ES2960787T3 - Válvula de cierre para instalación en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de edificios. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de cierre para instalación en un sistema de conducción para un medio, en particular en una instalación en un edificio, comprendiendo el dispositivo de cierre (1): una carcasa (10) con una entrada (12) para el medio entrante y una salida. (14) para medio que sale; un elemento de cierre accionado por motor (16); medios (18, 20, 22) para medir el caudal del medio entre la entrada (12) y la salida (14), medios que comprenden una cámara de medición de flujo (22) alojada en la carcasa (10); y una unidad de control y evaluación (24), a la que se suministran señales desde al menos uno de los medios de medición de flujo (18, 20, 22) y que está diseñada para cerrar el elemento de cierre (16) y/o para generar una señal de advertencia de fuga en valores predefinidos del caudal, volumen de flujo y/o duración del flujo del medio. El grifo de cierre (1) se caracteriza según la invención porque los medios (18, 20, 22) para medir el caudal del medio comprenden además al menos una primera sonda de ultrasonidos (18) y al menos una segunda sonda de ultrasonidos (18), que están alojados o montados en la carcasa (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de cierre para instalación en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de edificios

La presente invención se refiere a una válvula de cierre para instalar en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de construcción, preferiblemente en una instalación de construcción de transporte de agua, en donde la válvula de cierre comprende una carcasa con una entrada para el medio entrante y una salida para el medio saliente; un elemento de cierre accionado por motor; medios para medir el caudal del fluido entre la entrada y la salida; y una unidad de control y evaluación que recibe señales de al menos uno de los medios de medición del caudal y está configurada para cerrar el elemento de cierre a valores predeterminados del caudal del fluido y/o para generar una señal de aviso de fuga.

Tales válvulas de cierre son conocidas en la técnica anterior, por ejemplo, en el documento DE 202014007230 U1. En la válvula de cierre descrita en el documento DE 20 2014 007 230 U1, una turbina y un contacto de láminas actúan como medios para medir la velocidad de flujo del medio. De acuerdo con el documento DE 202014 007230 U1, para garantizar la medición de la velocidad de flujo del medio incluso con un caudal bajo, antes de la turbina está dispuesto una válvula antirretorno provista de un bypass, debido a cuya disposición la turbina se aproxima lateralmente con un caudal bajo, de modo que la fuerza ejercida sobre la turbina por el medio que fluye a través es mayor que en el caso de un flujo correspondiente en la dirección longitudinal, de modo que la resistencia de arranque de la turbina se vence incluso con caudales bajos. Una desventaja de la válvula de cierre descrita en el documento DE 20 2014 007 230 U1 es que, para permitir la detección de caudales bajos, presenta una estructura compleja con un válvula antirretorno con derivación, lo que está asociado a una mayor resistencia al flujo que debe superarse. Además, la instalación de una válvula de cierre de este tipo conlleva el riesgo para el artesano de que la válvula de cierre se instale inadvertidamente en un sistema de tuberías para un medio en dirección opuesta a la dirección de trabajo de la turbina y entonces sea incapaz de cumplir su función.

El documento US 2018/0306617 A1 divulga una válvula de bola con caudalímetro ultrasónico. La desventaja de esta solución son los dos reflectores ultrasónicos, que reducen considerablemente la sección transversal libre y, por lo tanto, la anchura nominal de la válvula de bola y, por lo tanto, el coeficiente de flujo Kv. Otra desventaja de los dos reflectores ultrasónicos es el aumento de la resistencia al flujo y, por lo tanto, del ruido de flujo del medio que fluye a través de la válvula de bola.

En este contexto, la presente invención se basa en la tarea de proporcionar una válvula de cierre para su instalación en un sistema de tuberías para un medio, que supere las desventajas de la técnica anterior. En particular, la válvula de cierre según la invención para la instalación en un sistema de tuberías debe tener una estructura sencilla, ser fácil de instalar para el artesano y requerir una inspección y mantenimiento reducidos.

Estas y otras tareas se resuelven mediante una válvula de cierre para su instalación en un sistema de tuberías para un medio con las características de la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la válvula de cierre según la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la presente invención, se ha reconocido que se puede prescindir de una turbina y un contacto de láminas como medio de medición de la velocidad de flujo del medio, que también implica un válvula antirretorno con un bypass para la entrada lateral a la turbina en caso de bajo flujo en la válvula de cierre, si la velocidad de flujo a través de la válvula de cierre se determina mediante ultrasonido. La determinación de la velocidad del caudal mediante ultrasonido es posible en un amplio rango, de modo que incluso caudales muy bajos pueden determinarse con suficiente precisión. Esto significa que ya no es necesaria la desviación parcial del medio que fluye a través de la válvula de cierre y, por lo tanto, un diseño más complejo de la válvula de cierre. Además, la medición de la velocidad de flujo mediante ultrasonido puede realizarse independientemente de la dirección del flujo, de modo que la instalación de una válvula de cierre de este tipo en un sistema de tuberías se simplifica para el artesano. De acuerdo con la presente invención, esto se consigue incorporando una cámara de medición del caudal en la carcasa de la válvula de cierre. Al menos una primera sonda ultrasónica y una segunda sonda ultrasónica se alojan en y/o sobre esta cámara de flujo. Se utilizan para determinar la velocidad de flujo del medio a través de la válvula de cierre. Como resultado, no hay partes móviles en el recorrido del flujo del medio a través de la válvula de cierre para determinar la velocidad del flujo, lo que reduce considerablemente el esfuerzo de inspección y mantenimiento, por un lado, y la pérdida de presión del flujo a través de la válvula de cierre según la invención, por otro.

Por consiguiente, la presente invención consiste en la provisión de una válvula de cierre para su instalación en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de construcción, preferiblemente en una instalación de construcción de conducción de agua, en donde la válvula de cierre comprende una carcasa con una entrada para el medio entrante y una salida para el medio saliente; un elemento de cierre accionado por motor; medios para medir la velocidad de flujo del medio entre la entrada y la salida, que comprenden una cámara de medición del caudal alojada en la carcasa; y una unidad de control y evaluación alimentada con señales procedentes de al menos uno de los medios de medición de flujo y dispuesta para cerrar el elemento de cierre a valores predeterminados de velocidad de flujo, caudal y/o duración de flujo del medio y/o para generar una señal de advertencia de fuga, caracterizándose la válvula de cierre de acuerdo con la invención en que los medios para medir la velocidad de flujo del medio comprenden, además, al menos una primera sonda de ultrasonidos y una segunda sonda de ultrasonidos alojadas en o sobre la carcasa.

La carcasa de la válvula de cierre según la invención comprende así, como medios para medir la velocidad de flujo del medio, al menos una primera sonda ultrasónica y una segunda sonda ultrasónica, que están dispuestas en o sobre una cámara de medición del caudal alojada en la carcasa. De este modo, en la cámara de medición del caudal, se forma preferiblemente una sección de medición del caudal, en cuyos extremos están dispuestas, una frente a otra, la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica. Las ondas ultrasónicas pueden ser transmitidas y recibidas por la primera y segunda sondas ultrasónicas, respectivamente. Utilizando la diferencia de tiempo de tránsito de las ondas ultrasónicas desde la sonda ultrasónica transmisora a la receptora entre dos mediciones, a saber, una medición en la dirección del flujo y una medición en contra de la dirección del flujo, la unidad de control y evaluación puede calcular la velocidad del flujo y, por lo tanto, el caudal del medio que fluye a través de la válvula de cierre según la invención. La construcción básica y el modo de funcionamiento de un dispositivo de medición por ultrasonidos de este tipo con una cámara de medición correspondiente se describen en el documento EP 2 594 908 A1, al que se hace referencia explícita con respecto a la construcción y el modo de funcionamiento de un dispositivo de medición por ultrasonidos de este tipo. Se prefiere una disposición lineal de la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica opuestas entre sí.

De acuerdo con la invención, el elemento de cierre está dispuesto en la cámara de medición del caudal entre la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica.

Al colocar el elemento de cierre en la cámara de medición, se puede ahorrar considerablemente en la longitud total de la carcasa de la válvula de cierre según la invención. Esto permite instalar la válvula de cierre según la invención incluso en situaciones de instalación reducidas. En este contexto, ha resultado especialmente ventajoso que el elemento de cierre esté dispuesto en la cámara de medición del caudal esencialmente en el centro, entre la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica. Esto permite una carcasa especialmente corta para la válvula de cierre según la invención. Alternativamente, también es posible disponer el elemento de cierre a una distancia de entre el 20 % y el 40 % de la longitud de la cámara de medición del caudal de la primera sonda ultrasónica o de la segunda sonda ultrasónica. Esto permite una mayor distancia de asentamiento entre el elemento de cierre y la sonda ultrasónica dispuesta aguas abajo para reducir las turbulencias en el medio causadas por transiciones de material en la zona del elemento de cierre sin aumentar la longitud total de la válvula de cierre.

Puede ser ventajoso que la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica estén completamente alojadas en la pared de la carcasa. Un diseño preferiblemente esencialmente en forma de U de la cámara de medición del caudal y una disposición esencialmente paralela directamente opuesta de la primera y la segunda sondas ultrasónicas permite un diseño sin reflectores ultrasónicos que interfieran en el flujo de fluido y, por lo tanto, es particularmente preferido en este contexto. De este modo, la sección transversal libre en la cámara de medición del caudal y, por lo tanto, la anchura nominal de la válvula de cierre no se ven perjudicadas y, por lo tanto, el coeficiente de caudal Kv no se ve limitado. La resistencia al flujo de la válvula de cierre tampoco aumenta y no se produce ningún ruido de flujo adicional en el medio que fluye a través de ella.

También puede resultar ventajoso si la distancia entre la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica está en el intervalo de 2,5 veces a 8 veces el diámetro de la cámara de medición del caudal, preferiblemente en el intervalo de 3,5 veces a 6 veces el diámetro de la cámara de medición del caudal. Una distancia entre la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica en el intervalo mencionado garantiza una determinación fiable de la velocidad de flujo del medio, al tiempo que optimiza la longitud de construcción necesaria.

También puede ser útil que la longitud de la cámara de medición del caudal esté comprendida entre 70 mm y 125 mm, preferiblemente entre 80 mm y 110 mm. Una longitud de la cámara de medición del caudal en el intervalo mencionado ha demostrado ser suficiente para la medición de la velocidad de caudal mediante ultrasonidos y, al mismo tiempo, no complica demasiado la instalación de la válvula de cierre según la invención, incluso en caso de situaciones de instalación estrechas, debido al tamaño de carcasa resultante.

También se prefiere que la carcasa sea simétrica a un plano ortogonal al eje de la cámara de medición del caudal. Esto favorece aún más la eliminación de una dirección preferente al instalar la válvula de cierre según la invención en el sistema de tuberías.

También puede ser útil que el elemento de cierre accionado por motor esté diseñado como una válvula de bola accionada por motor. Tal válvula de bola accionada por motor como elemento de cierre accionado por motor ofrece un cambio sencillo de los componentes respectivos en caso de defecto y, en la posición abierta, un paso al menos en gran parte libre del medio a través del elemento de cierre, lo que se asocia solo con pérdidas de presión bajas. Además, una válvula de bola accionada por motor de este tipo permite una apertura y/o un cierre relativamente rápidos de la válvula de cierre según la invención sin aumentar desproporcionadamente el riesgo de picos de presión.

También puede ser preferible que la unidad de control y evaluación esté configurada para detectar una posición abierta y/o una posición cerrada del elemento de cierre accionado por motor a través de una medición de la corriente del motor del elemento de cierre accionado por motor. En la posición abierta y en la posición cerrada del elemento de cierre accionado por motor, la corriente del motor aumenta bruscamente en cada caso, lo que puede utilizarse para determinar la posición abierta y/o la posición cerrada. Resulta especialmente ventajoso que la unidad de control y evaluación esté configurada para cerrar ligeramente el elemento de cierre accionado por motor, en particular de unos pocos segundos angulares a unos pocos minutos angulares, cuando se detecta la posición abierta del elemento de cierre accionado por motor y/o para abrir ligeramente el elemento de cierre accionado por motor, en particular de unos pocos segundos angulares a unos pocos minutos angulares, cuando se detecta la posición cerrada del elemento de cierre accionado por motor. De este modo, se evita una distorsión entre el motor y el engranaje del elemento de cierre accionado por motor, en particular de la válvula de bola accionada por motor.

También ha resultado útil que los elementos de bola de la válvula de bola estén hechos de un material plástico o de una aleación metálica, preferiblemente bronce de cañón sin plomo, bronce de cañón, latón resistente a la desgalvanización, latón sin plomo (Ecobrass®, Cuphin), latón, o similares. Cuando la válvula de bola accionada por motor está en posición abierta, la señal ultrasónica pasa sin impedimentos de la primera sonda ultrasónica a la segunda sonda ultrasónica y viceversa, lo que puede servir de indicador de la posición abierta. En las posiciones intermedias de la válvula de bola accionada por motor, en particular entre 10° y 80°, las reflexiones provocan una atenuación tal de la señal ultrasónica que esta solo puede ser recibida con poca amplitud por la segunda sonda ultrasónica después de haber sido transmitida por la primera sonda ultrasónica, y viceversa. De este modo, puede detectarse la presencia de una posición intermedia de la válvula de bola. Cuando la válvula de bola accionada por motor está en posición cerrada, la señal ultrasónica pasa de la primera sonda ultrasónica a través de la bola cerrada a la segunda sonda ultrasónica, y viceversa, con lo que el tiempo de tránsito y la amplitud de la señal ultrasónica recibida por la segunda sonda ultrasónica se ven alterados por la desviación de la velocidad del sonido y la atenuación a través de la bola cerrada. Como resultado, la señal ultrasónica también puede utilizarse para determinar la posición abierta y/o la posición cerrada del elemento de cierre accionado por motor y, en particular, también puede utilizarse para distinguir entre la posición abierta y cerrada de la válvula de bola accionada por motor. El uso de una bola de polifenilenosulfona PPSU es especialmente ventajoso, ya que influye en el tiempo de tránsito ultrasónico y en la atenuación de tal manera que las posiciones abierta y cerrada de la válvula de bola accionada por motor pueden distinguirse entre sí de manera especialmente fiable.

También puede ser útil que la medición de la velocidad de flujo del medio se realice dentro de un área alrededor de un eje central de la cámara de medición del caudal que sea como máximo el 90 % del área de la sección transversal de la cámara de medición del caudal, y preferiblemente como máximo el 60 % del área de la sección transversal de la cámara de medición del caudal. De este modo, se garantiza que la medición de la velocidad de flujo tenga lugar en una región de la cámara de medición del caudal en la que se presenta un perfil de flujo calmado a lo largo de una amplia gama de caudales, en cuya región central la medición de la velocidad de flujo puede tener lugar de forma especialmente correcta. Dado que la velocidad de flujo se distribuye en forma desigual en la sección transversal, en especial en los fluidos, puede ser útil para aumentar la precisión de la medición que la unidad de control y evaluación compense matemáticamente la velocidad de flujo reducida en la zona de la sección transversal orientada hacia la pared de la válvula y la bola que no se mide.

En realizaciones preferidas de la válvula de cierre según la invención, la unidad de control y evaluación está configurada para el intercambio de señales con un dispositivo de procesamiento de datos, en particular un ordenador o una unidad de control doméstica, pero preferiblemente un terminal móvil, en particular un mando a distancia, un smartphone, una tableta, o similar. El intercambio de señales entre la unidad de control y evaluación de la válvula de cierre según la invención y el dispositivo de procesamiento de datos se establece preferiblemente de tal manera que las señales se transmiten al dispositivo de procesamiento de datos, estas pueden ser visualizadas por el dispositivo de procesamiento de datos y la válvula de cierre según la invención puede ser operada a través del dispositivo de procesamiento de datos, por ejemplo, a través de una aplicación adecuada. Esto permite tomar nota de los estados y señales de advertencia y operar la válvula de cierre de acuerdo con la invención a través del dispositivo de procesamiento de datos y, por lo tanto, también en forma remota cuando se utiliza un dispositivo terminal móvil.

Además, puede ser conveniente que la unidad de control y evaluación esté configurada para transmitir una señal de advertencia de fuga al dispositivo móvil y/o para cerrar el elemento de cierre cuando el dispositivo móvil se accione en consecuencia a valores predeterminados del caudal, la cantidad de caudal y/o la duración del caudal del medio.

También puede ser útil que la unidad de control y evaluación esté diseñada para activar el elemento de cierre accionado por motor si el elemento de cierre accionado por motor no ha sido accionado durante un período de tiempo predeterminado, en particular un día. De este modo, puede contrarrestarse la posible lentitud del elemento de cierre accionado por motor, en particular de la válvula de bola accionada por motor, por ejemplo, debido a depósitos del fluido. En una posible realización, el control adopta la forma de un cambio temporal en el estado abierto o cerrado de la válvula de cierre accionada por motor. En este caso, la válvula de cierre abierta se cierra temporalmente y, por lo tanto, se impide el flujo del fluido, o la válvula de cierre cerrada se abre temporalmente y, por lo tanto, se posibilita el flujo del fluido fuera del sistema de tuberías aguas abajo de la válvula de cierre, pero la unidad de control y evaluación puede supervisar el funcionamiento correcto de la válvula de cierre accionada por motor mediante la señal ultrasónica. En otra posible realización, el control adopta la forma de un accionamiento parcial temporal de la válvula de cierre accionada por motor, en particular por un máximo del 1 % del recorrido total entre las posiciones abierta y cerrada. Esto significa que ya no es posible controlar el funcionamiento correcto de la válvula de cierre accionada por motor mediante la señal ultrasónica, pero la función de la válvula de cierre permanece prácticamente inalterada durante la activación.

También puede ser ventajoso si la válvula de cierre comprende, además, un sensor de temperatura que está configurado para el intercambio de señales con la unidad de control y evaluación. La temperatura del medio fluyente puede determinarse mediante el sensor de temperatura. El conocimiento de la temperatura del medio permite, a su vez, una compensación de temperatura de los tiempos de tránsito medidos, de modo que es posible una determinación más precisa del caudal.

Como alternativa o complemento, puede resultar ventajoso que la válvula de cierre disponga, además, de un sensor de presión preparado para el intercambio de señales con la unidad de control y evaluación. Un sensor de presión en la válvula de cierre según la invención también permite la detección de microfugas. En este contexto, puede ser especialmente ventajoso que la válvula de cierre comprenda un segundo sensor de presión que esté dispuesto en simetría de espejo con respecto al primer sensor de presión. El segundo sensor de presión, que está dispuesto en simetría de espejo con respecto al primer sensor de presión, garantiza, a su vez, la independencia con respecto a la dirección del flujo y contribuye así al montaje sencillo de la válvula de cierre según la invención.

Alternativa o adicionalmente, también puede ser ventajoso que la unidad de control y evaluación esté configurada para determinar la temperatura del medio que fluye a partir de los tiempos de tránsito de la señal ultrasónica entre la primera sonda ultrasónica y la segunda sonda ultrasónica. Dado que la velocidad sónica de la señal ultrasónica depende de la temperatura del medio que fluye a través de la válvula de cierre según la invención, la temperatura del medio que fluye a través de la válvula de cierre según la invención puede determinarse si se conoce la distancia entre la primera y la segunda sondas ultrasónicas.

La válvula de cierre según la invención, así como partes individuales de la misma, también pueden fabricarse línea por línea o capa por capa utilizando un proceso de fabricación de construcción de líneas o capas (por ejemplo, impresión 3D).

A continuación, la presente invención se explicará en detalle con referencia a la realización mostrada en las figuras. Aquí:

Fig. 1 muestra una vista de una realización de una válvula de cierre según una realización de la presente invención; y

Fig. 2 muestra una vista en sección transversal de un marco de orificio de la válvula de cierre según la presente invención mostrada en la Figura.

En la Fig. 1, se muestra una vista de una realización de una válvula 1 de cierre para su instalación en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de un edificio, preferiblemente en una instalación de un edificio que transporta agua, según una realización de la presente invención. La válvula 1 de cierre según la invención comprende una carcasa 10, un elemento 16 de cierre accionado por motor, medios 18, 20, 22 para medir la velocidad de flujo del medio entre una entrada 12 y una salida 14, y una unidad 24 de control y evaluación.

La carcasa 10 está hecha preferiblemente de una aleación de cobre, preferiblemente bronce de cañón sin plomo, latón rojo, latón resistente a la desgalvanización, latón sin plomo (Ecobrass®, Cuphin), latón, o similar. Además de la entrada 12 para el medio entrante y la salida 14 para el medio saliente, la carcasa 10 comprende una cámara 22 de medición del caudal alojada en la carcasa 10. La cámara 22 de medición del caudal tiene un diseño lineal, en el que la entrada 12 y la salida 14 se abren en la cámara 22 de medición del caudal en un arco de aproximadamente 90° desde arriba, lo que proporciona un medio para medir la velocidad de flujo del medio a través de la válvula 1 de cierre según la invención. La entrada 12 y la salida 14 están provistas cada una de la parte macho de una rosca de tornillo, que sirve para conectar la válvula 1 de cierre según la invención al sistema de tuberías para un medio mediante una conexión de tornillo. La carcasa 10 está formada de manera sustancialmente simétrica a un plano que es ortogonal al eje longitudinal de la cámara 22 de medición del caudal. Otros medios para medir la velocidad de flujo son una primera sonda 18 ultrasónica y una segunda sonda 20 ultrasónica. La primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica están alojadas en la pared de la carcasa 10, tal como se muestra en la Fig. 1. En otras realizaciones, la primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica también pueden estar dispuestas en el interior de la carcasa 10. La primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica están dispuestas una frente a la otra en los extremos de la cámara 22 de medición del caudal, en donde la cámara 22 de medición del caudal en la realización ilustrada de la válvula 1 de cierre según la invención está diseñada para extenderse en línea recta. En otras realizaciones, la cámara 22 de medición del caudal puede estar inclinada. Esto forma una sección de medición del caudal entre ellas. Para ello, la primera y la segunda sondas 18, 20 ultrasónicas emiten ondas ultrasónicas que son recibidas por la segunda sonda 20 ultrasónica y la primera sonda 18 ultrasónica, respectivamente, después de atravesar la cámara 22 de medición del caudal. El tiempo de tránsito necesario de las ondas ultrasónicas entre la primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica se transmite a la unidad 24 de control y evaluación, que lo utiliza para calcular la velocidad de flujo y, por lo tanto, el caudal del medio que fluye a través de la válvula 1 de cierre según la invención.

El diámetro de la cámara de medición del caudal es esencialmente constante en toda su longitud y sin estrechamientos relevantes de la sección transversal. Esto también se aplica en particular en la zona del elemento 16 de cierre accionado por motor.

Además, en la carcasa 10 de la válvula 1 de cierre según la invención, se encuentra un sensor de temperatura (no representado). El sensor de temperatura está preparado para el intercambio de señales con la unidad 24 de control y evaluación. La determinación de la temperatura se utiliza para la compensación de la temperatura al determinar la velocidad de flujo.

Además, en la carcasa 10 de la válvula 1 de cierre según la invención se encuentra un sensor 28 de presión. El sensor 28 de presión está configurado para el intercambio de señales con la unidad de control y evaluación. La determinación de la presión se utiliza para determinar las fugas más pequeñas mediante el registro de la curva de presión tras el cierre del elemento 16 de cierre accionado por motor. Si la presión cae, se puede concluir que existe una microfuga. Además de la variante de un sensor 28 de presión unilateral mostrada, se puede disponer un segundo sensor de presión en forma simétrica a un espejo en la válvula 1 de cierre según la invención, con lo que se consigue una independencia de la instalación con respecto a la dirección del flujo.

La unidad 24 de control y evaluación recibe señales de la primera sonda 18 ultrasónica y de la segunda sonda 20 ultrasónica, que corresponden al caudal del fluido que atraviesa la válvula 1 de cierre según la invención. A partir de ello, la unidad 24 de control y evaluación determina el caudal del fluido que atraviesa la válvula 1 de cierre según la invención, conociendo la sección transversal de la válvula 1 de cierre y, en particular, del elemento 16 de cierre. En una realización particularmente ventajosa, la unidad 24 de control y evaluación compensa la distribución no uniforme de la velocidad de flujo sobre la sección transversal y aumenta así la precisión de medición de la detección del caudal.

Si el caudal del fluido desciende por debajo de un valor predeterminado en la unidad 24 de control y evaluación, se transmite una señal de cierre desde la unidad 24 de control y evaluación al elemento 16 de cierre. En respuesta a esta señal, un accionamiento, que comprende un motor 26 y un engranaje 30 y se utiliza para abrir y cerrar el elemento 16 de cierre accionado por motor, cierra el elemento 16 de cierre de manera que se interrumpe completamente el flujo del medio a través de la válvula 1 de cierre según la invención. Alternativamente, puede emitirse inicialmente una señal de advertencia correspondiente, por ejemplo, en forma acústica u óptica, para incitar al usuario a cerrar la válvula 1 de cierre según la invención.

En la realización de la válvula 1 de cierre según la invención mostrada en la Fig. 1, el elemento 16 de cierre accionado por motor está diseñado como una válvula 16 de bola accionada por motor. Como puede verse en la Fig. 1, la válvula 16 de bola accionada por motor es una válvula de bola denominada de “entrada superior”, es decir, el interior de la válvula 16 de bola es accesible desde arriba y sus componentes pueden sustituirse. El uso de una válvula 16 de bola como elemento de cierre ofrece la ventaja de que la válvula 16 de bola en su posición abierta ofrece, al menos en gran medida, un paso libre del medio a través del elemento 1 de cierre. Esto significa que la válvula 16 de bola solo provoca pequeñas pérdidas de presión.

El elemento 16 de cierre está situado sustancialmente en el centro de la cámara 22 de medición del caudal, entre la primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica. La disposición simétrica del elemento 16 de cierre en el centro de la válvula 1 de cierre favorece el funcionamiento en ambas direcciones de caudal y elimina así la necesidad de una dirección preferente al instalar la válvula de cierre según la invención en el sistema de tuberías. En realizaciones alternativas de la válvula 1 de cierre según la invención, el elemento 16 de cierre también puede tener una distancia en el intervalo de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 40 % de la longitud de la cámara 22 de medición del caudal desde la primera sonda 18 ultrasónica o la segunda sonda 20 ultrasónica. Esto permite una mayor distancia de asentamiento entre el elemento 16 de cierre y la segunda sonda 20 ultrasónica para reducir las turbulencias en el medio causadas por transiciones de material en la región del elemento 16 de cierre, sin aumentar la longitud total de la válvula 1 de cierre según la invención. La distancia entre la primera sonda 18 ultrasónica y la segunda sonda 20 ultrasónica en la realización mostrada en la Fig. 1 corresponde aproximadamente a 4,5 veces el diámetro de la cámara 22 de medición del caudal, pero, en realizaciones alternativas de la válvula 1 de cierre según la invención, puede ser del orden de 2,5 veces a 8 veces el diámetro de la cámara 22 de medición del caudal. En la realización mostrada en la Fig. 1, la cámara 22 de medición del caudal tiene una longitud de aproximadamente 95 mm, pero en realizaciones alternativas de la válvula 1 de cierre según la invención, la longitud de la cámara 22 de medición del caudal está preferiblemente en el intervalo de 70 mm a 125 mm, en particular en el intervalo de 80 mm a 110 mm. Esta cámara 22 de medición del caudal relativamente corta ofrece un diseño compacto de la válvula 1 de cierre según la invención, por lo que la instalación de la válvula 1 de cierre según la invención se hace posible incluso en situaciones de instalación difíciles, por lo que, además, la longitud de la cámara 22 de medición del caudal es suficiente para la medición de la velocidad de flujo por medio de ultrasonidos. Para garantizar una medición correcta de la velocidad de flujo respectiva, la medición de la velocidad de flujo del medio se realiza en la zona central alrededor del eje central de la cámara 22 de medición del caudal. De este modo, esta zona central asciende como máximo al 90 % de la superficie de la sección transversal de la cámara 22 de medición del caudal y preferiblemente como máximo al 60 % de la superficie de la sección transversal de la cámara 22 de medición del caudal. De este modo, se garantiza que la medición de la velocidad de flujo tenga lugar en una región de la cámara 22 de medición del caudal en la que existe un perfil de flujo constante a lo largo de una amplia gama de caudales, en cuya región central la medición de la velocidad de flujo puede tener lugar de manera particularmente correcta.

La unidad 24 de control y evaluación detecta la intensidad de la corriente del motor durante el accionamiento de la válvula 16 de cierre accionada por motor y reconoce a partir de ello si el elemento 16 de cierre accionado por motor se encuentra en la fase de arranque, en la fase de rotación en una posición intermedia o en una posición final de la posición cerrada o abierta. Teniendo en cuenta el sentido de giro, la unidad 24 de control y evaluación detecta si el elemento 16 de cierre accionado por motor se encuentra en posición abierta o en posición cerrada. En una realización especialmente ventajosa, la unidad 24 de control y evaluación hace que el motor del elemento 16 de cierre accionado por motor se abra ligeramente en un ángulo predeterminado, en particular de unos pocos segundos angulares a unos pocos minutos angulares desde la posición final de la posición cerrada y se cierre hasta la posición final de la posición abierta, con el fin de evitar la acción constante de una fuerza de torsión sobre la válvula 16 de cierre, el motor 26 y la transmisión 30. Además, la unidad 24 de control y evaluación almacena información sobre las veces que se ha movido el elemento 16 de cierre accionado por motor. Si el elemento 16 de cierre accionado por motor permanece inmóvil durante un período de tiempo predeterminado, por ejemplo, 24 horas, preferiblemente en el intervalo de 12 horas a 36 horas, la unidad 24 de control y evaluación inicia un movimiento del elemento 16 de cierre accionado por motor, por ejemplo, un único cierre y una posterior reapertura del elemento 16 de cierre accionado por motor. En este caso, la válvula 1 de cierre abierta se cierra temporalmente, pero la unidad 24 de control y evaluación puede supervisar el funcionamiento correcto de la válvula 16 de cierre accionada por motor mediante la señal ultrasónica. En otra posible realización, el control consiste en un accionamiento parcial temporal de la válvula 16 de cierre accionada por motor, en particular de un máximo del 1 % del recorrido total entre las posiciones abierta y cerrada. Como resultado, ya no es posible controlar el funcionamiento correcto de la válvula de cierre accionada por motor 16 mediante la señal ultrasónica, pero la válvula 1 de cierre permanece abierta en la medida de lo posible.

Cuando la válvula 16 de bola accionada por motor está en posición abierta, la señal ultrasónica pasa sin obstáculos de la primera sonda 18 ultrasónica a la segunda sonda 20 ultrasónica, y viceversa. En las posiciones intermedias de la válvula 16 de bola accionada por motor, en particular entre 10° y 80°, las reflexiones provocan una atenuación de la señal ultrasónica de manera que, tras su transmisión por la primera sonda 18 ultrasónica, solo puede ser recibida con baja amplitud por la segunda sonda 20 ultrasónica, y viceversa. Cuando la válvula 16 de bola accionada por motor está en posición cerrada, la señal ultrasónica pasa de la primera sonda 18 ultrasónica a través de la bola 17 cerrada a la segunda sonda 20 ultrasónica, y viceversa, con lo que el tiempo de tránsito y la amplitud de la señal ultrasónica recibida por la segunda sonda 20 ultrasónica se ven alterados por la desviación de la velocidad del sonido y la atenuación a través de la bola 17 cerrada. La realización se aplica, por supuesto, a las señales ultrasónicas emitidas por la segunda sonda ultrasónica y recibidas por la primera sonda 18 ultrasónica. De este modo, la unidad 24 de control y evaluación puede determinar la posición de la válvula 16 de bola accionada por motor a partir de la evaluación de la señal ultrasónica y, de este modo, detectar también un mal funcionamiento del motor 26 y del engranaje 30 o de su conexión a la válvula 16 de bola accionada por motor, en correlación con la corriente del motor detectada. El uso de una bola de polifenilenosulfona (PPSU) es especialmente ventajoso, ya que influye en el tiempo de tránsito ultrasónico y la atenuación de tal manera que las posiciones abierta y cerrada de la válvula de bola accionada por motor pueden distinguirse entre sí de manera especialmente fiable.

Además, la unidad 24 de control y evaluación y, por lo tanto, la válvula 1 de cierre según la invención, pueden controlarse mediante un dispositivo móvil, en particular mediante un mando a distancia, un teléfono inteligente, una tableta, o similar. Para ello, la unidad 24 de control y evaluación está preparada para intercambiar señales con el dispositivo móvil. De este modo, se puede intercambiar información entre la unidad 24 de control y evaluación y el dispositivo móvil, por ejemplo, información sobre el estado de apertura del elemento 16 de cierre accionado por motor, sobre el caudal actual del medio a través de la válvula 1 de cierre según la invención, órdenes para abrir o cerrar la válvula 1 de cierre según la invención, y similares. Las informaciones y/o señales correspondientes pueden visualizarse en el dispositivo móvil. En este contexto, la válvula 1 de cierre según la invención dispone, por ejemplo, de un servidor web a través del cual se puede operar la válvula 1 de cierre. Alternativamente, la válvula de cierre puede manejarse a través de una aplicación adecuada instalada en el dispositivo móvil.

Para advertir al usuario de una posible fuga, la unidad 24 de control y evaluación transmite una señal de advertencia de fuga al dispositivo móvil en valores predefinidos del caudal, la cantidad de caudal y/o la duración del caudal del medio a través de la válvula 1 de cierre según la invención. El usuario puede entonces pulsar un botón correspondiente en la aplicación y cerrar así el elemento 16 de cierre mediante el dispositivo móvil. Alternativamente, la unidad 24 de control y evaluación puede colocar automáticamente el elemento 16 de cierre en la posición cerrada cuando se alcancen valores predefinidos del caudal, la cantidad de caudal y/o la duración del caudal.

La presente invención se ha explicado en detalle con referencia a las realizaciones del proceso según la invención que se muestra en las Figuras. Se entiende que la presente invención no se limita a las realizaciones mostradas. El alcance de la presente invención se desprenderá de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Válvula (1) de cierre para instalar en un sistema de tuberías para un medio, en particular en una instalación de construcción, que comprende:

una carcasa (10) con una entrada (12) para el flujo del medio y una salida (14) para el flujo del medio;

un elemento (16) de cierre accionado por motor;

medios (18, 20, 22) para medir la velocidad de flujo del medio entre la entrada (12) y la salida (14), que comprenden una cámara (22) de medición del caudal alojada en la carcasa (10); y

una unidad (24) de control y evaluación sobre la que actúan las señales procedentes de al menos uno de los medios (18, 20, 22) de medición del caudal, que está configurada para cerrar el elemento (16) de cierre a valores predeterminados de la velocidad de flujo, el caudal y/o la duración del flujo del medio y/o para generar una señal de aviso de fuga, en donde los medios (18, 20, 22) para la medición de la velocidad de flujo del medio comprenden al menos una primera sonda (18) ultrasónica y al menos una segunda sonda (20) ultrasónica, recibidas en o sobre la carcasa (10), y en donde el elemento (16) de cierre está dispuesto en la cámara (22) de medición del caudal entre la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica, caracterizada porque la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica están dispuestas una frente a la otra a lo largo del eje longitudinal de la cámara (22) de medición del caudal en los extremos de la cámara (22) de medición del caudal.

2. Válvula (1) de cierre de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento (16) de cierre está dispuesto en la cámara (22) de medición del caudal sustancialmente centrado entre la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica o está dispuesto a una distancia del 20 % al 40 % de la longitud de la cámara (22) de medición del caudal de la primera sonda (18) ultrasónica o de la segunda sonda (20) ultrasónica.

3. Válvula (1) de cierre de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica están completamente alojadas en la pared de la carcasa (10).

4. Válvula (1) de cierre de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque la cámara (22) de medición del caudal tiene sustancialmente una forma aproximada de U, en donde la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica están alineadas preferiblemente en forma sustancialmente paralela entre sí.

5. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el diámetro de la cámara (22) de medición del caudal es sustancialmente constante.

6. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la distancia entre la primera sonda (18) ultrasónica y la segunda sonda (20) ultrasónica es del orden de 2,5 veces a 8 veces el diámetro de la cámara (22) de medición del caudal, preferiblemente del orden de 3,5 veces a 6 veces el diámetro de la cámara (22) de medición del caudal.

7. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la longitud de la cámara (22) de medición del caudal está comprendida entre 70 mm y 125 mm, preferiblemente entre 80 mm y 110 mm.

8. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la carcasa (10) está formada simétricamente a un plano ortogonal al eje de la cámara (22) de medición del caudal.

9. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el elemento (16) de cierre accionado por motor está diseñado como una válvula (16) de bola accionada por motor, en donde los elementos esféricos de la válvula (16) de bola accionada por motor están hechos preferiblemente de un material plástico.

10. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la unidad (24) de control y evaluación está configurada para detectar una posición abierta y/o una posición cerrada del elemento (16) de cierre accionado por motor mediante una medición de la corriente del motor (26) del elemento (16) de cierre accionado por motor.

11. Válvula (1) de cierre de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque la unidad (24) de control y evaluación está configurada para cerrar ligeramente el elemento (16) de cierre accionado por motor, en particular de unos pocos segundos angulares a minutos angulares, cuando se detecta la posición abierta del mismo y/o para abrir ligeramente el elemento (16) de cierre accionado por motor, en particular de unos pocos segundos angulares a minutos angulares, cuando se detecta la posición cerrada del mismo.

12. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la medición de la velocidad de flujo del medio se lleva a cabo dentro de un área alrededor de un eje (30) central de la cámara (22) de medición del caudal que corresponde como máximo al 90 % del área de la sección transversal de la cámara (22) de medición del caudal.

13. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la unidad (24) de control y evaluación está configurada para el intercambio de señales con un dispositivo móvil, en donde la unidad (24) de control y evaluación está configurada, además, preferiblemente para transmitir una señal de aviso de fuga al dispositivo móvil en valores predeterminados de la velocidad de flujo, cantidad de flujo y/o duración de flujo del medio y/o para cerrar el elemento (16) de cierre al accionar correspondientemente el dispositivo móvil.

14. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la unidad (24) de control y evaluación está diseñada para accionar el elemento (16) de cierre accionado por motor si el elemento (16) de cierre accionado por motor no ha sido accionado durante un período de tiempo predeterminado, en particular un día.

15. Válvula (1) de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque la válvula (1) de cierre comprende, además, un sensor de temperatura que está configurado para el intercambio de señales con la unidad (24) de control y evaluación, y/o comprende, además, un sensor (28) de presión que está configurado para el intercambio de señales con la unidad (24) de control y evaluación.