ES2971291T3 - Aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica y método para controlar la fuente de alimentación de dicho aparato - Google Patents

Abstract

Aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica, que comprende - una sección hidráulica que comprende a su vez - una entrada para el agua procedente de una bomba a la que está asociado el aparato, - una salida para el agua a conectar con un sistema hidráulico , - un primer dispositivo sensible a la presión del agua interpuesto entre dicha entrada y dicha salida de agua adaptado para verificar un valor de presión dado del agua en el aparato, - un segundo dispositivo sensible al flujo de agua, interpuesto entre dicha entrada y dicha salida del agua, adaptadas para verificar un valor de flujo dado del agua en el aparato, - una sección eléctrica que comprende a su vez - medios electrónicos para gestionar el aparato, conectados operativamente con dicho primer dispositivo y dicho segundo dispositivo para controlar funcionamiento o apagado de la bomba en función de los parámetros de presión y/o caudal detectados, - una entrada eléctrica trifásica dotada de primeros terminales, uno para cada fase, para un cableado adaptado para conectar dichos primeros terminales a la red trifásica externa red de alimentación, - una salida eléctrica trifásica equipada con segundos terminales, uno para cada fase, para el cableado a los terminales correspondientes de la bomba. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica y método para controlar la fuente de alimentación de dicho aparato

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo del control de bombas hidráulicas y más en particular se refiere a un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica.

La presente invención también se refiere a un método para verificar la fuente de alimentación correcta de un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica.

Estado de la técnica

Como es sabido, las bombas se utilizan en sistemas de distribución de agua para suministrar agua a los servicios públicos. Se han desarrollado diversas soluciones para permitir un control adecuado del arranque y parada de estas bombas.

Una de las soluciones más utilizadas proporciona un equipo que comprende una cámara definida en un cuerpo, que tiene un conducto de entrada destinado a conectarse al lado de suministro de la bomba, y un conducto de salida destinado a conectarse a la red de distribución de agua. Una válvula de retención está colocada en el conducto de entrada mientras que un interruptor de flujo está colocado en el conducto de salida. De manera diferente, un interruptor de presión está ubicado en la cámara. Un dispositivo de este tipo también se denomina "regulador de presión y flujo".

El encendido, o arranque, de la bomba está controlado por el interruptor de flujo y por el interruptor de presión, dependiendo de diferentes casos (arranque para la apertura de servicios públicos, apagado para el cierre de los servicios públicos, apagado debido a la falta de agua, sistema que funciona normalmente, sistema bloqueado, etc.).

Generalmente, estos dispositivos de regulación de presión y flujo solo pueden controlar bombas monofásicas directamente. En este caso, la fuente de alimentación de la red llega al dispositivo de control de la bomba y desde aquí se envía a la bomba, para que el dispositivo pueda controlar su fuente de alimentación (encendido y apagado, etc.)

En su lugar, en el caso de bombas trifásicas, los dispositivos no pueden recibir directamente una fuente de alimentación de 400 V y, por lo tanto, no pueden desviar dicha corriente a la bomba. Para poder alimentar la bomba es necesario utilizar otros dispositivos auxiliares, tales como contactores, con la creación de cableado complicado. Las aplicaciones con bombas trifásicas se asignan principalmente al uso de paneles de control con interruptores de presión o con sensores de presión, y requieren accesorios complejos adicionales para garantizar las mismas funciones que un "regulador de presión y flujo", o se puede utilizar un regulador de presión y flujo monofásico, el cual controla la bomba a través de un contactor encargado de la gestión de la fuente de alimentación trifásica.

En estos últimos casos, a menudo pueden ocurrir dos tipos de problemas de cableado.

Suponiendo que el cableado entre el dispositivo de control y la bomba se pueda implementar sin errores, un primer problema se refiere al hecho de que el cableado entre el panel eléctrico para controlar la red y la bomba puede ser muy largo, con el panel a una distancia considerable de la bomba (a menudo en diferentes habitaciones).

Por lo tanto, es posible que el operador cometa un error en las conexiones eléctricas al panel, invirtiendo dos de las tres fases de la fuente de alimentación trifásica. Esto hace que el motor de la bomba rote en dirección inversa, con los evidentes problemas derivados de lo mismo. A menudo, el operador no es inmediatamente consciente de este problema.

Otro problema relacionado con el cableado entre el panel y la bomba ubicados a una distancia entre sí es el caso en el que un cable de fase al panel se desconecta accidentalmente (un hecho que a veces ocurre durante la instalación o el mantenimiento de las bombas). El operador en las proximidades de la bomba podría no ser inmediatamente consciente del problema.

Objetivo y sumario de la invención

El objetivo de la presente invención es resolver los problemas mencionados anteriormente en los sistemas de control de las bombas de la técnica anterior.

Dentro de este objetivo, un objeto importante de la presente invención es producir un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica que no requiera cableado complicado o accesorios externos.

Otro objeto importante más de la presente invención es producir un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica que sea flexible en el tipo de fuente de alimentación posible.

Otro objeto importante de la presente invención es producir un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica que permita impedir problemas de inversión de la rotación del motor de la bomba durante el cableado.

Otro objeto importante de la presente invención es producir un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica que permita impedir problemas de ausencia de una fase de fuente de alimentación de la bomba.

Estos y otros objetos, que serán más evidentes a continuación, se consiguen como se define en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica de acuerdo con la reivindicación 1.

Preferentemente, la entrada eléctrica está provista de una fuente de alimentación de 400 V o 230 V, o ambas.

El aparato de acuerdo con la invención comprende un dispositivo para verificar la presencia de una o más fases en la entrada eléctrica, conectado operativamente con los medios electrónicos, de tal forma que, en el caso de verificar la ausencia de al menos una fase, los medios electrónicos controlan la desconexión de la alimentación trifásica a la bomba.

Preferentemente, el dispositivo para verificar la presencia de las fases en la entrada eléctrica proporciona la verificación de la presencia de tensión en uno o más de los primeros bornes mencionados anteriormente.

Preferentemente, el aparato comprende tres sensores asociados a los primeros bornes, adaptados para detectar, preferentemente de forma continua, la tensión en cada línea de alimentación asociada al respectivo primer borne.

Preferentemente, cada sensor está adaptado para convertir la señal de tensión de alimentación en la respectiva línea de onda sinusoidal a onda de baja tensión, dicha señal convertida está adaptada para ser leída por un microcontrolador que contiene un programa electrónico adaptado para leer las ondas de baja tensión.

Preferentemente, con la bomba sin funcionar, es decir, apagada, el programa electrónico lee las ondas de baja tensión consecutivas y, en el caso de ausencia de una serie de estas ondas de baja tensión consecutivas, los medios electrónicos interpretan esta ausencia como una ausencia de tensión de fase en la línea correspondiente y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba, evitando problemas conectados a la alimentación sin al menos una fase.

Preferentemente, con dicha bomba en funcionamiento, los medios electrónicos verifican el valor de tensión de una fase y lo comparan con un promedio de la tensión de las otras dos fases, si este valor está por debajo de un valor deseado de dicho promedio durante un período de tiempo dado, los medios electrónicos interpretan esta ocurrencia como ausencia de la fase en la línea correspondiente y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba, evitando problemas conectados a la alimentación sin al menos una fase.

Ventajosamente, las ondas de baja tensión convertidas por los sensores son medias ondas.

Preferentemente, el aparato comprende un indicador visual y/o acústico de la ausencia de fase, para que el operador pueda darse cuenta de la ausencia de fase y tomar medidas para restaurarla.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de control comprende un dispositivo para detectar y corregir la inversión de fase para evitar la inversión de la dirección de rotación de la bomba, que comprende medios para medir las tres tensiones en dichos primeros bornes y una memoria que contiene una secuencia correcta de valores de las tres tensiones en los primeros bornes, es decir, una memoria en la que se registran los valores mutuos de las tres tensiones que deben cambiarse entre sí de una manera conocida; el dispositivo de detección está adaptado para medir los valores de las tres tensiones reales en los primeros bornes y compararlos con la secuencia memorizada, de modo que, en el caso de que los valores medidos de las tres tensiones no correspondan a la secuencia correcta memorizada, a través de medios de conmutación, el dispositivo invierte las conexiones entre dos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases y, por tanto, evitando la inversión.

Preferentemente, para el funcionamiento de este dispositivo para detectar y corregir la inversión de fase, el aparato comprende tres sensores asociados a los primeros bornes, adaptados para detectar, preferentemente de forma continua, la tensión en cada línea de alimentación asociada al respectivo primer borne.

Preferentemente, cada sensor está adaptado para convertir la señal de tensión de alimentación en la respectiva línea de onda sinusoidal a onda de baja tensión; esta señal convertida es leída por un microcontrolador que contiene un programa electrónico adaptado para leer las ondas de baja tensión y compararlas con la secuencia de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes, de modo que, en el caso de que los valores medidos de las tres ondas de baja tensión no correspondan a la secuencia correcta memorizada, como se ha especificado anteriormente, a través de medios de conmutación, el dispositivo invierte las conexiones entre dos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases.

Ventajosamente, las ondas de baja tensión convertidas por los sensores son medias ondas.

De acuerdo con la invención, que integra tanto el dispositivo mencionado anteriormente para verificar la presencia de una o más fases de la fuente de alimentación trifásica como el dispositivo para detectar y corregir la inversión de fase, se proporcionan tres sensores para los respectivos primeros bornes y un microcontrolador, que funcionan para ambos dispositivos, es decir, los sensores y el microcontrolador son comunes a los dos dispositivos.

Con respecto al funcionamiento hidráulico, de acuerdo con una realización preferida, el aparato es del tipo que comprende una cámara provista de la entrada para el agua procedente de la bomba y la salida para el agua que se va a conectar con el sistema de agua que se va a servir; el primer dispositivo, preferentemente un interruptor de presión, está adaptado para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor de presión preestablecido; el segundo dispositivo, preferentemente un interruptor de flujo, está adaptado para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor umbral de flujo preestablecido.

De acuerdo con una realización preferida, el primer dispositivo sensible a la presión del agua en la cámara comprende

- medios sensores, sensibles al campo magnético, adaptados para producir un efecto/señal cuando el tamaño del campo magnético que rodea dicho medio sensor supera un valor operativo dado, estando dicho efecto/señal correlacionado con el accionamiento de dicha bomba,

- un cuerpo sensible a la presión en dicha cámara, que puede moverse a lo largo de una dirección en función del valor de presión en dicha cámara de modo que una porción de la misma se mueva hacia o lejos de dicho medio sensor basándose en la presión en dicha cámara,

- medios magnéticos integrales con dicha porción de cuerpo móvil, adaptados para producir un campo magnético, definidos como campo magnético primario; estando el valor del campo magnético primario que rodea dicho medio sensor correlacionado con el valor de presión en dicha cámara, la posición de dicho cuerpo, es decir, la distancia de dichos medios magnéticos a dichos medios sensores, que es una función de la presión en dicha cámara.

Preferentemente, dichos medios sensores, sensibles al campo magnético, comprenden un dispositivo de lengüetas. Preferentemente, dichos medios magnéticos comprenden al menos un imán integrado en dicho cuerpo.

Preferentemente, dicho primer dispositivo sensible a la presión del agua comprende medios adaptados para producir al menos un campo magnético secundario, distinto del campo magnético primario producido por dichos medios magnéticos, adaptados para rodear dichos medios sensores, dicho al menos un campo magnético secundario que rodea dicho medio sensor con un valor que no produce dicho efecto/señal; estando dado el valor operativo que produce dicha señal/efecto por la suma del valor del campo magnético secundario que rodea dicho medio sensor y del valor del campo magnético primario que rodea el mismo medio sensor.

Preferentemente, dichos medios para producir dicho al menos un campo magnético secundario comprenden al menos una bobina o inductancia adaptada para generar un campo magnético que rodea dicho dispositivo de lengüetas. Preferentemente, dichos medios para producir dicho al menos un campo magnético secundario comprenden medios para variar la corriente que circula a lo largo de dicha bobina/inductancia asociada a dichos medios electrónicos.

Preferentemente, los medios electrónicos comprenden una tarjeta electrónica en la que está dispuesto dicho dispositivo de lengüetas y al menos una bobina que genera dicho al menos un campo magnético secundario dispuesto en el mismo lado de dicha tarjeta con respecto a dicho dispositivo de lengüetas.

De acuerdo con otro aspecto, la invención se refiere a un método para verificar la correcta fuente de alimentación de un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica de acuerdo con la reivindicación 15.

Preferentemente, de acuerdo con una realización preferida, el método comprende la conversión, para cada fase, de la tensión de alimentación de onda sinusoidal a media onda de baja tensión y su procesamiento a través de un programa electrónico.

Preferentemente, si la bomba no está funcionando, el método comprende la etapa de lectura, para cada fase, de las medias ondas consecutivas y, en el caso de ausencia de una serie de estas medias ondas consecutivas, se controla la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba. De lo contrario, si la bomba está funcionando, el método comprende una etapa de verificación, para cada fase, del valor de la tensión de una media onda y compararlo con el promedio de la tensión de la media onda de las otras dos fases: si este valor es menor que un valor deseado de dicho promedio durante un período de tiempo dado, el método interpreta esta ocurrencia como ausencia de la fase en la línea correspondiente y controla la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba.

Preferentemente, el método comprende una etapa de memorización inicial de una secuencia correcta de valores de las tres tensiones en los primeros bornes a los que corresponde la rotación correcta del motor de la bomba, y una etapa de comparación de los valores de tensión de las medias ondas con dicha secuencia de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes; en el caso de que los valores medidos de las tres medias ondas no correspondan a la correcta secuencia correcta, el método invierte las conexiones entre los dos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización preferida pero no exclusiva de la misma, ilustrada a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en donde:

La figura 1 representa una vista esquemática de parte del aparato con indicación de las conexiones eléctricas a la red de fuente de alimentación y a la bomba a controlar;

La figura 2 es una vista frontal de un aparato de acuerdo con la invención;

La figura 3 muestra el diagrama de conexión en estrella de las líneas de alimentación de la bomba que provienen del aparato de acuerdo con la invención, para permitir una fuente de alimentación de 400 Vca;

La figura 4 muestra el diagrama de conexión delta de las líneas de alimentación de la bomba que provienen del aparato de acuerdo con la invención, para permitir una fuente de alimentación de 400 Vca;

La figura 5 muestra la forma sinusoidal de las tres fases de la tensión de la fuente de alimentación trifásica del aparato; las tres ondas se desplazan entre sí 120°;

La figura 6 muestra una única fase sinusoidal de la corriente trifásica;

La figura 7 muestra la conversión en media onda única de la fase de la figura 6;

La figura 8 muestra una sección esquemática del aparato de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de una realización de la invención

Con referencia a las figuras previamente mencionadas, un aparato de control de una bomba alimentada con corriente trifásica de acuerdo con la invención se indica en su conjunto con 10, mientras que la bomba se indica en su conjunto con 11.

Este aparato 10 comprende una carcasa 12, definida dentro de la cual hay una sección hidráulica 13 y una sección eléctrica 14.

De acuerdo con una realización conocida, tal como la descrita en la patente europea EP2653725 del mismo solicitante, la sección hidráulica 13 comprende una cámara 15 provista de la entrada 16 para el agua procedente de la bomba 11 y la salida 17 para el agua que se va a conectar al sistema de distribución de agua que se va a servir.

La sección hidráulica 13 comprende además un primer dispositivo 19 sensible a la presión del agua interpuesto entre la entrada 16 y la salida 17, es decir, en la cámara 15, tal como un interruptor de presión, adaptado para verificar un valor de presión dado del agua en la cámara.

La sección hidráulica 13 comprende además un segundo dispositivo 20 sensible al flujo del agua, tal como un interruptor de flujo, interpuesto entre la entrada 16 y la salida 17, adaptado para verificar un valor de flujo dado del agua en el aparato; en particular, el interruptor de flujo se proporciona en la salida 17.

El interruptor de presión 19 está adaptado para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor de presión preestablecido; el interruptor de flujo 20 está adaptado para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor umbral de flujo preestablecido, como se describe mejor a continuación, de la misma manera que el documento EP2653725.

La sección eléctrica 14 comprende medios electrónicos 22 (esquematizados por una línea de puntos y rayas en la figura 8) para gestionar el aparato, conectados operativamente con el primer dispositivo 19 (interruptor de presión) y el segundo dispositivo 20 (interruptor de flujo) para controlar el funcionamiento o apagado de la bomba basándose en los parámetros de presión y/o flujo detectados, de una manera conocida.

La sección eléctrica 14 comprende accesos 23 y 24 para el paso de cableado (que se conectarán operativamente con los medios electrónicos) desde la fuente de alimentación externa Q (tal como un panel eléctrico externo colocado a una distancia de la bomba) hacia el aparato y desde el aparato hacia la bomba.

De manera innovadora, la sección eléctrica 14, dentro de la carcasa, comprende una entrada eléctrica trifásica 25 equipada con tres primeros bornes 26, 27 y 28, uno para cada fase, para el primer cableado indicado con L. Este cableado L, como se conoce, está formado por tres cables, cada uno de los cuales lleva una fase, cada fase indicada respectivamente con L1, L2 y L3 (por ejemplo, L1 conecta el primer borne 26 con un borne Q1 correspondiente al panel Q, L2 conecta el primer borne 27 al borne Q2 y L3 conecta el primer borne 28 al borne Q3). M1 indica un primer borne de tierra.

Además, la sección eléctrica 14, dentro de la carcasa, comprende una salida eléctrica trifásica 29 equipada con segundos bornes 30, 31 y 32, uno para cada fase, para el segundo cableado indicado con UVW a los bornes correspondientes de la bomba U1, V1 y W1. M2 indica un segundo borne de tierra.

La entrada eléctrica y los componentes electrónicos están dimensionados para recibir tanto una tensión de 400 Vca como una tensión de 230 Vca, es decir, el dispositivo puede alimentarse con tensión trifásica a 230 Vca y 400 Vca. En este caso, el cableado de la bomba (delta para trifásica 230 Vca - estrella para 400 Vca), debe implementarse como se muestra en las figuras 3 y 4.

La figura 5 muestra las tres ondas sinusoidales que representan la tensión trifásica, desplazada 120°.

Un sensor K está asociado a cada primer borne 26, 27 y 28 y está adaptado para detectar continuamente la tensión en cada línea de alimentación L1, L y L3 asociada al respectivo primer borne.

Un microcontrolador 40 está asociado a los sensores K. Los sensores y el microcontrolador son parte de los medios electrónicos 22.

Cada sensor K está adaptado para convertir la señal de tensión de alimentación en la respectiva línea L de la onda sinusoidal G a la media onda de baja tensión H, como se simplifica en las figuras 6 y 7 (la figura 7 muestra la conversión a media onda única; en otras realizaciones puede ser posible la conversión a media onda doble u otro tipo de conversión).

Ventajosamente, se proporciona un dispositivo 50 para verificar la presencia de una o más fases L en la entrada eléctrica trifásica 25, conectado operativamente con los medios electrónicos 22, de tal forma que, en el caso de verificar la ausencia de al menos una fase, los medios electrónicos controlan la desconexión de la alimentación trifásica a la bomba. En particular, el dispositivo para verificar la presencia de las fases 50 verifica la presencia de tensión en los primeros bornes 26, 27 y 28.

Este dispositivo de verificación 50 comprende en la práctica los sensores K y el microcontrolador 40 y un programa electrónico E contenido en el microcontrolador que lee las señales convertidas en medias ondas de baja tensión por los sensores K.

Más en particular, el dispositivo 50 funciona en dos situaciones: con la bomba sin funcionar, es decir, apagada y con la bomba en funcionamiento.

En el primer caso, con la bomba sin funcionar, el programa electrónico lee medias ondas consecutivas y, en el caso de ausencia de una serie de estas ondas de baja tensión consecutivas, los medios electrónicos 22 interpretan esta ausencia como una ausencia de tensión de fase en la línea L correspondiente y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, desactivando un relé de control de la bomba (no indicado por simplicidad en las figuras), evitando problemas conectados a la alimentación sin al menos una fase.

Con la bomba en funcionamiento, los medios electrónicos verifican el valor de tensión de una media onda en relación con una fase L y lo comparan con un promedio de la tensión de las medias ondas de las otras dos fases, si este valor está por debajo de un valor deseado del promedio durante un período de tiempo dado, los medios electrónicos interpretan esta ocurrencia como ausencia de la fase en la correspondiente línea L y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, desactivando un relé de control de la bomba.

El aparato 10 comprende un indicador 51, por ejemplo, un LED, de la ausencia de fase, de modo que el operador pueda ser consciente de la ausencia de fase y tomar medidas para restaurarla.

En la práctica, la detección de la ausencia de fase por el dispositivo 50 es una verificación que se lleva a cabo para cada una de las tres líneas de fuente de alimentación (L1, L2, L3) del aparato 10.

Se basa en el procesamiento por microcontrolador de las señales procedentes de los tres sensores K que detectan continuamente la tensión en cada una de las tres líneas de alimentación.

Partiendo del hecho de que la ausencia de fase puede producirse en dos situaciones diferentes (la primera con la bomba apagada y la segunda con la bomba en funcionamiento), el programa electrónico E está provisto de dos sistemas de verificación, el primero adecuado para la condición con la bomba apagada, y el segundo adecuado para la condición con la bomba en funcionamiento; las dos verificaciones se llevan a cabo de manera simultánea y continua, y, si el resultado es positivo, ambas se interpretan como una desconexión de fase:

La primera desconexión se produce cuando la tensión de una cualquiera de las tres líneas L está ausente durante un período de tiempo dado (fracciones de segundo): se proporciona un sensor para cada una de las tres fases para convertir la tensión de alimentación de onda sinusoidal en una señal de media onda de tensión baja, que se envía a una entrada especializada del microcontrolador 40; al leer esta señal, mediante el programa electrónico, en el caso de detección de la ausencia de una serie de medias ondas consecutivas, esto se interpreta como ausencia de esta fase.

La segunda desconexión se produce cuando la tensión de cualquiera de las tres líneas L es mucho menor que el promedio de las otras dos durante un período de tiempo dado (del orden de segundos, variable de acuerdo con el modelo de bomba, basándose en la medición de tensión regenerada por la fase desconectada del motor de la bomba). En el caso de detección de ausencia de fase, el dispositivo 50 actúa desactivando el relé de control de la bomba y activando la alarma "ausencia de fase" (por ejemplo, parpadeo rápido de un LED rojo asociado con el indicador 51).

Ventajosamente, el aparato 10 comprende un dispositivo 60 para detectar y corregir la inversión de fase para evitar la inversión de la dirección de rotación del motor de la bomba.

Este dispositivo 60 comprende medios para medir las tres tensiones en dichos primeros bornes 26, 27 y 28 y una memoria 61 que contiene una correcta secuencia de valores de las tres tensiones L en dichos primeros bornes, es decir, una memoria en la que se registran los valores mutuos de las tres tensiones, que deben desplazarse entre sí de una manera conocida; el dispositivo de detección 60 está adaptado para medir los valores de las tres tensiones reales en los primeros bornes y los compara con la secuencia memorizada, de modo que, en el caso de que los valores medidos de las tres tensiones no correspondan a la secuencia correcta memorizada, a través de medios de conmutación, tales como dispositivos de conmutación de tipo conocido (no indicados por simplicidad en las figuras), el dispositivo invierte las conexiones entre dos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases y evitando así la inversión.

En la práctica, en este ejemplo, el dispositivo para detectar y corregir la inversión de fase 60 usa los tres sensores K (estos son los medios de medición mencionados anteriormente) asociados a los primeros bornes 26, 27 y 28, que, por lo tanto, detectan la tensión en las líneas L y la convierte en señales de media onda de baja tensión, y el microcontrolador 40 que lee las señales convertidas y a través de un programa electrónico D (que en otras realizaciones podría integrarse en el programa E) cargado en el mismo las compara con la secuencia memorizada de las tensiones correctas y, en el caso de que los valores medidos de las tres medias ondas no correspondan a la correcta secuencia correcta, como se ha especificado anteriormente, controla la inversión de las conexiones a los bornes.

A continuación, se establece un ejemplo práctico. Supongamos que el segundo cableado UVW entre los segundos bornes 30, 31 y 32 de la salida eléctrica trifásica 29 y los bornes de la bomba U1, V1 y W1 es correcto. Si el operador conecta erróneamente la conexión L1 (que debería estar conectada a Q1) con la conexión Q2 (y, por lo tanto, conecta L2 con Q1), se produce inversión de fase. El dispositivo 60 detecta que las fases L1 y L2 en los bornes 26 y 27 tienen un valor diferente al valor teórico memorizado y, por lo tanto, sabe que se ha producido una inversión de fase y realiza la conmutación entre los dos primeros bornes 26 y 27, restableciendo la fase correcta. Si las tres fases L no tienen el valor esperado en los primeros bornes (por ejemplo, se han conectado los pares L1-Q2, L2-Q3 y L3-Q1), desde un punto de vista práctico, no hay inversión de la rotación del motor y, por lo tanto, el dispositivo 60 no controla ninguna conmutación.

Resumiendo, la detección de inversión de fase se realiza en las tres líneas de alimentación del dispositivo (L1, L2, L3). Se supone la corrección de las conexiones en las tres fases de salida al motor de la bomba. Se basa en la medición, a través del procesamiento del microcontrolador, de la secuencia de las señales procedentes de los tres sensores K que detectan continuamente la tensión en cada una de las tres líneas de alimentación L1, L2 y L3; como se ha indicado anteriormente, para cada una de las tres fases, el sensor K convierte la tensión de alimentación de onda sinusoidal en una señal de media onda de baja tensión, que se envía a una entrada dedicada del microcontrolador; a través de la lectura de esta señal, a través del programa electrónico, se detecta el orden de las tres medias ondas, que corresponde a la secuencia de las tres tensiones de fase de la fuente de alimentación; cuando la secuencia no cumple con el orden predeterminado, el aparato 10 realiza las siguientes acciones: asegura que el relé de control del motor (trifásico) permanece desactivado; entonces, a través de un segundo par de relés, invierte las fases incorrectas (por ejemplo, L1 a la fase L2), conmutando los contactos en los bornes; finalmente, activa el relé de control arrancando de este modo el motor en la dirección correcta. El tiempo de respuesta es del orden de un par de segundos y no se proporciona ninguna notificación en el caso de inversión de fase.

La invención también se refiere a un método para verificar la fuente de alimentación correcta del aparato de control 10 de la bomba alimentada con corriente trifásica, que comprende

- verificar la presencia de las fases en los respectivos primeros bornes y, en el caso de ausencia de al menos una fase, disociar el aparato de control de la bomba, por ejemplo, desactivando el relé de control de la bomba, y - verificar la dirección teórica de rotación del motor de la bomba y corregir esta dirección teórica de rotación en el caso de rotación en la dirección opuesta a la establecida.

Una conversión, para cada fase, de la tensión de alimentación de onda sinusoidal a media onda de baja tensión y se proporciona su procesamiento a través de un programa electrónico.

Si la bomba no está funcionando, se leen las medias ondas consecutivas para cada fase, y en el caso de ausencia de una serie de estas medias ondas consecutivas, se controla la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, desactivando un relé de control de la bomba. De manera diferente, si la bomba está funcionando, para cada fase, el valor de tensión de una media onda se verifica y compara con el promedio de la tensión de la media onda de las otras dos fases: si este valor está por debajo de un valor deseado de dicho promedio durante un período de tiempo dado, esto significa que hay una ausencia de la fase en la línea correspondiente y se controla la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, desactivando un relé de control de la bomba.

Con respecto a la verificación de la dirección teórica de rotación del motor de la bomba y la corrección de esta dirección teórica de rotación en el caso de rotación en la dirección opuesta a la establecida, el método comprende una etapa de memorización inicial (de fábrica) de una secuencia correcta de valores de las tres tensiones en los primeros bornes a los que corresponde la rotación correcta del motor de la bomba, y una etapa de comparación de los valores de tensión de las medias ondas con dicha secuencia de valores de las tres tensiones memorizadas; en el caso de que los valores medidos de las tres medias ondas no correspondan a la correcta secuencia correcta, las conexiones entre dos dichos primeros bornes se invierten, restaurando el orden correcto de las fases.

El funcionamiento general del aparato 10 se describe a continuación.

El aparato 10 de acuerdo con la invención puede montarse directamente en la bomba o entre esta y la red hidráulica que se va a servir.

Cuando se abre el grifo (es decir, se solicita agua de la red de distribución de agua a servir), el aparato arranca la bomba que continúa funcionando mientras el grifo esté abierto. Cuando el grifo está cerrado, el dispositivo restaura la presión máxima en el sistema, apaga la bomba y vuelve a la posición de espera. Si no hay agua en la entrada de la bomba.

El dispositivo integra un interruptor de presión y un interruptor de flujo.

El arranque del motor de la bomba está determinado por la presencia de flujo (arranque mediante interruptor de flujo) o por la reducción de presión (arranque mediante interruptor de presión).

La bomba continúa funcionando durante todo el tiempo que se eleva el interruptor de flujo como resultado del flujo que pasa a través del dispositivo.

La bomba se apaga unos segundos después de que el interruptor de flujo haya caído en su asiento.

En ausencia de flujo, el interruptor de presión permite que el dispositivo discrimine la condición para el apagado de la bomba:

• Interruptor de flujo bajado, interruptor de presión en la condición de presión presente en el sistema => Bomba detenida, lista para comenzar a funcionar de nuevo.

• Interruptor de flujo elevado, interruptor de presión en la condición de ausencia de presión en el sistema => Bomba detenida para proteger contra el funcionamiento en seco.

La fuente de alimentación dual trifásica de 230 y 400 Vca permite que el dispositivo se use en cualquier aplicación y, sobre todo, en cualquier área geográfica, como en los países que utilizan una tensión de alimentación monofásica de 115 Vca, la tensión trifásica estándar suele ser de 230 voltios.

La protección contra la ausencia de fase se proporciona cuando el dispositivo detecta la ausencia de una de las tres fases de alimentación y, en consecuencia, la bomba se apaga inmediatamente para proteger el motor de roturas debido a la fuente de alimentación incorrecta.

La protección contra la inversión de fase se proporciona cuando, después de la instalación, el dispositivo detecta que una cualquiera de sus fases de alimentación se ha invertido. Automática e inmediatamente, a través de un relé, el dispositivo restaura la fuente de alimentación correcta al motor, evitando que funcione en dirección inversa.

A continuación, se describe un ejemplo de los componentes hidráulicos del "regulador de presión y flujo" indicado en las figuras.

La carcasa 11 comprende una segunda cámara 115, aislada hidráulicamente de la cámara 15 por medio de una pared 116. Esta segunda cámara aloja en su interior al menos parte de los medios electrónicos para controlar y manejar el aparato y, en particular, una tarjeta 117 con componentes electrónicos montados en la misma, y es parte de los medios electrónicos 22.

El interruptor de flujo 20 comprende, por ejemplo, un deslizador 119 dispuesto de manera deslizante en la porción vertical de la salida 17 y que puede moverse hacia arriba por el flujo de agua, cuando está presente, oponiéndose a su fuerza de peso. Cuando no hay flujo, el deslizador 119 permanece bajado para cerrar la salida 17. El cabezal 119A del deslizador tiene un sello hidráulico dado con la salida 17 y está dimensionado de modo que un caudal mínimo predeterminado corresponde al salto de presión suficiente para superar el peso del deslizador.

El interruptor de flujo también comprende un primer imán 120A fijado en un lado del deslizador 119 cerca de la pared 116, y un primer interruptor de lengüetas 120b dispuesto en la tarjeta 117. Cuando el flujo está por debajo del valor de flujo umbral preestablecido que permite levantar el deslizador, el imán interactúa con el interruptor de lengüetas, el cual está cerrado. Cuando se levanta el deslizador, el imán se desacopla magnéticamente del interruptor, el cual se abre, dando como resultado la generación de una señal que permite el arranque de la bomba.

En la porción vertical de la entrada 16 se proporciona una válvula de retención 120 para el agua desde la primera cámara hacia la bomba.

En la primera cámara 15 se proporciona un interruptor de presión 19, adaptado para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor preestablecido definido como "presión de arranque".

El interruptor de presión 19 comprende medios sensores 122, descritos mejor más adelante, sensibles al campo magnético y adaptados para producir un efecto o una señal cuando el tamaño del campo magnético que rodea estos medios sensores supera un valor operativo dado, correspondiente a la presión de conexión y, por lo tanto, al efecto o la señal generada por estos medios sensores 122 se correlaciona con el accionamiento de la bomba.

El interruptor de presión 19 también comprende un cuerpo 123 sensible a la presión en la cámara 15, que puede moverse a lo largo de una dirección en función del valor de presión en esta cámara 15 de manera que una porción 123A de la misma se mueve hacia o lejos del medio sensor 122 basándose en la presión en la cámara.

Por ejemplo, este cuerpo 123 es un vástago restringido para trasladarse en una dirección predeterminada (por ejemplo, horizontal). De acuerdo con una configuración de tipo conocido, este vástago 123 está fijado a una membrana 124 e interactúa con un resorte 125 de modo que el vástago está adaptado para tomar una posición axial dentro de la cámara en función de la presión presente en la cámara. Cuando la presión aumenta, el vástago es arrastrado por la membrana en una dirección de compresión del resorte 125, alejándose de la pared 116 que divide la primera cámara de la segunda cámara con la tarjeta 117 y el medio sensor 122; cuando la presión cae, el resorte 125 empuja el vástago en la dirección opuesta (hacia la pared 116).

Puede observarse cómo el extremo terminal 123A del vástago 123 está adaptado para entrar en un rebaje 116A definido en la pared 116, que se extiende dentro de la segunda cámara 115; la tarjeta 117 tiene un orificio pasante para permitir la disposición del rebaje 16A.

El interruptor de presión comprende además un medio magnético 126 integral con la porción del vástago 123 que se mueve hacia el medio sensor 122. Estos medios magnéticos 126 están adaptados para producir un campo magnético, definido en lo sucesivo en el presente documento como campo magnético primario.

Preferentemente, el medio sensor 122 puede consistir en un segundo dispositivo de lengüetas (en lo sucesivo en el presente documento también indicado con el número 122) y el medio magnético 126 puede consistir en un imán (en lo sucesivo en el presente documento también indicado con el número 126), de manera que cuando el imán 126 se mueve hacia el segundo dispositivo de lengüetas, el interruptor de lengüetas se cierra y se genera una señal de arranque para la bomba. Está claro que el valor del campo magnético primario que rodea el medio sensor 122, es decir, el dispositivo de lengüetas, se correlaciona con el valor de presión en la cámara, como la posición del vástago 123 con respecto al dispositivo de lengüetas 122, es decir, la distancia del imán 126 desde este dispositivo de lengüetas, es una función de la presión en la cámara.

Se entiende que el dibujo solo muestra posibles realizaciones no limitativas de la invención, que pueden variar en formas y disposiciones sin apartarse, sin embargo, del alcance de la invención que se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. El aparato de control (10) de una bomba (11) alimentada con corriente trifásica y provista de bornes de fase (U1, V1, W1), comprendiendo dicho aparato de control

- una sección hidráulica (13) que comprende a su vez

- una entrada (16) para el agua procedente de una bomba (11) con la que está asociada el aparato, - una salida (17) para que el agua se conecte con un sistema de agua,

- un primer dispositivo (19) sensible a la presión del agua interpuesto entre dicha entrada (16) y dicha salida (17) para el agua, adaptado para verificar un valor de presión dado del agua en el aparato,

- un segundo dispositivo (20) sensible al flujo del agua, interpuesto entre dicha entrada (16) y dicha salida (17) para el agua, adaptado para verificar un valor de flujo dado del agua en el aparato,

- una sección eléctrica (14) que comprende a su vez

- medios electrónicos (22) para gestionar el aparato, conectados operativamente con dicho primer dispositivo (19) y dicho segundo dispositivo (20) y configurados para controlar la operación o apagado de la bomba basándose en los parámetros de presión y/o flujo detectados,

- una entrada eléctrica trifásica (25) equipada con los primeros bornes (26, 27, 28), uno para cada fase, para cableado (L) adaptado para conectar dichos primeros bornes (26, 27, 28) a la red de fuente de alimentación trifásica externa,

- una salida eléctrica trifásica (29) equipada con segundos bornes (30, 31, 32), uno para cada fase, para cableado (UVW) a dichos correspondientes bornes (U1, V1, W1) de la bomba,

- un dispositivo (50) para verificar la presencia de una o más fases (L) en dicha entrada eléctrica (25), conectado operativamente con dichos medios electrónicos (22), de tal forma que, en el caso de verificar la ausencia de al menos una fase (L), dichos medios electrónicos (22) están adaptados para controlar la desconexión de la alimentación trifásica a dicha bomba,

- un dispositivo (60) para detectar y corregir la inversión de fase para evitar la inversión de la dirección de rotación de la bomba (11), que comprende medios para medir las tres tensiones en dichos primeros bornes (26, 27, 28) y una memoria (61) que contiene una secuencia correcta de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes (26, 27, 28), estando adaptado dicho dispositivo de detección (60) para medir los valores de dichas tres tensiones en dichos primeros bornes (26, 27, 28) y compararlos con dicha secuencia, de modo que, en el caso de que los valores medidos de las tres tensiones no correspondan a la secuencia correcta memorizada, a través de medios de conmutación, dicho dispositivo (60) invierte las conexiones entre dos de dichos primeros bornes (26, 27, 28), restaurando el orden correcto de las fases.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho dispositivo (50) para verificar la presencia de las fases en la entrada eléctrica (25) proporciona la verificación de la presencia de tensión en uno o más de dichos primeros bornes (26, 27, 28).

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende tres sensores (K) asociados con dichos primeros bornes (26, 27, 28), adaptados para detectar, preferentemente de forma continua, la tensión en cada línea de alimentación asociada al respectivo primer borne.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en donde cada sensor (K) está adaptado para convertir la señal de tensión de alimentación en la respectiva línea de onda sinusoidal a onda de baja tensión, estando dicha señal convertida adaptada para ser leída por un microcontrolador (40) que contiene un programa electrónico (E) adaptado para leer las ondas de baja tensión.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en donde, con dicha bomba (11) sin funcionar, es decir, apagada, estando adaptado dicho programa electrónico (E) para leer las ondas de baja tensión consecutivas y, en el caso de ausencia de una serie de estas ondas de baja tensión consecutivas, los medios electrónicos (22) interpretan esta ausencia como una ausencia de tensión de fase en la línea correspondiente y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba.

6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3, 4 o 5, en donde, con dicha bomba (11) en funcionamiento, dichos medios electrónicos (22) verifican el valor de tensión de una fase y lo comparan con un promedio de la tensión de las otras dos fases, si este valor está por debajo de un valor deseado de dicho promedio durante un período de tiempo dado, dichos medios electrónicos (22) interpretan esta ocurrencia como ausencia de la fase en la línea correspondiente y controlan la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba.

7. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 4, 5 o 6, en donde dichas ondas de baja tensión son medias ondas.

8. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende un indicador visual y/o acústico (51) de la ausencia de fase.

9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende tres sensores (K) asociados con dichos primeros bornes (26, 27, 28), adaptados para detectar, preferentemente de forma continua, la tensión en cada línea de alimentación asociada al respectivo primer borne.

10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en donde cada sensor (K) está adaptado para convertir la señal de tensión de alimentación en la respectiva línea de onda sinusoidal a onda de baja tensión, estando dicha señal convertida adaptada para ser leída por un microcontrolador (40) provisto de un programa electrónico (E) adaptado para leer las ondas de baja tensión y compararlas con dicha secuencia de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes, de modo que, en el caso de que los valores medidos de las tres ondas de baja tensión no correspondan a la secuencia correcta memorizada, a través de medios de conmutación, dicho dispositivo invierte las conexiones entre dos de dichos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases.

11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en donde dichas ondas de baja tensión son medias ondas.

12. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones 3, 4, 9 y 10, en donde dichos tres sensores (K) y dicho microcontrolador (40) son comunes para dicho dispositivo (50) para verificar la presencia de una o más fases y para dicho dispositivo (60) para detectar y corregir la inversión de fase.

13. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha entrada eléctrica trifásica (25) se alimenta a 400 V y/o a 230 V.

14. Aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende una cámara (15) provista de dicha entrada (16) para el agua procedente de la bomba y dicha salida (17) para conectar el agua con el sistema de agua; estando adaptado dicho primer dispositivo (19), preferentemente un interruptor de presión, para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor de presión preestablecido; estando adaptado dicho segundo dispositivo (20), preferentemente un interruptor de flujo, para emitir una señal de arranque para la bomba al alcanzar un valor umbral de flujo preestablecido.

15. Método para verificar la correcta fuente de alimentación de un aparato de control (10) de una bomba (11) alimentada con corriente trifásica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, estando dicho aparato de control equipado con dicha entrada eléctrica trifásica equipada con dichos primeros bornes, uno para cada fase, para cableado adaptado para conectar dichos primeros bornes a la red de fuente de alimentación trifásica externa y con una salida eléctrica trifásica equipada con segundos bornes, uno para cada fase, para cableado a los bornes correspondientes de la bomba, comprendiendo dicho método

- verificar la presencia de las fases en los respectivos primeros bornes y, en el caso de ausencia de al menos una fase, disociar dicho aparato de control de la bomba, preferentemente desactivando el relé de control de la bomba, y/o

- verificar la dirección teórica de rotación del motor de la bomba y corregir esta dirección teórica de rotación en el caso de rotación en la dirección opuesta a la establecida.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende la conversión, para cada fase, de la tensión de alimentación de onda sinusoidal a media onda de baja tensión y su procesamiento a través de un programa electrónico.

17. Método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde, si la bomba no está funcionando, comprende la etapa de lectura, para cada fase, de las medias ondas consecutivas y, en el caso de ausencia de una serie de estas medias ondas consecutivas, control de la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba.

18. Método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde, si la bomba está funcionando, comprende la etapa de verificación, para cada fase, del valor de tensión de una media onda y su comparación con el promedio de la tensión de la media onda de las otras dos fases, si este valor está por debajo de un valor deseado de dicho promedio durante un período de tiempo dado, el método interpreta esta ocurrencia como ausencia de la fase en la línea correspondiente y controla la desconexión de la fuente de alimentación de la bomba, preferentemente desactivando un relé de control de la bomba.

19. Método de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende una etapa de memorización inicial de una secuencia correcta de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes a los que corresponde la rotación correcta del motor de la bomba, y una etapa de comparación de los valores de tensión de las medias ondas con dicha secuencia de valores de las tres tensiones en dichos primeros bornes; en el caso de que los valores medidos de las tres medias ondas no correspondan a la secuencia correcta memorizada, dicho método invierte las conexiones entre dos de dichos primeros bornes, restaurando el orden correcto de las fases.