Sistema y método para controlar la presión en una red.

Un sistema para controlar la presión de un fluido en una red (2) de distribución que comprende:

- al menos una estación de bombeo (4) que tiene varias bombas (6) que están configuradas para presurizar el fluido procedente de una tubería de alimentación (8);

- medios (10) para determinar al menos un valor de flujo (Q) de al menos una parte de la red de distribución (2) y

- una unidad de control para controlar la actividad y velocidad de las bomba o bombas (6) de la estación de bombeo (4) de acuerdo con una curva de bomba (20) predefinida que define la relación entre la presión (22) y el flujo (24) del fluido presurizado por la estación de bombeo (4), estando configurada la unidad de control para cambiar la curva de bomba (20) automáticamente de acuerdo con al menos un valor de flujo (Q) determinado que es determinado por una medición de flujo proporcionada por un sensor de flujo o que es determinada por un cálculo o estimación, caracterizado por que

- al menos un valor de flujo (Q) es un flujo máximo (Qmax) determinado y/o un flujo mínimo (Qmin) determinado del fluido presurizado por la estación de bombeo (4) dentro de un período de tiempo predefinido y

- que la unidad de control está configurada para ajustar:

a) el flujo máximo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo máximo (Qmax) determinado y/o

b) el flujo mínimo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo mínimo (Qmin) determinado.

Sistema y método para controlar la presión en una red

El presente invento se refiere a un sistema y método para controlar la presión en una red de distribución para distribución de fluidos del tipo conocido por ejemplo a partir de los documentos EP 1 298 325 A, US 2.741.986 A y JP 2006063842 A. Los fluidos pueden ser agua potable, gas, o calefacción centralizada urbana a base de agua a modo de ejemplo.

El invento, en particular, se refiere a un sistema y método para controlar la presión en una red de distribución con condiciones de flujo cambiantes.

En redes de distribución de fluido tales como redes de distribución de agua la presión es normalmente creada por bombas. Sin embargo, la presión puede ser creada también por la presión por gravedad del agua en una torre de agua u otro depósito y a continuación la presión puede ser regulada mediante válvulas.

En la redes de distribución de agua la presión en las tuberías de suministro arteriales es significativamente más elevada que la presión requerida por los consumidores (el usuario final). La presión es creada tradicionalmente mediante el uso de una estación de bombeo que puede comprender varias bombas. Con el fin de proporcionar la presión requerida al consumidor, la estación de bombeo crea tradicionalmente una presión que es mayor que la presión requerida ya que la presión proporcionada es requerida para exceder una presión mínima predefinida (típicamente 2 bares) a los consumidores bajo todas las condiciones. Típicamente una estación de bombeo está configurada para entregar una presión de acuerdo con una curva de bomba constante fija que es elegida de manera que las presiones proporcionadas a los consumidores excedan de la presión mínima requerida. Esta estrategia de regulación asegura que la presión requerida es proporcionada de forma constante, sin embargo, una gran cantidad de energía y fluido (a través de fugas de fluido) es típicamente desperdiciada. En el sistema de distribución de agua el gestor de las obras hidráulicas sabe qué presión es necesaria cuando el flujo está en su máximo. Sin embargo, el gestor no siempre conoce el valor exacto del flujo de pico.

Debido a las condiciones de flujo y presión cambiantes en una red de distribución la presión real excede típicamente de la presión requerida la mayor parte del tiempo. Esta presión "demasiado elevada" puede provocar fugas en la red de distribución provocando pérdidas de fluido y roturas de tuberías.

Es un objeto para el presente invento especificar un sistema y método para controlar la presión en una red de distribución en que las pérdidas de fluido pueden ser minimizadas sin perjudicar el rendimiento.

Es también un objeto del presente invento especificar un sistema y método para controlar la presión en una red de distribución que es capaz de adaptarla de forma automática a la presión real y/o a las condiciones de flujo en la red.

Éstos y otros objetos y ventajas del presente invento serán evidentes a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones adjuntas. Se reconocerá que la descripción anterior no está destinada a recoger todas las características y ventajas del invento. Distinta realizaciones del invento satisfarán distintas combinaciones de los objetos del invento y algunas realizaciones del invento proporcionarán menos de la totalidad de las características enunciadas y satisfarán menos de la totalidad de los objetivos enunciados.

Los objetos del presente invento pueden ser conseguidos mediante un sistema como se ha descrito por la reivindicación 1.

Los objetos del presente invento pueden ser conseguidos mediante un método como se ha descrito en la reivindicación

9.

El valor del flujo puede ser cualquier valor adecuado tal como un flujo medido, calculado o estimado o diferencia de flujo (por ejemplo la diferencia entre un flujo de referencia y un flujo medido o calculado). El valor del flujo puede estar proporcionado por cualesquiera medios adecuados como un sensor de flujo a modo de ejemplo.

Cambiando la curva de bomba automáticamente de acuerdo con al menos un valor de flujo determinado la presión generada puede ser ajustada utilizando una curva de bomba que hace posible reducir la presión generada de manera que las pérdidas de fluido pueden ser minimizadas sin perjudicar el rendimiento. La presión en la red de distribución puede ser regulada (ajustada o mantenida de acuerdo con un criterio predefinido) de acuerdo con una curva de bomba que es adaptada automáticamente al valor de flujo determinado lo que significa que la presión en la red de distribución puede ser ajustada o mantenida de manera que el flujo y la presión correspondan a la curva de bomba predefinida. Una curva de bomba puede ser utilizada hasta que la curva de bomba ha sido cambiada de acuerdo con al menos un valor de flujo determinado. De hecho una curva de bomba puede ser utilizada siempre que la curva de bomba sea la curva de bomba más adecuada.

Por el término curva de bomba (curva de bomba Q-H) se entiende la curva que describe la relación entre el flujo y la presión (presión). Es sabido que diferentes curvas de bomba pueden ser conseguidas cambiando la velocidad de una

bomba por ejemplo utilizando un convertidor de frecuencia. Normalmente, la presión a flujo cero en la curva de bomba Q- H es Indicado como Ho y la presión correspondiente a la energía hidráulica más elevada se indica como Href. A continuación se habrá hecho referencia a las curvas de bomba que tienen características predefinidas y que son definidas por Hm¡n (la presión correspondiente con el flujo de pico (Qm¡n)) y Hmax (la presión correspondiente con el flujo de pico (Qmax))- La forma de la curva de bomba puede ser cualquier forma adecuada. La curva de bomba puede ser lineal o cuadrática a modo de ejemplo.

En una realización del presente invento la curva de bomba es mantenida hasta que ocurre un evento predefinido. De esta manera la presión puede ser regulada de acuerdo con la curva de bomba más adecuada y está curva de bomba será utilizada hasta que ocurra un evento predefinido. Un posible evento puede ser una detección de un flujo muy bajo o muy alto a modo de ejemplo.

En una realización del presente invento al menos un valor de flujo es un flujo de pico determinado y/o un flujo mínimo del fluido presurizado por la estación de bombeo dentro de un período de tiempo predefinido, y la unidad de control es configurada para ajustar el flujo máximo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo de pico determinado y/o para ajustar el flujo mínimo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo mínimo determinado.

Por esto se consigue que la forma de la curva de bomba puede ser ajustada automáticamente de acuerdo con el flujo de pico y/o el flujo mínimo. Por consiguiente, es posible proporcionar una adaptación y regulación específicas de la curva de bomba de manera que la presión generada puede ser ajustada a la presión requerida real con el fin de minimizar las pérdidas de fluido sin perjudicar el rendimiento.

Mediante el término flujo de pico se entiende un valor de flujo elevado. El flujo de pico puede ser el flujo máximo o el flujo más elevado medido dentro de un período de tiempo específico. Sin embargo, si la red está sujeta a una condición muy cambiante la magnitud de los flujos de pico determinada en diferentes períodos de tiempo puede diferir significativamente.

El flujo mínimo es denominado como un valor de flujo bajo. El flujo mínimo puede ser el flujo más bajo o el flujo más bajo medido dentro de un periodo de tiempo específico y en caso de que la red esté siendo sometida a una condición muy cambiante la magnitud de flujos mínimos en un momento puede diferir significativamente de la magnitud de flujos mínimos en un momento.

En una realización del presente invento al menos un valor de flujo es medido (por ejemplo continuamente) y la unidad de control está configurada para cambiar la curva de bomba automáticamente cambiando el parámetro de flujo máximo y/o el parámetro de flujo mínimo de una curva de bomba predefinida en función del tiempo. Puede ser una ventaja que la regulación de la presión esté basada en una curva de bomba que es especificada de acuerdo con una forma de curva de bomba predefinida y uno o más valores de flujo determinados. La regulación de la presión puede ser llevada a cabo continuamente de acuerdo con una curva de bomba y por lo tanto la diferencia entre la presión proporcionada y la presión necesaria en la red de distribución puede ser minimizada. Por continuamente se entiende que las mediciones son llevadas a cabo en todo momento, sin embargo, el período de muestreo de las mediciones puede ser seleccionado... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para controlar la presión de un fluido en una red (2) de distribución que comprende:

al menos una estación de bombeo (4) que tiene varias bombas (6) que están configuradas para presurizar el fluido procedente de una tubería de alimentación (8);

medios (10) para determinar al menos un valor de flujo (Q) de al menos una parte de la red de distribución

(2) y

una unidad de control para controlar la actividad y velocidad de las bomba o bombas (6) de la estación de bombeo (4) de acuerdo con una curva de bomba (20) predefinida que define la relación entre la presión (22) y el flujo (24) del fluido presurizado por la estación de bombeo (4), estando configurada la unidad de control para cambiar la curva de bomba (20) automáticamente de acuerdo con al menos un valor de flujo (Q) determinado que es determinado por una medición de flujo proporcionada por un sensor de flujo o que es determinada por un cálculo o estimación, caracterizado porque

al menos un valor de flujo (Q) es un flujo máximo (Qmax) determinado y/o un flujo mínimo (Qm¡n) determinado del fluido presurizado por la estación de bombeo (4) dentro de un período de tiempo predefinido y

que la unidad de control está configurada para ajustar:

a) el flujo máximo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo máximo (Qmax) determinado y/o

b) el flujo mínimo de la curva de bomba de acuerdo con un flujo mínimo (Qm¡n) determinado.

2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que al menos el valor de flujo (Q) es medido continuamente y por que la unidad de control está configurada para cambiar la curva de bomba (20) automáticamente cambiando el parámetro de flujo máximo y/o el parámetro de flujo mínimo de una curva de bomba (20) predefinida en función del tiempo.

3. Un sistema según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que al menos un sensor de presión (12) está dispuesto en la red de distribución y por que la unidad de control está configurada para cambiar un parámetro de flujo máximo y/o un parámetro de flujo mínimo y/o uno o más parámetros de flujo intermedio de la curva de bomba (20) automáticamente de acuerdo con al menos un valor de presión proporcionado por al menos un sensor de presión (12).

4. Un sistema según la reivindicación 3, caracterizado por que la unidad de control está configurada para cambiar el parámetro de flujo máximo y/o el parámetro de flujo mínimo y/o uno o más parámetros de flujo intermedio de la curva de bomba (20) automáticamente cuando es determinado un flujo máximo (Qmax) y/o un flujo mínimo (Qm¡n).

5. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes 3-4, caracterizado por que la unidad de control está configurada para cambiar la curva de bomba (20) automáticamente de acuerdo con los valores de flujo y presión correspondientes determinados en la red de distribución (2).

6. Un sistema según la reivindicación 5, caracterizado por que la unidad de control está configurada para optimizar la curva de bomba (20) de acuerdo con valores de presión predefinidos proporcionados por al menos uno de los sensores de presión (12).

7. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que al menos un sensor de presión (12) está configurado para comunicar de manera inalámbrica con la unidad de control.

8. Un sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque al menos un sensor de presión (12) está dispuesto en un punto en la red de distribución (2) donde se espera una presión mínima y/o en un punto en la red de distribución (2) donde se espera que la presión exceda de un valor predefinido.

9. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución que comprende al menos una estación de bombeo (4) que tiene varias bombas (6) para presurizar el fluido procedente de una tubería de alimentación (8), implicando el método las siguientes operaciones:

determinar al menos un valor de flujo (Q) de al menos una parte de la red de distribución (2);

controlar la actividad y velocidad de la bomba o bombas (6) de la estación de bombeo (4) de acuerdo con una curva de bomba (20) predefinida;

generar una presión de acuerdo con la curva de bomba (20) predefinida que define la relación entre la presión (22) y el flujo (24) del fluido presurizado por la estación de bombeo (4), siendo cambiada la curva de bomba (20) automáticamente de acuerdo con al menos un valor de flujo determinado, en que la determinación está basada

en una medición de flujo proporcionada por un sensor de flujo o sobre un cálculo o estimación caracterizado por que al menos un valor de flujo (Q) es un flujo máximo (Qmax) determinado y/o un flujo mínimo (Qm¡n) determinado del fluido dentro de un período de tiempo predefinido y

por que el flujo máximo de la curva de bomba (20) es establecido al flujo máximo (Qmax) determinado y/o el flujo mínimo de la curva de bomba es establecido al flujo mínimo (Qm¡n) determinado.

10. Un método según la reivindicación 9, caracterizado por que al menos un valor de flujo (Q) es medido de manera continua y por que la curva de bomba (20) es cambiada automáticamente cambiando el parámetro de flujo máximo y/o el parámetro de flujo mínimo de una curva de bomba (20) predefinida en función del tiempo.

11. Un método según una de las reivindicaciones 9-10 caracterizado por que la curva de bomba (20) es cambiada automáticamente de acuerdo con los valores de flujo y presión correspondientes determinados en la red de distribución

(2).

12. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución (2) según una de las reivindicaciones 9-11 caracterizado por que se utiliza un sistema según una de las reivindicaciones 6-8.

13. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución (2) según una de las reivindicaciones 9-12 caracterizado porque:

a) al menos un flujo es medido en la red de distribución (2);

b) se determina si al menos el flujo medido se encuentra dentro de un área de flujo predefinida;

c) al menos una presión es medida en la red de distribución (2);

d) una curva de bomba (20) es calculada de manera que la diferencia entre la presión medida y una presión predefinida sea minimizada;

e) la presión del fluido en la red de distribución (2) es regulada de acuerdo con la curva de bomba (20) calculada.

14. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución según una de las reivindicaciones 12-13 caracterizado porque:

a) al menos una señal de solicitud es enviada desde la unidad de control a uno o más sensores de presión (12) en la red de distribución (2) y por que;

b) la información de presión es enviada desde uno o más sensores de presión (12) en la red de distribución (2) a la unidad de control y por que;

c) una curva de bomba (20) es calculada de manera que la diferencia entre la presión medida y una presión predefinida es minimizada;

d) la presión del fluido en la red de distribución (2) es regulada de acuerdo con la curva de bomba (20) calculada.

15. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución (2) según la reivindicación 14 caracterizado por que al menos un sensor de presión (12) dispuesto en la red de distribución (2) está configurado para generar una alarma si la presión medida y/o la diferencia de presión está por encima de un primer valor predefinido o por debajo de un segundo valor predefinido.

16. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución (2) según una de las reivindicaciones 14- 15 caracterizado por que la transferencia de datos entre un sensor (10, 12) en la red de distribución (2) y la unidad de control es inalámbrica.

17. Un método para controlar la presión de un fluido en una red de distribución (2) según una de las reivindicaciones 9-16 caracterizado por que conjuntos de curvas predefinidas diferentes son utilizadas para regular la curva de bomba (20) en diferentes períodos de tiempo.