MXPA96006090A - Metodo y sistema en un aparato de calentamiento de fluido para controlar eficientemente la combustion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de calentamiento de fluido caracterizado porque comprende:un tanque de fluido;una cámara de combustión que se comunica con el tanque de fluido para el intercambio térmico;un sistema de suministro de combustible fluido acoplado a la cámara de combustión, en donde el sistema de suministro de combustible fluido tiene múltiples válvulas, cada una de las cuales es operable en un estado cerrado y en un estado abierto para suministrar combustible fluido a la cámara de combustión, en respuesta a una señal de válvula;un medio para generar una señal de demanda de calor;un medio para generar una señal de válvula para cada una de las múltiples válvulas, en respuesta a la señal de demanda de calor, en donde una de las múltiples señales de válvula ajusta una válvula respectiva de las múltiples válvulas ya sea en un estado cerrado o en un estado abierto, en respuesta a la señal de demanda de calor;en donde el tanque de fluido incluye una entrada de fluido y una salida de fluido y, en donde el medio para generar la señal de demanda de calor incluye además:una sonda de temperatura de entrada ubicada en el tanque de fluido;una sonda de temperatura de salida ubicada en le tanque de fluido más cercana a la salida de fluido que la sonda de temperatura de entrada;y un medio para determinar el exceso de una temperatura medida por la sonda de temperatura de salida sobre una temperatura medida por la sonda de temperatura de entrada.

Description

MÉTODO Y SISTEMA EN UN APARATO DE CALENTAMIENTO DE FLUIDO PARA CONTROLAR EFICIENTEMENTE LA COMBUSTIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo Técnico La presente invención se relaciona en general con un calentador de agua o caldera mejorado, calentado con gas, petróleo o gas/petróleo, y, en particular, con un método y un sistema mejorados para controlar eficientemente la combustión en un calentador de agua o caldera calentado con gas, petróleo, gas/petróleo del tipo que tiene una cámara de combustión interna para suministrar calor al tanque interior cerrado del dispositivo. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Los calentadores de agua o calderas que emplean quemadores de tiro forzado o inducido han utilizado sistemas^ de control para variar continuamente el flujo de combustible y de aire en respuesta a las variaciones , de la demanda de agua caliente de un calentador de agua. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,400,962 de Adams et al. (Adams '962) muestra un calentador de agua que varia continuamente, el flujo de combustible fluido y de aire en respuesta a una señal de P1373/96MX demanda de calentamiento. En la patente '962 de Adams, se utilizan dos válvulas de gas paralelas para controlar el flujo de gas en respuesta a la recepción de una señal de control analógica de válvula de gas . Una de las dos válvulas es de mayor capacidad que la otra y se utiliza para un primer control grueso del flujo, en tanto que la otra válvula de menor capacidad y se utiliza para un segundo control fino del flujo de gas. Los bits más significativos de una señal de flujo de gas se aplican a un convertidor digital a analógico para producir la señal de control analógica de la válvula de gas para controlar la válvula de mayor capacidad. Los bits menos significativos de la señal del flujo de gas se convierten en un convertidor digital a analógico para proporcionar una señal de control analógica de la válvula de gas, para la válvula de control de flujo fino. Las desventajas de este control analógico del flujo de gas incluyen una imprecisa medición del flujo, que resulta de la operación no lineal de la válvula de control de flujo analógica, y un mayor costo de los convertidores digitales a analógicos y de las válvulas de control de flujo analógicas. Debido a esto, el circuito de control para las válvulas de control de flujo analógicas fue más complicado y había la posibilidad de que el sistema de control pudiera perder el rastro de la posición de las P1373/96 X válvulas de control de flujo analógicas. Además, la respuesta a la abertura y al cierre de las válvulas de control de flujo analógicas era lenta.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un sistema mejorados para el calentamiento del fluido. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un sistema mejorados para controlar la combustión en un calentador de agua. Otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método y un sistema que proporcionen entrega de combustible fluido, a diversas velocidades, con un sistema de control más barato, más rápido y menos complicado . Los anteriores objetivos se consiguen según se describirá a continuación. En un aparato para el calentamiento de fluido que tiene un tanque de fluido, una cámara de combustión que se comunica con el tanque de fluido para el intercambio térmico y, un sistema de suministro de combustible fluido acoplado a la cámara de combustión, una pluralidad de válvulas están configuradas individualmente, ya sea en una condición cerrada (off) o en una condición abierta (on) , para suministrar combustible I'1373/9üMX fluido hacia la cámara de combustión. Dependiendo de la configuración de las múltiples válvulas, la velocidad a la que el combustible fluido se suministra hacia la cámara de combustión puede ser variada variar en respuesta a una señal de demanda de calentamiento. Para cada una de las múltiples válvulas se generan señales de válvula individuales en respuesta a la señal de demanda de calor, para colocar a las múltiples válvulas en una configuración para suministrar combustible fluido a velocidades predeterminadas. La señal de demanda se calcula en respuesta a la lectura de temperatura en una sonda de temperatura de entrada y una sonda de temperatura de salida, en donde la sonda de temperatura de salida está ubicada más cerca a una salida de fluido del tanque de fluido que la sonda de temperatura de entrada. La señal de demanda de calor también puede ser una función del exceso de una temperatura de punto de ajuste sobre una temperatura medida por la sonda de temperatura de salida. Un soplador de aire también puede estar acoplado a la cámara de combustión y operarse en una pluralidad de modos para suministrar , a una pluralidad de velocidades, en respuesta a la señal de demanda de calor. Las velocidades de suministro de aire proporcionadas por el soplador de aire se seleccionan para proporcionar aire a tasas estequiométricas con relación a las velocidades de F'l i73/9 MX suministro de combustible proporcionadas por las diversas configuraciones de las válvulas en el sistema de suministro de combustible fluido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las particularidades novedosas que se consideran características de la invención se exponen en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, la invención misma, así como un modo preferido de uso, objetivos y ventajas adicionales de la misma, se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de una modalidad ilustrativa, cuando se lea en conjunción con los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 representa una vista esquemática de un aparato de calentamiento de fluido de conformidad con el método y el sistema de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama de flujo de nivel alto del método de operación del aparato de calentamiento de la Figura 1 de conformidad con el método y el sistema de la presente invención,- La Figura 3 es un diagrama de flujo del nivel alto del proceso para determinar la configuración de la válvula y para ajustar la configuración de la válvula de conformidad con el método y el sistema de la presente invención; y P1373/96MX La Figura 4 es un diagrama del nivel alto del proceso de calcular la demanda de calor de conformidad con el método y el sistema de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Con referencia ahora a los dibujos y, en particular, a la Figura 1, se representa una ilustración esquemática de un aparato de calentamiento de fluido de conformidad con el método y el sistema de la presente invención. En la modalidad mostrada, el aparato de calentamiento de fluido es un calentador de agua adecuado para uso comercial o residencial, aunque de conformidad con el método y el sistema de la presente invención pueden calentarse otros fluidos. La invención tiene aplicación a otros aparatos calentados con gas, petróleo y gas/petróleo. En esta discusión, el término "calentador de agua" se entenderá que abarca tanto calentadores de agua como "calderas" del tipo utilizado para uso comercial/industrial, así como para uso residencial. Según se muestra en la Figura 1, el tanque de fluido 10 está en comunicación con la cámara de combustión 12 para el intercambio térmico con el agua 14. La cámara de combustión 12 incluye la abertura para aire 16 para el paso de aire hacia la cámara de combustión 12, y la abertura de escape 18 para retirar subproductos de t'1.3'3/9bMX combustión. Una o más boquillas de quemador 20 se colocan respecto a la cámara de combustión 12 para suministrar un combustible fluido, por ejemplo gas natural a la cámara de combustión 12. El soplador de aire 22 puede estar acoplado a la abertura de aire 16 para proporcionar aire a un régimen superior, en donde dicho régimen puede controlarse mediante el controlador de motor 24 que controla un motor en el soplador de aire 22. El tanque de fluido 10 también incluye la entrada de agua 26 para recibir al agua no calentada y la salida de agua 28 para la remoción del agua calentada. Normalmente, la entrada de agua 26 está ubicada en una porción inferior del tanque de fluido 10, en tanto que la salida de agua 28 está ubicada en una porción superior del tanque de fluido 10 para aprovechar el hecho de que el agua 14 se estratifica en el tanque de fluido 10 haciéndola más eficiente para retirar al agua calentada desde la parte superior del tanque de fluido 10. La lógica 30 de interrupción de seguridad monitorea varios aspectos de la operación del aparato de calentamiento de fluido que son críticos para la operación segura. Estos aspectos operativos incluyen el monitoreo del nivel de agua en el tanque de fluido 10 con el detector 32 de nivel bajo de agua, monitoreo de la presencia de flama en la cámara de combustión 12 con el detector de Pl '73/9ÓMX flama 34 y, monitoreo de la operación del soplador de aire 22 con el monitor 36 de velocidad del monitor. El detector 32 del nivel bajo de agua está acoplado al tanque de fluido 10 en una manera tal que permite la detección de una condición insegura de bajo nivel de agua. El detector de flama 34 puede estar implementado con un control de salvaguardia de flama vendido bajo la marca comercial "FIREYE MC 120" por Electronics Corporation of America. En respuesta a la detección mediante el detector de flama 34 de una condición de flama apagada, se corta o interrumpe el suministro de combustible hacia la boquilla 20 del quemador y se permite que el soplador de aire 22 purgue la cámara de combustión 12 de combustible no quemado. El monitor 36 de velocidad de motor se utiliza para detectar la operación apropiada del soplador de aire 22. Por ejemplo, si el monitor 36 de velocidad del motor determina que el soplador de aire 22 no está operando en forma apropiada durante una operación de purga de la cámara de combustión, puede detenerse el procedimiento de re-encendido de flama para evitar una explosión potencial en la cámara de combustión 12 o en el sistema de escape. Como parte del sistema que regula la temperatura del agua en la salida de agua 28, el calculador de demanda 38 calcula la demanda actual de combustible fluido o de combustible que es necesario para proporcionar agua a una E'1373/96MX temperatura deseada en la salida de agua 28. El calculador de demanda 38 recibe las señales de entrada provenientes del medio 40 de entrada de punto de ajuste, de la sonda 42 de temperatura de entrada y de la sonda 44 de temperatura de salida. El medio 40 de entrada de punto de ajuste se utiliza para recibir una temperatura de punto de ajuste proveniente de un usuario y proporciona una señal que indica la temperatura de agua deseada en la salida de agua 28. El medio 40 de entrada de punto de ajuste puede proporcionarle al calculador de demanda 38 una señal analógica o una señal digital . Puede proporcionarse cualquier interfaz adecuada para que el usuario introduzca una temperatura de punto de ajuste, como por ejemplo, un teclado electrónico o un interruptor o cuadrante operado mecánicamente . La sonda 42 de temperatura de entrada y la sonda 44 de temperatura de salida están ubicadas ambas en un tanque de fluido 10 para detectar la temperatura del agua en dos posiciones diferentes. La sonda 42 de temperatura de entrada no está ubicada necesariamente en la entrada de agua 26, sino que está ubicada más cerca a la entrada de agua 26 que la sonda 44 de temperatura de salida. En forma similar, la sonda 44 de temperatura de salida, está ubicada más cercana a la salida de agua 28 de que lo está la sonda P1373/9bMX 42 de temperatura de entrada. Así, la sonda 42 de temperatura de entrada puede considerarse "corriente arriba" de la sonda 44 de temperatura de salida con respecto al flujo de agua a través del tanque de fluido 10. Preferentemente, ambas sondas, la 42 de temperatura de entrada y la 44 de temperatura de salida están ubicadas en una posición en donde ocurre la mezcla de agua de reciente entrada con el agua almacenada. Estas sondas de temperatura también pueden ubicarse de manera de poder leer la temperatura del agua en diferentes estratos dentro del tanque de fluido 10. El calculador de demanda 38 produce la señal 46 de demanda de calor en respuesta a: (1) la diferencia entre las temperaturas medidas en la sonda 42 de temperatura de entrada y la 44 de temperatura de salida,- y (2) la diferencia entre la temperatura ajustada en el medio 40 de entrada de punto de ajuste y la temperatura medida en la sonda 44 de temperatura de salida. Este cálculo de demanda de calor se describe con mayor detalle a continuación con referencia a la Figura 4. La señal 46 de demanda de calor puede ser ya sea una señal digital o una señal analógica que representa una demanda real de combustible para mantener una temperatura deseada de agua en la salida de agua 28. La señal 46 de demanda de calor se acopla al P1373/96MX controlador 44 del motor y a los comparadores 48 a 54. El comparador 48 compara la señal 46 de demanda de calor con una demanda umbral TI preseleccionada y produce una señal de válvula para la abertura o cierre de la válvula de gas V2. El comparador 50 compara la señal 46 de demanda de calor con la demanda umbral T2 preseleccionada para producir una señal de válvula para la abertura o el cierre de la válvula de gas V3. El comparador 52 compara la señal 46 de demanda de calor con la demanda umbral T3 preseleccionada para producir una señal de válvula para la abertura o cierre de la válvula de gas V4. El comparador 54 compara la señal 46 de demanda de calor con la demanda umbral preseleccionada T4 para producir una señal de válvula para la abertura y el cierre de la válvula de gas V5. Con el fin de proporcionar un medio para cerrar rápidamente las válvulas de gas V2 a V5 , todas las señales de las válvulas V2 a V5 pasan a través de compuertas 56 que son activadas y desactivadas por la señal activadora 58 proveniente de la lógica 30 de interrupción de seguridad. Por lo tanto, para cerrar las válvulas de gas V2 a V5, la lógica 30 de interrupción de seguridad envía una señal activadora 58 apropiada hacia las compuertas 56 lo que ocasiona que las señales de las válvulas para las válvulas V2 a V5' tengan inmediatamente un estado de señal cerrada, que ocasiona que las válvulas V2 a V5 se cierren Pl }73/9<5MX completamente. Según se muestra en la Figura 1, la válvula de gas VI puede controlarse en forma separada mediante la lógica 30 de interrupción de seguridad de modo que la válvula de gas VI pueda abrirse durante el arranque o durante el procedimiento de re-encendido. Las válvulas de gas VI a V5 proporcionan un flujo regulado de combustible fluido o de gas hacia una o más boquillas de quemador, tal como la boquilla 20 de quemador. El caudal a través de las válvulas de gas VI a V5 puede seleccionarse para que sea el mismo caudal o caudales diferentes. Por ejemplo, en una modalidad preferida, el caudal a través de la válvula de gas VI se selecciona para proporcionar combustible a un régimen necesario para mantener la temperatura del agua en el tanque de fluido 10 cuando no hay demanda de agua caliente en la salida de agua 28. Las válvulas de gas V2 a V5 pueden ser significativamente más grande que VI y suministrar gas a un régimen mucho más elevado. En una modalidad preferida de la presente invención, la válvula de gas VI suministra gas a un régimen de 0.67 pies cúbicos por minuto o 40,000 BTU por hora para gas natural. Las válvulas de gas V2 a V5 proporcionan gas a un régimen de 5 pies cúbicos por minuto o 300,000 BTU por hora para gas natural. En la modalidad mostrada en la Figura 1, las válvulas de gas VI a V5 eetán conectadas en paralelo entre P1373/ 96MX el múltiple de entrada 60 y el múltiple de salida 62. El múltiple de salida 62 está conectado entonces con una o más boquillas 20 de quemador. En una modalidad alternativa, las válvulas de gas VI a V5 pueden estar conectadas en forma separada a una boquilla 20 de quemador en o cerca de la cámara de combustión 12. Con referencia ahora a la Figura 2 se representa un diagrama de flujo del nivel alto, que ilustra la operación normal del aparato de calentamiento de fluido de conformidad con el método y sistema de la presente invención. Según se ilustra, el proceso comienza en el bloque 100 después del cual se pasa al bloque 102, en donde el proceso determina si existe o no una condición de bajo nivel de agua. Si existe la condición de bajo nivel de agua, todas las válvulas de gas se cierran para apagar el sistema, según se representa en el bloque 104. Después el proceso termina en el bloque 106. Si no existe la condición de nivel bajo de agua, el proceso determina si está o no presente una flama en la cámara de combustión 12 (ver Figura 1) , como se ilustra en el bloque 108. Si no está presente una flama, existe una condición peligrosa y todas las válvulas de gas se cierran, como se ilustra en el bloque 110. Después de cerrar todas las válvulas de gas, el proceso intenta re-encender la flama después del purgado del combustible disperso de la P1373/96MX cámara de combustión, como se ilustra en el bloque 112. Esta operación de re-encendido y de purgado puede controlarse mediante una lógica combinatoria, una máquina de estado o un software en la lógica 30 de interrupción de seguridad (ver Figura 1) . Después de completar este proceso de purga y re-encendido, el proceso regresa al bloque 102 para continuar la operación normal. Refiriéndonos de nuevo al bloque 108, si está presente una flama, el proceso determina la demanda de combustible real en base a: (1) una diferencia de temperaturas entre la sonda 42 de temperatura de entrada y la sonda 44 de temperatura de salida,- (2) la desviación de la temperatura del punto de ajuste, según se ilustra en el bloque 114. Esta demanda real de combustible puede calcularse en el calculador de demanda 38 según se muestra en la Figura 1. Este cálculo de la demanda se describe posteriormente con mayor detalle con respecto a la Figura 4 más adelante. A continuación, el proceso determina una configuración de válvulas que responde a la demanda real de combustible y ajusta la configuración de la válvula, según se representa en el bloque 116. Una configuración de válvula puede definirse como una combinación posible de válvulas completamente abiertas y completamente cerradas del grupo de válvulas VI a V5 mostrado en la Figura 1.

P1373/9bMX Estas configuraciones de válvulas se seleccionan en respuesta a la relación entre la demanda real de combustible y una o más demandas umbrales preseleccionadas . El proceso de determinar y ajustar la configuración de válvulas se describe más adelante en mayor detalle con referencia a la Figura 3. A continuación, el procesador ajusta la velocidad del soplador de aire en respuesta a la demanda real de combustible, según se ilustra en el bloque 118. Esta velocidad del soplador de aire también corresponderá a una configuración de válvulas que proporciona un régimen de flujo de combustible, en donde la velocidad del soplador de aire proporciona aire con una relación estequiométrica con respecto al régimen de suministro de combustible. Debido a que el soplador de aire tiene un tiempo de respuesta finito para una señal para el cambio de velocidades, la señal para cambiar la velocidad del soplador debe temporizarse en forma apropiada con relación a las señales para abrir o cerrar las válvulas de gas. Normalmente, una señal para ajustar la velocidad del soplador de aire se envía al soplador de aire 22 antes de que las señales se envíen hacia las válvulas VI a V5 para ajustar el flujo de combustible . Una vez que se ha ajustado la configuración de válvulas y la velocidad del soplador de aire en respuesta a Pl 173/96MX la demanda real de combustible, el proceso regresa al bloque 102 para continuar el control de la operación del aparato de calentamiento de fluido. Con referencia ahora a la Figura 3, se representa un diagrama de bloques de nivel alto del proceso para determinar la demanda real de combustible y el ajuste de la configuración de válvulas, de conformidad con el método y sistema de la presente invención. Según se ilustra, el proceso comienza en el bloque 130 y después cual pasa al bloque 132 en donde el proceso determina si la demanda real de combustible excede o no una primer demanda umbral preseleccionada. Esta determinación puede efectuarse según se muestra en el comparador 48 de la Figura 1. El comparador 48 puede implementarse mediante un comparador analógico, un comparador digital o implementarse en software. Si la demanda real de combustible no excede una primer demanda umbral preseleccionada, el proceso considera las válvulas abriendo la válvula VI y cerrando las válvulas V2, V3 , V4 y V5, según se ilustra en el bloque 134. Si la demanda real de combustible excede una primer demanda umbral preseleccionada, el proceso determina si la demanda real de combustible excede o no una segunda demanda umbral preseleccionada, según se representa en el bloque 136. Si la demanda real de combustible no excede la segunda demanda umbral preseleccionada, el proceso P1373/96MX configura las válvulas abriendo las válvulas VI y V2 y cerrando las válvulas V3 , V4 y V5 , según se ilustra en el bloque 138. Si la demanda real de combustible excede la segunda demanda umbral preseleccionada, el proceso determina si la demanda de combustible real excede o no una tercer demanda umbral preseleccionada, según se representa en el bloque 140. Si la demanda real de combustible no excede la tercer demanda umbral preseleccionada, el proceso configura las válvulas abriendo las válvulas VI, V2 y V3 y cerrando las válvulas V4 y V5, según se ilustra en el bloque 142. Si la demanda real de combustible excede la tercer demanda umbral preseleccionada, el proceso determina si la demanda real de combustible excede o no una cuarta demanda umbral preseleccionada, según se representa en el bloque 144. Si la demanda real de combustible no excede la cuarta demanda umbral preseleccioanda, el proceso configura las válvulas abriendo las válvulas VI, V2 , V3 y V4 y cerrando la válvula V5 según se ilustra en el bloque 146. Si la demanda real de combustible excede la cuarta demanda umbral preseleccionada, el proceso configura las válvulas abriendo todas las válvulas de la VI a la V5 , según se representa en el bloque 148. Después de lo cual, termina el proceso de determinar y de ajustar la Pl '73/9bMX configuración de las válvulas, según se ilustra en el bloque 150. En tanto que la Figura 3 describe la operación de un aparato de calentamiento de fluido que tiene cinco válvulas, aquellas personas experimentadas en la técnica reconocerán que puede utilizarse otro número de válvulas. También, la selección de las demandas umbrales preseleccionadas deben tomar en cuenta el caudal de la siguiente válvula que será abierta una vez que se alcance el correspondiente valor umbral. Por ejemplo, si una segunda demanda umbral es mucho más elevada que una primer demanda umbral, el caudal de la válvula de gas abierta en respuesta a la segunda demanda umbral con el que se está cumpliendo o excediendo deberá ser mucho mayor. Finalmente, con referencia a la Figura 4, se representa un diagrama de flujo de nivel alto que ilustra el proceso de calcular la demanda de combustible de conformidad con el método y sistema de la presente invención. Según se ilustra, el proceso comienza en el bloque 160 y después pasa al bloque 162, en donde el proceso lee una temperatura cercana a la salida de agua 28 (ver Figura 1) . Esto puede efectuarse leyendo la temperatura de la sonda 44 de temperatura de salida que, según se describió arriba, está colocada más cercana a la salida de agua 28 que la sonda 42 de temperatura de Pl ' 3 9 MX entrada. A continuación, el proceso lee la temperatura de agua cercana a la entrada de agua 26, según se representa en el bloque 164. Esto puede implementarse leyendo una temperatura de la sonda 42 de temperatura de entrada. Después de lo cual, el proceso substrae la temperatura leída cerca de la entrada de la temperatura leída cerca de la salida, según se representa en el bloque 166. En una operación paralela el proceso lee la temperatura de punto de ajuste del medio 40 de punto de ajuste, según se ilustra en el bloque 168. El proceso sustrae entonces la temperatura cercana a la salida de agua de la temperatura de punto de ajuste, según se representan en el bloque 170. En este punto, el proceso ha calculado dos diferencias de temperatura, una temperatura calculada en el bloque 166 y la otra diferencia de temperatura calculada en el bloque 170. El proceso selecciona entonces la diferencia positiva de temperaturas más grande entre las dos diferencias de temperaturas calculadas, según se ilustra en el bloque 172. Observar que cualquier diferencia negativa de temperatura que resulta de la sustracción descrita en los bloques 166 y 170 se ignora. En el cálculo de la demanda solamente ee utilizan las diferencias positivas de temperatura. El considerar solo la diferencia positiva evita el indicar la demanda de Pl 173/9 MX combustible si la temperatura de salida excede aún la temperatura del punto de ajuste. A continuación, el proceso efectúa cualquier conversión que pueda ser necesaria para convertir la diferencia de temperatura en una señal de demanda de combustible que puede ser utilizada por el controlador 24 del motor o por los comparadores 48 a 54 (ver Figura 1) , según se representa en el bloque 174. Este proceso de conversión puede no ser necesario debido a que el resto de las porciones del sistema pueden operar en respuesta a una señal de diferencia de temperatura sin necesitar ninguna conversión adicional de la señal. Después de cualquier conversión necesaria de la señal, el proceso para calcular la demanda de combustible termina, según se ilustra en el bloque 176. Las personas experimentadas en la técnica deben observar que el proceso para calcular la demanda de combustible puede implementarse en lógica combinatoria, circuitos analógicos o con un software que corre en el calculador de demanda 38, según se ilustra en la Figura 1. La anterior descripción de una modalidad preferida de la invención se ha presentado con el propósito de ilustración y de descripción. No se pretende que sea exhaustiva o que limite la invención a la forma precisa presentada. Son posibles a la luz de las anteriores Pl í73/9bMX enseñanzas anteriores modificaciones o variaciones obvias. La modalidad seleccionada se describió para proporcionar la mejor ilustración de los principios de la invención y su aplicación práctica, y para permitir que cualquiera con habilidad ordinaria en la técnica utilice la invención en diversas modalidades y con diversas modificaciones según se adapten al uso particular contemplado. Todas estas modificaciones y variaciones están dentro del alcance de la invención según se determina mediante las reivindicaciones anexas cuando se interpretan de conformidad con la esencia que en el sentido legal, justo y equitativo les corresponde .

P1373/96MX

Claims (12)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES : 1. Un aparato de calentamiento de fluido caracterizado porque comprende: un tanque de fluido,- una cámara de combustión que se comunica con el tanque de fluido para el intercambio térmico ,- un sistema de suministro de combustible fluido acoplado a la cámara de combustión, en donde el sistema de suministro de combustible fluido tiene múltiples válvulas, cada una de las cuales es operable en un estado cerrado y en un estado abierto para suministrar combustible fluido a la cámara de combustión, en respuesta a una señal de válvula; un medio para generar una señal de demanda de calor; un medio para generar una señal de válvula para cada una de las múltiples válvulas, en respuesta a la señal de demanda de calor, en donde cada una de las múltiples señales de válvula ajusta una válvula respectiva de las múltiples válvulas ya sea en un estado cerrado o en un estado abierto, en respuesta a la señal de demanda de
2. P1373/96MX calor. 2. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio para generar la señal de la válvula para cada una de las múltiples válvulas comprende: un medio para comparar la señal de demanda de calor con una demanda umbral para cada una de las múltiples válvulas en el sistema de suministro de combustible fluido, en donde se produce una señal de válvula abierta, en respuesta a la señal de demanda de calor, que es más grande o igual a la demanda umbral, y se produce una señal de válvula cerrada, en respuesta a la señal de demanda de calor, que es menor que la demanda umbral .
3. 3. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: un soplador de aire acoplado a la cámara de combustión, en donde el soplador de aire es operable en una pluralidad de modos para suministrar aire a una pluralidad de regímenes en respuesta a la señal de demanda de calor.
4. 4. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 3, caracterizado porque las válvulas del sistema de suministro de combustible fluido son configurables en una multiplicidad de configuraciones para suministrar los fluidos combustibles a múltiples regímenes P1373/9bMX y, en donde la pluralidad de modos de operación del soplador de aire se seleccionan para suministrar aire a relaciones estequiométricas para cada uno de los regímenes de suministro de los fluidos combustibles con las múltiples configuraciones de las válvulas en el sistema de suministro de combustible fluido.
5. 5. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque de fluido incluye una entrada de fluido y una salida de fluido y, en donde el medio para generar la señal de demanda de calor incluye además: una sonda de temperatura de entrada ubicada en el tanque de fluido; una sonda de temperatura de salida ubicada en el tanque de fluido más cercana a la salida de fluido que la sonda de temperatura de entrada; y un medio para determinar el exceso de una temperatura medida por la sonda de temperatura de salida sobre una temperatura medida por la sonda de temperatura de entrada.
6. 6. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye además: una sonda de temperatura de salida ubicada en el tanque de fluido; un medio para introducir una temperatura de E1373/96MX punto de ajuste; y un medio para determinar el exceso de la temperatura de punto de ajuste sobre una temperatura medida por la sonda de temperatura de salida.
7. 7. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de suministro de fluido combustible incluye al menos una válvula que tiene un tamaño seleccionado para suministrar fluido combustible a la cámara de combustión, a un régimen necesario para mantener una temperatura de fluido en el tanque de fluido cuando no hay demanda de fluido calentado.
8. 8. El aparato de calentamiento de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de suministro de fluido combustible incluye al menos una válvula que tiene un tamaño que excede un tamaño que proporciona fluido combustible a la cámara de combustión, a un régimen necesario para mantener una temperatura de fluido en el tanque de fluido, cuando no hay demanda de fluido calentado.
9. 9. Un método para calentar un fluido en un aparato de calentamiento de fluido que tiene un tanque de fluido, una cámara de combustión que se comunica con el tanque de fluido para el intercambio térmico y un sistema de suministro de fluido combustible acoplado a la cámara de combustión, en donde el sistema de suministro de fluido E'l 173/96MX combustible incluye una pluralidad de válvulas, el método se caracteriza porque comprende los pasos de: abrir completamente una válvula de primera etapa en el sistema de suministro de fluido combustible para suministrar el fluido combustible a la cámara de combustión a un primer régimen de suministro de combustible preseleccionado que mantiene una temperatura de fluido en el tanque de fluido, cuando no hay demanda de fluido calentado; determinar la demanda de calor; si la demanda de calor ee igual o excede una primer demanda umbral preseleccionada de calor, abrir completamente una válvula de segunda etapa en el sistema de suministro de fluido combustible para suministrar el fluido combustible a la cámara de combustión a un segundo régimen de suministro de combustible preseleccionado; si la demanda de calor es igual o excede una segunda demanda umbral preseleccionada de calor, abrir completamente una válvula de tercera etapa en el sistema de suministro de fluido combustible para suministrar fluido combustible a la cámara de combustión, a un tercer régimen preseleccionado de suministro de combustible; si la demanda calor está por debajo de una segunda demanda umbral preseleccionada de calor y la válvula de tercera etapa está abierta, cerrar completamente P1373/9bMX la válvula de tercera etapa en el sistema de suministro de fluido combustible para suministrar fluido combustible a la cámara de combustión, al segundo régimen preseleccionado de suministro de combustible,- si la demanda de calor está por debajo de una primer demanda umbral preseleccionada de calor y la válvula de segunda etapa está abierta, cerrar completamente la válvula de segunda etapa en el sistema de suministro de fluido combustible para suministrar combustible fluido a la cámara de combustión, al primer régimen preseleccionado de suministro de combustible.
10. 10. El método para calentar un fluido en un fluido según la reivindicación 9, en donde el tanque de fluido incluye una entrada de fluido y una salida de fluido y caracterizado porque el paso de determinar la demanda de calor incluye: leer una sonda de temperatura de entrada; leer una sonda de temperatura de salida, en donde la sonda de temperatura de salida está ubicada más cercana a la salida de fluido que la temperatura de entrada; y determinar el exceso de una temperatura leída de la sonda de temperatura de salida sobre una temperatura leída de la sonda de temperatura de entrada.
11. 11. El método para calentar un fluido en un P1 3 ? / 9bMX fluido según la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de determinar la demanda de calor incluye: leer una temperatura de punto de ajuste preseleccionada; y ' determinar el exceso de la temperatura del punto de ajuste sobre una temperatura leída de la sonda de temperatura de salida.
12. 12. El método para calentar un fluido en un fluido según la reivindicación 9, en donde el aparato de calentamiento de fluido incluye un soplador de aire acoplado a la cámara de combustión, caracterizado además porque incluye los pasos de: operar al soplador de aire para suministrar aire a la cámara de combustión a un primer régimen preseleccionado de suministro de aire para suministrar un volumen estequiométrico de aire con relación al primer régimen preseleccionado de suministro de combustible; si la demanda de calor es igual o excede una primer demanda umbral preseleccionada de calor, operar el soplador de aire para suministrar aire a la cámara de combustión a un segundo régimen preseleccionado de suministro de aire para suministrar un volumen estequiométrico de aire con relación al segundo régimen preseleccionado de suministro de combustible; P1373/96 X si la demanda de calor es igual o excede una segunda demanda umbral preseleccionada de calor, operar el soplador de aire para suministrar aire a la cámara de combustión, a un tercer régimen preseleccionado de suministro de aire, para suministrar un volumen estequiométrico de aire con relación al tercer régimen preseleccionado del suministro de combustible; si la demanda calor está por debajo de una segunda demanda umbral preseleccionada de calor y la válvula de tercera etapa está abierta, operar el soplador de aire para suministrar aire a la cámara de combustión a un segundo régimen preseleccionado de suministro de aire, para suministrar un volumen estequimétrico de aire con relación al segundo régimen preseleccionado de suministro de combustible; y si la demanda de calor está por debajo de una primer demanda umbral preseleccionada de calor y la válvula de segunda etapa está abierta, operar al soplador de aire para suministrar aire a la cámara de combustión a un primer régimen preseleccionado de suministro de aire para suministrar un volumen estequiométrico de aire con relación al primer régimen preseleccionado de suministro de combustible . P1373/ 96MX RESUMEN DE LA INVENCIÓN En un aparato de calentamiento de fluido que tiene un tanque de fluido, una cámara de combustión que se comunica con el tanque de fluido para el intercambio térmico y, un sistema de suministro de fluido combustible acoplado a la cámara de combustión, una pluralidad de válvulas que están configuradas individualmente ya sea en un estado cerrado (off) o en un estado abierto (on) para suministrar fluido combustible a la cámara de combustión. Dependiendo de la configuración de las múltiples válvulas, el régimen al que se suministra el fluido combustible a la cámara de combustión puede variarse en respuesta a una señal de demanda de calor. Se generan señales de válvula individuales para cada una de las múltiples válvulas, en respuesta a la señal de demanda de calor para poner a las múltiples válvulas en una configuración para suministrar fluido combustible a los regímenes predeterminados. La señal de demanda se calcula en respuesta a la lectura de la temperatura en una sonda de temperatura de entrada y de una sonda de temperatura de salida, en donde la sonda de temperatura de salida está ubicada más cercana a la salida de fluido del tanque de fluido de lo que está la sonda de temperatura de entrada. La señal de demanda de calor también puede ser una función del exceso de una temperatura de punto de ajuste sobre una temperatura medida por la P1 73/96MX sonda de temperatura de salida. Un soplador de aire también puede ser acoplado a la cámara de combustión y ser operado en una pluralidad de modos para suministrar aire a una pluralidad de regímenes, en respuesta a la señal de demanda de calor. Los regímenes de suministro de aire proporcionados por el soplador de aire se seleccionan para suministrar aire a regímenes estequiométricos con relación a los regímenes de suministro de combustible proporcionado por las diversas configuraciones de las válvulas en el sistema de suministro de fluido combustible. E 1 Í73/90MX