedir que la variable h de nivel se eleve por encima del umbral hm de nivel de alarma. En los periodos G y H de tiempo, el flujo de entrada se ha reducido de manera que las bombas 9a, 9b pueden reducir el nivel h de aguas residuales por debajo del umbral hm de nivel de alarma nuevamente. Es importante observar que el módulo 13 de gestión de alarmas no activa ninguna alarma de intervención durante los periodos F y G de tiempo. Las variables de capacidad
y/o C%=q/qref se encuentran en o por encima del umbral de capacidad, por
ejemplo, el 95% durante los periodos E, F, G y H de tiempo. La estación de bombeo de aguas residuales funciona como un foso y un operario no podría mejorar la situación interviniendo.
Una situación de flujo de entrada similar a la de la figura 5 se presenta en la figura 6. Sin embargo, puede observarse a partir del periodo D de tiempo, durante el que solo está funcionando la segunda bomba 9b, que algo no es correcto en relación con la segunda bomba 9b. Si se asume que ambas bombas 9a, 9b son idénticas y, por tanto, que deberían funcionar de manera similar, el valor p de presión más bajo, el valor P de potencia más bajo y/o el valor q de flujo más bajo en comparación con el periodo B de tiempo, durante el que solo estaba funcionando la primera bomba 9a, es llamativo. Como resultado, cuando ambas bombas funcionan durante los periodos E, F, G y H de tiempo con el fin de
reducir el nivel h de aguas residuales, las variables de capacidad
y/o
C%=q/qref se encuentran por debajo del umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%. Por tanto, se activa una alarma de intervención durante el periodo F de tiempo. La alarma se desactiva en el periodo G de tiempo ya que el nivel h de aguas residuales ya no aumenta.
Tal como se describió anteriormente, la alarma de intervención estaba prevista en el periodo D de tiempo, cuando se indicó una baja capacidad de la segunda bomba. Por tanto, las variables de capacidad específicas de bomba, r« i p¡ - 0,5 • P0
Pi%
' r 0 Iref P¡% = 7T ' ^— ’ 5------rr?— y/o C¡%=q¡/(0,5 ■ qref) se procesan para cada bomba i 1 U *ref U '~> ' * 0
durante los periodos B y D de tiempo con el fin de activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas durante el periodo D de tiempo. En este caso, la información de localización de problemas indica un problema con la segunda bomba 9b. Por tanto, un operario puede intervenir rápidamente en la segunda bomba 9b antes o cuando se activa la alarma de intervención.
En la figura 7, las variables de capacidad específicas de bomba 
p,
- 0,5 •
p,
P i % = i 0,5 ■ PTef- 0,5 • P0 y/o Ci%=qi/(0,5 ■ qref) para ambas bombas se encuentran por debajo del umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%. Como resultado, cuando ambas bombas funcionan durante los periodos E, F, G y H
de tiempo para reducir el nivel h de aguas residuales, las variables de capacidad p% 
P- Pn
P% y/o C%=q/qref se encuentran por debajo del umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%. Por tanto, se ref-activa una alarma de intervención durante el periodo F de tiempo. La alarma se desactiva en el periodo G de tiempo ya que el nivel h de aguas residuales ya no aumenta. Al igual que en la figura 6, la alarma de intervención de la figura 7 se preveía en los periodos B y D de tiempo, cuando se indicaba una baja capacidad para ambas bombas. En este caso, la información de localización de problemas indica una obstrucción de tubería aguas abajo de ambas bombas. Por tanto, un operario puede limpiar rápidamente la tubería aguas abajo de ambas bombas antes o cuando se activa la alarma de intervención.
La figura 8 muestra que puede resultar ventajoso procesar más de una variable de capacidad. Esto no solo se debe a que la redundancia puede reducir errores, sino también a la obtención de información adicional sobre el motivo de una situación problemática. La figura 8 muestra las tres situaciones diferentes I, II y III con un desarrollo similar del nivel h de aguas residuales a lo largo del tiempo, pero con diferentes desarrollos de las variables de capacidad. La primera situación I viene provocada por una obstrucción en una de las bombas. La segunda situación II viene provocada por una fuga que fluye de nuevo al interior del foso 1 de aguas residuales. La tercera situación III viene provocada por una obstrucción de la tubería aguas abajo de ambas bombas.
La variable de capacidad C%=q/qref se encuentra en las tres situaciones I, II y III por debajo de un umbral de capacidad del 95%. De modo que, en las tres situaciones I, II y III, el módulo 13 de gestión de alarmas activaría, en base a la variable de capacidad C%=q/qref, una alarma durante el periodo de tiempo en que el nivel h de aguas residuales se encuentre por encima del umbral hm de nivel de alarma y siga subiendo.
rq Sin embargo, si el módulo 13 de gestión de alarmas procesara la variable de capacidad p% 
T Por r 0<lref sí sola, mostraría p% > 105% en la tercera situación III de obstrucción de tubería aguas abajo de ambas bombas. De modo que cuando se procesa un par de variables de capacidad [C%, p%], puede activarse la alarma y puede activarse
una advertencia de capacidad con información de localización de problemas que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de ambas bombas.
p - p o De manera similar, si el módulo 13 de gestión de alarmas procesara la variable de capacidad P% = „-------írpo r sí 1 ref ~ 10 sola, mostraría P% > 105% en la segunda situación II de una fuga que fluye de vuelta al interior del foso 1. De modo que cuando se procesa un par de variables de capacidad [C%, P%], puede activarse la alarma de intervención y puede activarse una advertencia de capacidad con información de localización de problemas que indica una fuga que fluye de vuelta al interior del foso 1.
De manera análoga, la primera situación I de un problema con una de las bombas puede identificarse procesando un par de variables de capacidad [p%, P%]. Preferiblemente, pueden procesarse pares de variables de capacidad específicas de bomba [Ci%, pi%], [Ci%, Pi%] y/o [pi%, Pi%] para identificar cuál de las bombas puede ser la causa de un problema.
La figura 9 ilustra un ejemplo de etapas del método para la manipulación de alarmas en la estación de bombeo de aguas residuales. En una primera etapa 901, los valores Cref, pref y/o Pref de capacidad de referencia pueden determinarse estadísticamente durante el funcionamiento sin fallos de la estación de bombeo de aguas residuales. En una segunda etapa 903, puede procesarse al menos una variable h de nivel indicativa de un nivel de llenado del foso
de aguas residuales y al menos una variable de capacidad P o%/ - — J ab.., — P ~ Pn
L „ y/o C%=q/qref. La 1 *]r oilre 2f ’ , 1 P% / u P ref ~ P<¡
etapa 903 de procesar la variable de nivel y capacidad puede realizarse antes o durante la etapa 901 de determinar los valores de capacidad de referencia. En este caso, los valores de capacidad de referencia predeterminados pueden usarse para comenzar el procesamiento de las variables de capacidad. En la siguiente etapa 905, se comprueba si se cumplen todas las siguientes condiciones:
a) la al menos una variable h de nivel se encuentra en o por encima de un umbral hm de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable h de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad
y/o C%=q/qref se encuentra por
debajo de un umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%
Si se cumplen todas las condiciones de la etapa 905, se activa una alarma de intervención en la etapa 907. Si no se cumplen todas las condiciones de la etapa 905, puede seguir una comprobación 909 adicional, en la que se comprueba si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable h de nivel se encuentra en o por encima de un umbral hm de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable h de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad P% 
encuentra en o por encima del umbral de capacidad, por ejemplo, el 95%.
Si se cumplen todas las condiciones de la etapa 909, se activa una advertencia de información en la etapa 911. Esto significa que es probable que se produzca un desbordamiento inevitable y que la intervención de un operario sería inútil. Si no se cumplen todas las condiciones de la etapa 909, puede seguir una comprobación 913 adicional, en la que se comprueba si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable de nivel se encuentra por debajo del umbral de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
Si se cumplen todas las condiciones de la etapa 913, la estación de bombeo de aguas residuales funciona correctamente sin ninguna indicación de fallo, de modo que la primera etapa 901 de determinar los valores de capacidad de referencia puede realizarse de nuevo.
Cuando, en la descripción anterior, se mencionan números enteros o elementos que tienen equivalentes conocidos, obvios o previsibles, entonces tales equivalentes se incorporan al presente documento como si se establecieran
individualmente. Debe hacerse referencia a las reivindicaciones para determinar el verdadero alcance de la presente invención. El lector también apreciará que los números enteros o las características de la divulgación que se describen como opcionales, preferibles, ventajosos, convenientes o similares son opcionales y no limitan el alcance de las reivindicaciones independientes.
Las realizaciones anteriores deben entenderse como ejemplos ilustrativos de la invención. Debe entenderse que cualquier característica descrita en relación con cualquier realización puede usarse de manera individual o en combinación con otras características descritas, y también puede usarse en combinación con una o más características de cualquier otra de las realizaciones, o cualquier combinación de cualquier otra de las realizaciones. Si bien se ha mostrado y descrito al menos una realización a modo de ejemplo, debe entenderse que resultan evidentes otras modificaciones, sustituciones y alternativas para un experto en la técnica y pueden cambiarse sin alejarse del alcance del contenido descrito en el presente documento, y esta solicitud está destinada a incluir cualquier adaptación o variación de las realizaciones específicas comentadas en el presente documento.
Además, “que comprende” no excluye otros elementos o etapas, y “un” o “una” no excluye un número en plural. Además, las características o etapas que se han descrito con referencia a una de las realizaciones a modo de ejemplo anteriores también pueden usarse en combinación con otras características o etapas de otras realizaciones a modo de ejemplo descritas anteriormente. Las etapas del método pueden aplicarse en cualquier orden o en paralelo o pueden constituir una parte o una versión más detallada de otra etapa del método. Debe entenderse que deben incorporarse dentro del alcance de la patente garantizado en la presente memoria todas aquellas modificaciones que de manera razonable y apropiada se encuentren dentro del alcance de contribución a la técnica. Tales modificaciones, sustituciones y alternativas pueden llevarse a cabo sin apartarse del alcance de la invención, que se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
Lista de números de referencias:
I foso de aguas residuales
3 orificio de entrada
5 sensor de nivel
7 orificio de salida
9a,b bomba(s)
I I cañería de presión
13 módulo de gestión de alarmas
15 conexión de señal entre el sensor de nivel y el módulo de gestión de alarmas
17 conexión de señal entre el sensor de presión y el módulo de gestión de alarmas
19 sensor de presión
21 conexión de señal entre la(s) bomba(s) y el módulo de gestión de alarmas
23 conexión de señal entre el sensor de flujo y el módulo de gestión de alarmas
25 sensor de flujo
27 dispositivo de salida
901 determinación de capacidades de referencia
903 procesamiento de variables de nivel y de capacidad
905 comprobación de condiciones para la alarma de intervención
907 activación de la alarma de intervención
909 comprobación de condiciones para advertencia de información
911 activación de advertencia de información
913 comprobación de condiciones para determinar las capacidades de referencia
p% variable de capacidad en base a presión
P% variable de capacidad en base a consumo de potencia de la(s) bomba(s)
C% variable de capacidad en base a flujo
Pref capacidad de referencia en base a presión
Pref capacidad de referencia en base a consumo de potencia de la(s) bomba(s)
Cref capacidad de referencia en base a flujo
pi% variable de capacidad específica de bomba en base a presión
Pi% variable de capacidad específica de bomba en base a consumo de potencia de la(s) bomba(s) Ci% variable de capacidad específica de bomba en base a flujo
h variable de nivel de aguas residuales
h0 umbral de nivel de parada
hn primer umbral de nivel de inicio
h2 segundo umbral de nivel de inicio
hm umbral de nivel de alarma
H altura del foso de aguas residuales
Claims (20)
1. Un módulo (13) de gestión de alarmas para una estación de bombeo de aguas residuales con al menos una bomba (9a, 9b) dispuesta para bombear aguas residuales fuera de un foso (1) de aguas residuales, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para procesar al menos una variable (h) de nivel indicativa de un nivel de llenado del foso (1) de aguas residuales y al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad indicativa de una capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales, en el que la variable (p%, P%, C%) de capacidad se determina en relación con una capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia determinada estadísticamente, y en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para activar una alarma de intervención solo si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra en o por encima de un umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad.
2. El módulo (13) de gestión de alarmas según la reivindicación 1, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado además para activar una advertencia de información si se cumplen todas las condiciones siguientes: a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra en o por encima del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
3. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para determinar estadísticamente la capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia durante un periodo de tiempo en el que se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra por debajo del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
4. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en
- una variable (q) de flujo indicativa de un flujo en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales,
- una variable (p) de presión indicativa de una presión en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales, y/o
- una variable (P) de potencia indicativa de una potencia hidráulica proporcionada por la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales.
5. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en al menos una señal (p) de presión o señal (q) de flujo proporcionada por al menos un sensor (19) de presión o sensor (25) de flujo, respectivamente, en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b).
6. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en una variable eléctrica, tal como potencia, tensión y/o corriente, consumida por la al menos una bomba (9a, 9b).
7. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en una relación entre una presión (p) real en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales y una presión (pref) de referencia determinada durante un periodo de tiempo en el que se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra por debajo del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
8. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado además para procesar una pluralidad de variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba, siendo cada una de las cuales indicativa de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas (9a, 9b) dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales.
9. El módulo (13) de gestión de alarmas según la reivindicación 8, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado además para activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) solo una de las variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba (9a, 9b) asociada,
b) solo una de las variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un reflujo a través de la bomba (9a, 9b) asociada cuando se desactiva, o
c) todas las variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba se encuentran por debajo del umbral de capacidad o por encima de un umbral de capacidad superior, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b).
10. El módulo (13) de gestión de alarmas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado además para procesar una pluralidad de pares ([Ci%, pi%], [Ci%, Pi%], [pi%, Pi%]) de una primera variable de capacidad específica de bomba y una segunda variable de capacidad específica de bomba, siendo cada par ([Ci%, pi%], [Ci%, Pi%], [pi%, Pi%]) indicativo de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas (9a, 9b) dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales, y en el que el módulo (13) de gestión de alarmas está configurado para activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) tanto la primera variable (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específica de bomba como la segunda variable (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas (9a, 9b) se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba (9a, 9b) asociada,
b) la primera variable (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas (9a, 9b) no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica reflujo a través de la bomba (9a, 9b) asociada cuando se desactiva,
c) las primeras variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba de todas las bombas (9a, 9b) se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y las segundas variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba de todas las bombas (9a, 9b) no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b), o
d) la primera variable (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específica de bomba de todas las bombas (9a, 9b) excepto una bomba (9a, 9b) se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y la segunda variable (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específica de bomba de todas las bombas (9a, 9b) excepto dicha bomba (9a, 9b) no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b) y un problema con dicha bomba (9a, 9b).
11. Un método para hacer funcionar una estación de bombeo de aguas residuales con al menos una bomba (9a, 9b) dispuesta para bombear aguas residuales fuera de un foso (1) de aguas residuales, comprendiendo el método:
- determinar (901) estadísticamente una capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia,
- determinar al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad indicativa de una capacidad de bombeo de la estación de bombeo de aguas residuales en relación con la capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia,
- procesar (903) al menos una variable (h) de nivel indicativa de un nivel de llenado del foso (1) de aguas residuales y la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad, y
- activar (907) una alarma de intervención solo si se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra en o por encima de un umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra por debajo de un umbral de capacidad.
12. El método según la reivindicación 11, que comprende, además:
- activar (911) una advertencia de información si se cumplen todas las condiciones siguientes: a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra en o por encima del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
13. El método según la reivindicación 11 o 12, en el que la capacidad (pref, Pref, Cref) de referencia se determina (901) estadísticamente durante un periodo de tiempo en el que se cumplen todas las condiciones siguientes:
a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra por debajo del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
14. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la al menos una variable de capacidad se basa en
- una variable (q) de flujo indicativa de un flujo en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales,
- una variable (p) de presión indicativa de una presión en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales, y/o
- una variable (P) de potencia indicativa de una potencia hidráulica proporcionada por la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales.
15. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en al menos una señal (p) de presión o señal (q) de flujo proporcionada por al menos un sensor (19) de presión o sensor (25) de flujo, respectivamente, en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b).
16. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en una variable eléctrica, tal como potencia, tensión y/o corriente, consumida por la al menos una bomba.
17. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se basa en una relación entre una presión (p) real en o aguas abajo de una salida de la al menos una bomba (9a, 9b) cuando bombea aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales y una presión (pref) de referencia determinada durante un periodo de tiempo en el que se cumplen todas las condiciones siguientes: a) la al menos una variable (h) de nivel se encuentra por debajo del umbral (hm) de nivel de alarma predeterminado,
b) la al menos una variable (h) de nivel no es creciente, y
c) la al menos una variable (p%, P%, C%) de capacidad se encuentra en o por encima del umbral de capacidad.
18. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, que comprende, además:
- procesar una pluralidad de variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba, siendo cada una de las cuales indicativa de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas (9a, 9b) dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales.
19. El método según la reivindicación 18, que comprende, además:
- activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) solo una de las variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba (9a, 9b) asociada,
b) solo una de las variables (pi%, Pi%, Ci%) de capacidad específicas de bomba no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un reflujo a través de la bomba (9a, 9b) asociada cuando se desactiva, o
c) todas las variables (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específicas de bomba se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b).
20. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 19, que comprende, además:
procesar una pluralidad de pares ([Ci%, pi%], [Ci%, Pi%], [pi%, Pi%]) de una primera variable de capacidad específica de bomba y una segunda variable de capacidad específica de bomba, siendo cada par ([Ci%, pi%], [C i%, Pi%], [pi%, Pi%]) indicativo de una capacidad de bombeo de una de una pluralidad de bombas (9a, 9b) dispuestas para bombear aguas residuales fuera del foso (1) de aguas residuales, y
activar una advertencia de capacidad que incluye información de localización de problemas, en el que la información de localización de problemas se basa en si:
a) tanto la primera variable (p¡%, P%o , C%o ) de capacidad específica de bomba como la segunda variable (p¡%, Pi%, C¡%) de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema con la bomba (9a, 9b) asociada,
b) la primera variable (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específica de bomba de solo una de las bombas (9a, 9b) no se encuentra por debajo del umbral de capacidad, lo que indica un problema aguas abajo de la bomba (9a, 9b) asociada,
c) las primeras variables (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específicas de bomba de todas las bombas (9a, 9b) se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y las segundas variables (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específicas de bomba de todas las bombas (9a, 9b) no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b), o
d) la primera variable (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específica de bomba de todas las bombas (9a, 9b) excepto una bomba (9a, 9b) se encuentran por encima de un umbral de capacidad superior y la segunda variable (p¡%, P¡%, C¡%) de capacidad específica de bomba de todas las bombas (9a, 9b) excepto dicha bomba (9a, 9b) no se encuentran por debajo del umbral de capacidad, lo que indica una obstrucción de tubería aguas abajo de todas las bombas (9a, 9b) y un problema con dicha bomba (9a, 9b).
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