MX2008010977A - Conjunto de salinometro y sensor de velocidad de flujo. - Google Patents
Conjunto de salinometro y sensor de velocidad de flujo.Info
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Abstract
Un salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo para un sistema ablandador de aguas que incluye un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera que incluye al menos un bastidor de sensor províto en el tanque de salmuera, un primer juego de detector relacionado con el bastidor y configurado para indicar si la solución de salmuera tiene la concentración adecuada o no y un segundo juego de detector relacionado con el bastidor y configurado para medir la velocidad de flujo de la solución de salmuera en los ciclos de retiro y relleno de salmuera de la regeneración.
Description
CONJUNTO DE SALINÓMETRO Y SENSOR DE VELOCIDAD DE FLUJO
ANTECEDENTES
El presente conjunto de sensor se refiere a un sensor para un sistema de tratamiento de aguas, y más particularmente a un salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo para un tanque de salmuera en un sistema de tratamiento de aguas.
Los ablandadoios de agua son bien conocidos en la técnica y por lo regular incluyen un tanque de tratamiento que contiene una resina de intercambio iónico y un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera. El ablandamiento del agua ocurre al correr agua a través de la resina de intercambio iónico que reemplaza los cationes de calcio y magnesio en el agua con cationes de sodio. A medida que el proceso de intercambio iónico continúa, la resina eventualmente pierde su capacidad de ablandar agua y debe reabastecerse de cationes de sodio. El proceso mediante el cual se eliminan los iones de calcio y magnesio, la capacidad de la resina de intercambio iónico para ablandar agua se restablece y los iones de sodio se restablecen se conoce en la técnica como regeneración.
Durante la regeneración, la salmuera, una solución salina concentrada o saturada, pasa a través de la resina de intercambio iónico y los cationes en la resina de intercambio iónico se reemplazan con iones de sodio. La regeneración es un
proceso de pasos múltiples que incorpora un número de ciclos, específicamente, ciclos de lavado invertido, retiro de salmuera, enjuague lento, enjuague rápido y rellenado. Durante el ciclo de lavado inverso, el flujo hacia el interior del tanque de tratamiento se invierte para remover los sedimentos de la resina de intercambio iónico.
Durante el ciclo de retiro de salmuera, se introduce salmuera de cloruro de sodio o cloruro de potasio altamente concentrada en la resina de intercambio iónico, donde los iones de sodio o potasio en la solución de salmuera desplazan a los iones de calcio y magnesio unidos a las esferas de intercambio iónico en la resina. La velocidad de flujo del retiro de salmuera depende de dos variables principales, la condición de la boquilla de eyección y la presión de garganta y entrante. La boquilla de eyección permite que la solución de salmuera fluya hacia fuera del tanque de salmuera a través de un conducto (garganta) y hacia el interior del tanque de tratamiento a través de un conducto de flujo hacia dentro. Las boquillas de eyección tapadas o parcialmente bloqueadas y/o la baja presión a través de los conductos puede producir menores velocidades de flujo para el retiro de salmuera, lo que puede resultar en un ciclo de enjuague de salmuera más prolongado, desperdicio innecesario de volumen de aguas de regeneración y una regeneración ineficiente de la resina de intercambio iónico. Conforme a lo anterior, existe la necesidad de un sistema para tratamiento de aguas mejorado que alerte al usuario cuando las boquillas de eyección estén tapadas y necesiten servicio.
Cuando se haya dado un nivel adecuado de intercambio iónico, la salmuera utilizada se enjuaga de la resina de intercambio iónico en el tanque de tratamiento durante los ciclos de enjuague lento y enjuague rápido. Durante el ciclo de relleno, fluye agua suave a través del conducto de salida en el tanque de tratamiento y a través del conducto en el tanque de salmuera, llenando el tanque de salmuera con agua suave para preparar la solución de salmuera para la regeneración siguiente. Controles/líneas de flujo de relleno tapados o parcialmente bloqueados en los conductos pueden producir velocidades de flujo de relleno más lentas, que pueden resultar en un volumen de salmuera reducido en el tanque de almacenamiento de sal y en una dosis de sal menor que la deseada en regeneraciones subsiguientes. Una menor dosis de sal resultará en la regeneración insuficiente de la resina de intercambio iónico, y una reducción en la capacidad de servicio y fuga de dureza. Conforme a lo anterior, existe la necesidad de un sistema para tratamiento de aguas mejorado que alerte al usuario cuando las líneas de flujo de relleno estén tapadas y necesiten servicio.
Los sistemas para ablandar aguas por lo general se instalan en entornos con condiciones variantes de temperatura y humedad, de las cuales algunas crean "puentes de sal" en el tanque de salmuera. Un "puente de sal" es una costra dura de sal que se forma a partir de una reacción entre la sal y la humedad en el tanque de salmuera, que produce una baja concentración de salmuera debajo del "puente
de sal" debido a que la sal que forma el puente no puede disolverse en el agua para hacer salmuera. Produce una reacción de intercambio iónico inefectiva durante el ciclo de regeneración, y resulta en reducción en la capacidad de servicio y fugas de dureza. Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema mejorado para tratamiento de aguas que indique la presencia de un puente de sal y permita que el usuario elimine el puente.
El presente salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo cumple o rebasa cada una de las necesidades anteriormente indicadas al estar configurado para determinar las velocidades de flujo del retiro de salmuera y el relleno. Además, el presente salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo está construido y arreglado para indicar si la solución de salmuera está lo suficientemente concentrada y para determinar la presencia de un "puente de sal" en el tanque de salmuera.
Más específicamente, la presente invención proporciona un salinómetro y un conjunto de sensor de velocidad de flujo para un sistema ablandador de aguas que incluye un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera. El conjunto incluye al menos un bastidor de sensor provisto en el tanque de salmuera, un primer juego de detector relacionado con el bastidor y configurado para indicar si la solución de salmuera está concentrada adecuadamente o no y un segundo juego de detector relacionado con el bastidor y configurado para medir la
velocidad de flujo de la solución de salmuera durante los ciclos de retiro de salmuera y relleno de la regeneración.
La presente invención también proporciona un método para determinar una velocidad de flujo de una solución de salmuera en un tanque de salmuera se proporciona donde el tanque de salmuera incluye un bastidor de sensor que tiene un primer par de detectores que incluyen un primer fotoemisor y un primer fotodetector, un segundo par de detectores que incluye un segundo fotoemisor y un segundo fotodetector , un flotador móvil que se ubica en una cavidad entre los primero y segundo fotoemisores y los primero y segundo fotodetectores y un temporizador en comunicación con los primero y segundo pares de detectores. El método incluye los pasos de iniciar el temporizador cuando el flotador está en una primera posición con relación a los primero y segundo pares de detectores, detener el temporizador cuando el flotador está en una segunda posición con relación a los primero y segundo pares de detectores, determinar un tiempo total tomado para que el flotador se mueva desde la primera posición a la segunda posición y calcular una velocidad de flujo con base en el tiempo total.
La presente invención además proporciona un método para determinar la presencia de un puente de sal en una solución de salmuera en un tanque de salmuera se proporciona donde el tanque de salmuera incluye un bastidor de sensor que tiene un primer par de detectores que incluyen un primer fotoemisor y
un primer fotodetector, un segundo par de detectores que incluye un segundo fotoemisor y un segundo fotodetector, un flotador móvil que se ubica en una cavidad entre los primero y segundo fotoemisores y los primero y segundo fotodetectores y un temporizador en comunicación con los primero y segundo pares de detectores. El método incluye los pasos de iniciar el temporizador cuando el flotador está en una primera posición con relación al primer par de detectores, detener el temporizador cuando el flotador está en una segunda posición con relación al segundo par de detectores, determinar un tiempo total tomado para que el flotador se mueva desde la primera posición a la segunda posición; calcular una primera velocidad promedio de la solución de salmuera debajo del segundo par de detectores, calcular una segunda velocidad promedio de la solución de salmuera por encima del segundo par de detectores, determinar una proporción de velocidad con base en la primera velocidad promedio y la segunda velocidad promedio y activar al menos un indicador cuando la proporción de velocidad esté a una proporción de velocidad designada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de tratamiento de aguas que incluye el presente salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo provistos en un bastidor de sensor en un tanque de salmuera; y
La Figura 2 s una sección transversal del bastidor de sensor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1 y en la dirección indicada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Con referencia a las Figuras 1 y 2, el presente salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo por lo general se designa 10 y está provisto dentro de un tanque de salmuera 12 de un sistema ablandador de aguas 14. Como se conoce en la técnica, el tanque de salmuera 12 contiene una solución de salmuera 16 que incluye salmuera 18 y gránulos de sal 20. El tanque de salmuera 12 incluye además una válvula de salmuera 22 (se muestra oculta) provista en un bastidor o conducto de válvula de salmuera 24. La patente, en Estados Unidos número 6,551 ,504, que se incorpora a la presente a manera de referencia, presenta una válvula de salmuera apropiada. Una placa de salmuera 26 (se muestra oculta) de preferencia tiene patas de soporte de forma frustocónica 28a, 28b (se muestran ocultas), que suspenden la placa por encima de un fondo del tanque 12, aunque están contempladas otras formas para las patas. Como se conoce en la técnica, los gránulos de sal 20 descansan sobre la placa de salmuera 26, lo que ayuda a disolver la sal, protege al sistema 14 de las impurezas en la sal y por lo general está fabricada de un material resistente a la corrosión, como por ejemplo plástico, aunque se contemplan otros materiales con propiedades de resistencia a la corrosión similares.
Un tanque de tratamiento 30 está conectado al tanque de salmuera 12 mediante válvulas y tubos o tubería por lo general designado 32, y contiene una fuente de resina de preferencia granular 34, como se conoce en la técnica. El sistema ablandador de aguas 14 incluye además un controlador 36 que contiene un microprocesador (no ilustrado) o similar y pantallas y/o indicadores 38 configurados para alertar al usuario del estatus del sistema ablandador de aguas 14. Como se conoce en la técnica, los indicadores 38 puede ser auditivos y/o visuales.
El conjunto del sensor 10 incluye un bastidor de sensor 40 y una vara de sal 42 acoplada al bastidor del sensor y que se extiende fuera del tanque de salmuera 12. La vara 42 protege el cableado 44 que se extiende desde el bastidor del sensor 40 al controlador 36. De preferencia, tanto el bastidor del sensor 40 y la vara de sal 42 están fabricados de plástico, que por lo general es resistente a la corrosión de la sal, aunque se contemplan otros materiales con propiedades de resistencia a la corrosión similares. Como se comentará en mayor detalle más adelante, el conjunto de sensor 10 se comunica con el microprocesador en el controlador 36, que está configurado para calcular las velocidades de flujo/salinidad de la solución de salmuera 16.
Como se observa en la Figura 2, el bastidor del sensor 40 está en comunicación fluida con la solución de salmuera 16 en el tanque 12 e incluye un primer juego de
detector 46 y un segundo juego de detector 48 dispuestos en lados opuestos del bastidor de sensor y que definen una cavidad 50 entre ellos para recibir la vara de sal 42 (se muestra oculta).
El primero juego de detector 46 está configurado para determinar si la solución de salmuera 16 tiene la concentración adecuada o no y para indicar la necesidad de reponer sal en el tanque de salmuera 12. Incluido en el primer juego de detector 46 hay un fotoemisor 52 dispuesto en una primera cámara 54 y un fotodetector 56 que apunta al fotoemisor y dispuesto en una segunda cámara 58 separada de la primera cámara, y que define una primera cavidad de flotador 60 entre ellas. La primera cavidad de flotador 60 incluye aperturas 61 a, 61 b que están en comunicación fluida con la solución de salmuera 16 en el tanque de salmuera 12. De preferencia, el fotoemisor 52 está arreglado a la misma altura que el fotodetector 56 para que ambos componentes estén alineados entre sí. El fotoemisor 52 produce una luz infrarroja ("IR") y el fotodetector 56 pasa una corriente eléctrica que es directamente proporcional a la intensidad de la luz IR producida por el fotoemisor, lo que se describe en mayor detalle más adelante. Deberá apreciarse que la posición del fotoemisor y el fotodetector es reversible.
Un flotador 62, de preferencia un botador tipo pelota que tenga una densidad específica de aproximadamente 1.12 a 1 .15 (es decir, aproximadamente 1 .12 a 1.15 veces mayor que la densidad específica del agua), se encuentra en la
primera cavidad de flotador 60 entre el fotoemisor 52 y el fotodetector 56. El flotador 62 de preferencia está fabricado de un polímero resistente a la corrosión que tiene la densidad antes mencionada, aunque se aprecia que otros plásticos o materiales con propiedades de resistencia a la corrosión similares pueden ser apropiados. Al tener la densidad mencionada, el flotador 62 no se moverá a menos que la solución de salmuera 16 tenga una densidad igual o mayor a la densidad del flotador, lo que indica que la solución de salmuera está suficientemente concentrada.
Durante todo el ciclo de regeneración, cuando la densidad de la solución de salmuera 16 es mayor que la del flotador 62, el flotador se suspende en una parte superior 64 de la primera cavidad de flotador 60 (se muestra en líneas punteadas en la Figura 2), adyacente a la apertura 61a. En esta posición, el flotador 62 cierra una senda de luz entre el fotoemisor 52 y el fotodetector 56, lo que envía una señal al controlador 36 y activa los indicadores 38 para denotar que la solución de salmuera tiene la concentración suficiente. Por ejemplo, los indicadores 38 son opcionalmente un LED verde, un tono audible o una combinación de los mismos, aunque están contemplados otros indicadores.
Sin embargo, cuando la densidad de la solución de salmuera 16 es inferior a la del flotador 62, el flotador se sumerge en la primera cavidad de flotador 60 (mostrada en líneas sólidas en la Figura 2), lo que mantiene la senda de luz entre el
fotoemisor 52 y el fotodetector 56 abierto y sin obstrucciones, lo que activa al indicador 38 para alertar al usuario, como por ejemplo con un LED color rojo y/o un tono/alarma audible, de que se necesita sal 20 adicional en el tanque de salmuera 12' o qtie hay un puente de sal presente.
Específicamente, la señal enviada al controlador 36 es indicativa de la posición del flotador 62 en la primera cavidad de flotador 60. El fotodetector 56 está configurado para pasar un voltaje de entre 0 a 4.5 V al controlador 36, dependiendo de la cantidad de luz producida por el fotoemisor 52 y la posición del flotador 62. El microprocesador (no ilustrado) en el controlador 36 está configurado de forma tal que si la señal del fotodetector 56 es de menos de 2.5V, el flotador 62 está obstruyendo la senda de luz y la solución de salmuera 16 tiene una concentración adecuada. De manera similar, si la señal del fotodetector es mayor que 2.5V, la senda de luz no tiene obstrucciones y los indicadores 38 alertan al usuario que es necesario agregar sal 20 a la solución de salmuera 16. Por ejemplo, si la senda de luz entre el fotoemisor 52 y el fotodetector 56 está completamente libre de obstrucciones, el fotodetector pasará el máximo voltaje de 4.5V al controlador 36, lo que significa que el flotador 62 está sumergido y es necesario reemplazar la sal. Sin embargo, se reconoce que otros métodos para alertar al usuario sobre la concentración salina pueden ser apropiados, dependiendo de la aplicación.
Todavía con referencia a la Figura 2, el segundo juego de detectores 48 está configurado para determinar la velocidad de flujo de la solución de salmuera 16 durante los ciclos de retiro de salmuera y relleno, e incluye un primer par de detectores 66 que incluyen un primer fotoemisor 68 y un primer fotodetector 70, y un segundo par de detectores 72 que incluye un segundo fotoemisor 74 y un segundo fotodetector. Los primero y segundo fotoemisores 68, 74 de preferencia están arreglados en una cámara de fotoemisor 78, y los primero y segundo fotodetectores 70, 76 están arreglados en una cámara de fotodetector 80 separada de la cámara de fotodetector y que definen una segunda cavidad de flotador 82 entre sí. Como en el caso de la primera cavidad de flotador 60, la segunda cavidad de flotador 82 incluye aperturas 83a, 83b que están en comunicaicón fluida con la solución de salmuera 16 en el tanque de salmuera 12. Deberá apreciarse que las posiciones de los fotoemisores y los fotodetectores es reversible.
De preferencia, y para garantizar el funcionamiento apropiado del segundo conjunto detector 48, el primer fotoemisor 68 y el primer fotodetector 70 están arreglados a la misma altura que en sus cámaras respectivas 78, 80, respectivamente. También, el segundo fotoemisor 74 y el segundo fotodetector 76 están arreglados a la misma altura en sus respectivas cámaras 78, 90, y están separados verticalmente desde el primer par de detectores 66.
Aún de preferencia, el primer par de detectores 66 se encuentra a un nivel arriba de la placa de salmuera 26, y el segundo par de detectores 72 se encuentra al mismo nivel que la placa de salmuera. Tanto el primero como el segundo par de detectores 66, 72 están colocados de preferencia arriba de la válvula de salmuera 22 del tanque de salmuera 12 (Figura 1 ). Está contemplado que esta configuración proporcionará mediciones de velocidad de flujo precisas.
Un segundo flotador 84, de preferencia un flotador tipo pelota, se proporciona en la segunda cavidad de flotador 82, como se observa en la Figura 2. El segundo flotador 84, similar al flotador 62, tiene una densidad específica de menos de 1.00, y de preferencia está fabricado de un polímero resistente a corrosión que tiene la densidad específica mencionada, aunque otros plásticos o materiales con resistencia a la corrosión pueden ser apropiados.
Durante el ciclo de retiro de salmuera, la solución de salmuera 16 se retira del tanque de salmuera 12 a través de una boquilla de eyección (no ilustrada), el conducto 24, un conducto de entrada 86 y hacia el interior de la resina de intercambio iónico 30 en el tanque de tratamiento 34. A medida que la solución de salmuera 16 se retira del tanque de salmuera 12, el nivel de la solución cae por debajo del primer par de detectores 66 (es decir, el primer par de detectores 66 está expuesto al aire dentro del tanque 12). En este momento, el segundo flotador 84 se mueve con el nivel de la solución de salmuera, abriendo una senda de luz
entre el primer fotoemisor 68 y el primer fotodetector 70, lo que envía una señal al controlador 36, que inicia un temporizador (no ilustrado).
Cuando el nivel de la solución de salmuera 16 cae por debajo del segundo par de detectores 72 (es decir, el segundo par de detectores está expuesta al aire dentro del tanque 12), el segundo flotador 84 está en la parte inferior 87 de la segunda cavidad de flotador 82 adyacente a la apertura 83b, y cierra un camino de luz entre el segundo fotoemisor 74 y el segundo fotodetector 76 (ilustrado en líneas punteadas en la Figura 2), lo que envía una señal al controlador 36 y detiene el temporizador. El tiempo tomado para que la solución de salmuera 16 pase entre los primero y segundo pares de detectores 66, 72, respectivamente, se puede utilizar para determinar la velocidad de flujo del retiro de salmuera.
Específicamente, la velocidad del flujo de retiro se puede determinar usando la ecuación siguiente:
FRe =
+ [(1 -PerVo/d)*( p *h)*(r22)]}/te donde: FRe = velocidad de flujo de retiro de salmuera; h = altura entre el fotoemisor y el fotodetector; Pi = radio del tanque de salmuera; PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal. (~ 45% por sal de grano);
G2 = radio del bastidor de la válvula de brea; y te = tiempo tomado para alcanzar la distancia h durante el ciclo de retiro de salmuera
Con base en la velocidad de flujo de retiro de salmuera, el usuario puede determinar si la boquilla de eyección, que permita que la solución de salmuera 16 se retire a través del conducto 24, está tapada o parcialmente bloqueada o no. Específicamente, si la velocidad de flujo del retiro de salmuera está por debajo de un nivel predeterminado, existe la probabilidad de que la boquilla de eyección esté tapada o parcialmente bloqueada y necesita recibir servicio, y los indicadores 38 alertarán al usuario, mediante un LED o alarma audible, por ejemplo.
Durante el ciclo de relleno, agua suave fluye a través de un conducto de salida 88 y el conducto 24 y llena el tanque de salmuera 12 para preparar la solución de salmuera 16 para la regeneración siguiente. A medida que el tanque 12 se llena, el nivel de la solución primero sube por arriba del segundo par de detectores 72, lo que ocasiona un decremento en la frecuencia y resistencia en el circuito conectado al segundo fotodetector 76 y un incremento en conductividad de la solución de salmuera 16. Este incremento en conductividad de la solución de salmuera 16 incrementa la concentración y la densidad de la solución, lo que ocasiona que el segundo flotador 84 se levante y abra una senda de luz entre el
segundo fotoemisor 74 y el segundo fotodetector 76, lo que envía una señal al controlador 36 para que inicie un temporizador.
Cuando el nivel de la solución sube al nivel del primer par de detectores 66, el segundo flotador 84 está en la parte más alta 89 de la segunda cavidad de flotador 82 adyacente a la apertura 83a y cierra la senda de luz entre el primer fotoemisor 68 y el primer fotodetector 70, lo que envía una señal al controlador 36 para detener el temporizador. Debido a la mayor conductividad de la solución de salmuera 16, la densidad de la solución es mayor o igual que la del segundo flotador 84, y el segundo flotador permanece en la parte superior 89 de la segunda cavidad de flotador 82. El tiempo tomado para que la solución de salmuera 16 sube entre los primero y segundo pares de detectores 72,66, respectivamente, se puede utilizar para calcular la velocidad de flujo de relleno.
Específicamente, la velocidad del flujo de relleno se puede calcular usando la ecuación siguiente: FRr = {[n*\r 2*{PerVoid)] + [{ -PerVoid)*{ p *h)*(r22)]}/tr donde: FRr = velocidad de flujo de relleno; h = altura entre el fotoemisor y el fotodetector; r1 = radío del tanque de salmuera; PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano); r2 = radio del bastidor de la válvula de brea; y
tr = tiempo tomado para alcanzar la distancia h durante el ciclo de relleno
Conforme a lo anterior, con base en la velocidad del flujo de relleno, el usuario puede determinar si los controles/líneas de flujo de relleno (no ilustrados) en el conducto 24 están tapadas o parcialmente bloqueadas. En particular, si la velocidad de flujo del relleno está por debajo de un nivel predeterminado, existe la probabilidad de que los controles/líneas de flujo de relleno estén tapadas o parcialmente bloqueadas y los indicadores 38 alertarán al usuario, mediante un LED o alarma audible, por ejemplo, de que el sistema necesita recibir servicio.
Los primero y segundo pares de detectores 66, 72 también se pueden usar para detectar la presencia de un puente de sal. Como se conoce en la técnica, los puentes de sal causan una salmuera con baja concentración bajo el puente de sal y una reacción inefectiva de intercambio iónico durante la regeneración, lo que resulta en una reducción de capacidad de servicio y fuga de dureza. Para detectar la presencia de un puente de sal, el temporizador se inicia al principio del ciclo de enjuague rápido, y cuando el nivel de la solución de salmuera 16 sube al segundo par de detectores 72, el segundo flotador 84 está en la parte baja 87 de la segunda cavidad de flotador 82 y cierra la senda de luz entre el segundo par de detectores, lo que envía una señal al controlador 36 y detiene el temporizador. Con base en este tiempo, la velocidad promedio debajo del segundo par de detectores 72 se puede determinar usando la ecuación siguiente:
v1 = FRr/{( p ) - [^ -PerVoid)*(4* p *[(Ra + Rb)/2]2)} donde: vi = velocidad promedio debajo del segundo par de detectores; FRr = velocidad de flujo de relleno; ? = radío del tanque de salmuera; Ra = radio más grande de la pata de la placa de salmuera 28b (Figura 1 ); Rb = radio más pequeño de la pata de la placa de salmuera 28b (Figura 1 ); y PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano);
Cuando el nivel de la solución de salmuera sube más allá del segundo par de detectores 72, la concentración y la densidad de la solución 16 incrementa, y el segundo flotador 84 se mueve hacia arriba en la segunda cavidad de flotador 82, lo que abre la senda de luz entre el segundo fotoemisor 74 y el segundo fotodetector 76 y se envía una señal al controlador 36, lo que inicie el temporizador. Cuando el nivel de la solución alcanza el primer par de detectores 66, el segundo flotador 84 está en la parte superior 89 de la segunda cavidad de flotador 82 y cierre la senda de luz entre el primer fotoemisor 68 y el primer fotodetector 70, lo que detiene el temporizador. Con base en este tiempo, la velocidad promedio arriba del segundo par de detectores 72 se calcula usando la ecuación siguiente: v2 = FRr/{[(( p *n2) - (p *r22)Y (PerVoid)] + (p *r22) } donde:
v2 = velocidad promedio arriba del segundo par de detectores; FRr = velocidad de flujo de relleno; n = radío del tanque de salmuera; G2 = radio del bastidor de la válvula de brea; Ra = radio más grande de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); R = radio más pequeño de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); y PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano);
Una proporción de velocidad entre la velocidad arriba del segundo par de detectores 72 y la velocidad debajo del segundo par de detectores se peude calcular entonces de la manera siguiente: vra,io = (d2/tr)/ (d1/to) * 1.6 donde: ratio = proporción de velocidad con base en un tanque de 250 libras; d2 = distancia entre los primero y segundo pares de detectores; tr = tiempo tomado para alcanzar el primer detector desde el segundo detector; d-i = distancia entre el nivel de salmuera inicial y el segundo detector; y to = tiempo tomado para llegar al segundo detector desde el inicio del ciclo de enjuague rápido
En un sistema que funcione correctamente, debido a que el volumen ocupado por la sal 20 (Figura 1 ), la velocidad arriba del segundo par de detectores 72 por lo general es mayor que abajo del segundo par de detectores. Sin embargo, si la proporción de velocidad está por debajo de 1.6 (la proporción de velocidad aproximadamente deseada con base en un tanque de 250 libras), los indicadores 38 alertan al usuario la probabilidad de que haya un puente de sal es alta debido a que una baja proporción de velocidad indica una concentración de sal inapropiada en la solución de salmuera 16.
Como se dijo anteriormente, el presente salinómetro y el conjunto de sensor de velocidad de flujo 10 proporciona un primer conjunto de detector 46 para determinar si la solución de salmuera 16 tiene una concentración suficiente para indicar la necesidad de reabastecimiento de sal y/o un segundo conjunto detector 48 para determinar las velocidades de retiro y relleno de salmuera de la solución durante la regeneración para determinar cuando necesita servicio el sistema ablandador de aguas 14. Los primero y segundo conjuntos de detectores 46, 48 de preferencia se proporcionan en un solo bastidor de sensor 40, en vez de en dos bastidores separados, y conforme a ello el cableado 44 emana de la misma fuente y solamente se necesita proporcionar un ensamble de sensor 10 en el tanque de salmuera 12. Sin embargo, se contemplan múltiples bastidores dependiendo de la aplicación.
Mientras que un ejemplar particular del presente salinómetro y conjunto de sensor de velocidad de flujo se ha descrito, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que se pueden hacer cambios y modificaciones a la misma sin salir de la invención en sus aspectos más amplios y como se establece en las reivindicaciones siguientes.
Claims (22)
1. Un salinómetro y conjunto de sensor de velocidad para un sistema ablandador de aguas que incluye un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera, que comprende: al menos un bastidor de sensor en el tanque de salmuera; un primer conjunto de detector relacionado a dicho bastidor y configurado para indicar si la solución de salmuera tiene la concentración adecuada o no; y un segundo conjunto detector relacionado con dicho bastidor y configurado para medir la velocidad de flujo de la solución de salmuera durante los ciclos de retiro y relleno de salmuera de la regeneración.
2. El conjunto de la Reivindicación 1 , en donde dicho primer conjunto detector incluye un primer fotoemisor, un primer fotodetector y un primer flotador móvil colocado en una cavidad entre ellos.
3. El conjunto de la Reivindicación 1 , en donde dicho segundo conjunto detector incluye un primer par de detectores, un segundo conjunto de detectores y un segundo flotador móvil colocado en una cavidad entre ellos.
4. El conjunto de la Reivindicación 3, en donde dicho primer par de detectores y dicho segundo par de detectores incluyen cada uno un segundo fotoemisor y un segundo fotodetector.
5. El conjunto de la Reivindicación 1 , que incluye al menos un indicador en comunicación con dicho primer conjunto detector y dicho segundo conjunto detector, en donde dicho al menos un indicador se activa cuando la solución de salmuera está en una concentración designada o cuando la velocidad de flujo de la solución de salmuera alcanza una velocidad de flujo designada.
6. El conjunto de la Reivindicación 2, en donde dicho primer fotoemisor y dicho primer fotodetector están colocados en lados opuestos de dicho bastidor.
7. El conjunto de la Reivindicación 2, en donde dicho primer fotoemisor y dicho primer fotodetector están a la misma altura por encima del fondo de dicho bastidor.
8. El conjunto de la Reivindicación 2, en donde dicho primer fotoemisor genera una luz infrarroja y dicho primer fotodetector pasa una corriente eléctrica que es directamente proporcional al nivel de intensidad de dicha luz infrarroja.
9. Un salinómetro para un sistema ablandador de aguas que incluye un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera, que comprende: un bastidor que incluye una primera cámara y una segunda cámara separada de dicha primera cámara, dichas primera y segunda cámaras definen una cavidad de flotador entre ellas; un primer juego detector que incluye un fotoemisor dispuesto en dicha primera cámara y un fotodetector dispuesto en dicha segunda cámara, dicho fotoemisor dirige su luz hacia dicho fotodetector; un flotador que tiene una densidad designada colocado en dicha cavidad de flotador, dicho flotador está configurado para bloquear dicha luz cuando una densidad de la solución de salmuera es al menos igual a dicha densidad designada; y al menos un indicador en comunicación con dicho fotodetector, dicho al menos un indicador se activa cuando dicho flotador bloquea al menos una porción de dicha luz para indicar que la densidad de la solución de salmuera está por debajo de dicha densidad designada.
10. El salinómetro de la reivindicación 9, en donde dicho fotoemisor y dicho fotodetector están colocados a la misma altura en dichas primera y segunda cámaras respectivas.
11. El conjunto de la Reivindicación 9, en donde dicho fotoemisor genera una luz infrarroja y dicho fotodetector pasa una corriente eléctrica que es directamente proporcional al nivel de intensidad de dicha luz infrarroja.
12. Un sensor de flujo para un sistema ablandador de aguas que incluye un tanque de salmuera que contiene una solución de salmuera, que comprende: un bastidor montado en el tanque de salmuera; un primer par de detectores en dicho bastidor; un segundo par de detectores en dicho bastidor, dicho segundo par de detectores está separado de dicho primer par de detectores; un flotador móvil colocado en una cavidad definida por dicho bastidor; y un temporizador en comunicación con dicho primer par y dicho segundo par de detectores, en donde dicho temporizador se inicia cuando dicho flotador se mueve una distancia designada debajo de dicho primer par de detectores, y donde dicho temporizador se detiene cuando dicho flotador se detecta por dicho segundo par de detectores.
13. El sensor de flujo de la reivindicación 12, en donde dicho primer par de detectores y dicho segundo par de detectores incluyen cada uno al menos un fotoemisor y al menos un fotodetector, cada uno de dichos fotoemisores configurado para generar y dirigir una luz hacia un fotodetector correspondiente.
14. El sensor de flujo de la Reivindicación 13, en donde cada uno de dicho fotoemisor genera una luz infrarroja y cada uno de dicho fotodetector pasa una corriente eléctrica que es directamente proporcional al nivel de intensidad de dicha luz infrarroja.
15. El sensor de flujo de la Reivindicación 12, en donde dicho flotador es un flotado tipo pelota.
16. Un método para determinar una velocidad de flujo de una solución de salmuera en un tanque de salmuera, el tanque de salmuera incluye un bastidor de sensor que tiene un primer par de detectores que incluyen un primer fotoemisor y un primer fotodetector, un segundo par de detectores que incluye un segundo fotoemisor y un segundo fotodetector , un flotador móvil que se ubica en una cavidad entre los primero y segundo fotoemisores y los primero y segundo fotodetectores y un temporizador en comunicación con los primero y segundo pares de detectores. iniciar el temporizador cuando el flotador está en una primera posición con relación a los primero y segundo pares de detectores; detener el temporizador cuando el flotador está en una segunda posición con relación a los primero y segundo pares de detectores; determinar un tiempo total tomado para que el flotador se mueva desde dicha primera posición a dicha segunda posición; y calcular una velocidad de flujo con base en dicho tiempo total.
17. El método de la Reivindicación 16, en donde el paso de calcular dicha velocidad de flujo incluye calcular una velocidad de flujo de retiro de salmuera usando la ecuación siguiente: FRe = {[T *h *(PerVoid)] + [( -PerVoid)*( p *h)*(r22)]}/te donde: FRe = velocidad de flujo de retiro de salmuera; h = altura entre l fotoemisor y el fotodetector; ? = radío del tanque de salmuera; PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (- 45% por sal de grano); r2 = radio del bastidor de la válvula de brea; y te = tiempo tomado para alcanzar la distancia h durante el ciclo de retiro de salmuera.
18. El método de la Reivindicación 16, en donde el paso de calcular dicha velocidad de flujo incluye calcular una velocidad de flujo de relleno de salmuera usando la ecuación siguiente: FRr = {[ir*h 2* (PerVoid)] + [(1 -PerVoid)* '( p *h)*(r22)]}/tr donde: FRr = velocidad de flujo de relleno; h = altura entre el fotoemisor y el fotodetector; ri = radío del tanque de salmuera; PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano); r2 = radio del bastidor de la válvula de brea; y tr = tiempo tomado para alcanzar la distancia h durante el ciclo de relleno.
19. El método de la Reivindicación 16, que incluye activar al menos un indicador cuando la velocidad de flujo retiro de salmuera es una velocidad de flujo designada.
20. Un método para determinar la presencia de un puente de sal en una solución de salmuera almacenada en un tanque de salmuera, el tanque de salmuera incluye un bastidor de sensor que tiene un primer par de detectores que incluyen un primer fotoemisor y un primer fotodetector, un segundo par de detectores que incluye un segundo fotoemisor y un segundo fotodetector , un flotador móvil que se ubica en una cavidad entre los primero y segundo fotoemisores y los primero y segundo fotodetectores y un temporizador en comunicación con los primero y segundo pares de detectores, iniciar el temporizador cuando el flotador está en una primera posición con relación al primer par de detectores; detener el temporizador cuando el flotador está en una segunda posición con relación al segundo par de detectores; determinar un tiempo total tomado para que el flotador se mueva desde dicha primera posición a dicha segunda posición; calcular una primera velocidad promedio de la solución de salmuera debajo del segundo par de detectores; calcular una segunda velocidad promedio de la solución de salmuera arriba del segundo par de detectores; determinar una proporción de velocidad con base en dicha pnmera velocidad promedio y dicha segunda velocidad promedio; y activar al menos un indicador cuando dicha proporción de velocidad sea una proporción de velocidad designada.
21. El método de la Reivindicación 20, en donde dicha primera velocidad promedio se calcula usando la ecuación siguiente: v2 = FRr/{[(( p W) - (p *r22))*(PerVO/d)] + (p *r22) } donde: v2 = velocidad promedio arriba del segundo par de detectores; FRr = velocidad de flujo de relleno; Pi = radío del tanque de salmuera; r2 = radio del bastidor de la válvula de brea; Ra = radio más grande de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); Rb = radio más pequeño de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); y PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano);
22. El método de la Reivindicación 20, en donde segunda velocidad promedio se calcula usando la ecuación siguiente: v2 = FRr/{[(( p W) - (p )T(PerVoid)] + (p *r22) } donde: v2 = velocidad promedio arriba del segundo par de detectores; FRr = velocidad de flujo de relleno; ri = radío del tanque de salmuera; r2 = radio del bastidor de la válvula de brea; Ra = radio más grande de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); R = radio más pequeño de la pata de la placa de salmuera del cono derecho (Figura 1 ); y PerVoid = % de volumen del tanque ocupado por sal (~ 45% por sal de grano);
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