Instalación de detección de incrustación y método para detectar incrustación.

Instalación de detección de incrustación (1) para determinar la cantidad de incrustación

(5) de superficies (3) de dispositivos de tratamiento de fluido (2) y/o componentes funcionales internos (4) de tales dispositivos, en la que dichas superficies (3) se exponen a dicho fluido (6) y se someten a incrustación y en la que la instalación de detección (1) comprende al menos un primer sensor (7), que comprende medios (9) para medir la transparencia óptica T de dicho fluido (6) que incluyen al menos una zona sensible (8) que está ubicada cerca y/o dentro de dichas superficies (3) y en la que dicha zona se expone al menos temporalmente a dicho fluido (6),

caracterizada por que la instalación de detección comprende adicionalmente un segundo sensor (107) que comprende medios (109) para medir la transparencia óptica T de dicho fluido (6) y dicho segundo sensor (107) está ubicado en una posición en la que la señal medida del parámetro físico de dicho segundo sensor no se deteriora a lo largo del tiempo o puede deteriorarse a lo largo del tiempo mucho más lentamente que la señal medida del primer sensor (7), en la que la instalación de detección de incrustación (1) comprende adicionalmente un dispositivo de cálculo que incluye rutinas para calcular un parámetro de incrustación (S) y para analizar dicho parámetro de incrustación (S) según las etapas (b) y (c) del método que se especifica en la reivindicación 6.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/066923.

Solicitante: ECOLAB INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 370 North Wabasha Street St. Paul, MN 55102 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KRACK, RALF, HELMINGER, KARL, CAUSSIN DE SCHNECK,CLAUDIA, FORSTER,HARTMUT, NAJMAN,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/15 (Prevención de la contaminación de elementos del sistema óptico o de la obstrucción del recorrido luminoso)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/06 (de un líquido (implicando electrólisis G01N 27/26))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > G01N17/00 (Investigación de la resistencia de los materiales a la intemperie, a la corrosión o a la luz)

PDF original: ES-2539303_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación de detección de incrustación y método para detectar incrustación La invención se refiere a una instalación de detección de incrustación y a un método para determinar la cantidad de incrustación de superficies de dispositivos de tratamiento de fluido y/o componentes funcionales internos de tales dispositivos, que se exponen a dicho fluido y se someten a incrustación.

Las instalaciones y los métodos de detección de incrustación son útiles para monitorizar la cantidad de incrustación de superficies de tales dispositivos de tratamiento de fluido y/o componentes funcionales internos, por ejemplo superficies de transferencia de calor, y también para monitorizar el procedimiento de limpieza de tales dispositivos de tratamiento de fluido y/o componentes funcionales internos de tales dispositivos que se denomina comúnmente CIP (limpieza in situ) .

Del documento US 20050000894 A1 se conoce un método y un aparato para someter a prueba la eficacia de un procedimiento de limpieza para un filtro en un sistema de filtración. Tras el procedimiento de limpieza, el sistema se presuriza y se mide una disminución en la presión a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado. Basándose en la disminución de presión se determina si el procedimiento de limpieza ha sido eficaz o no.

Sin embargo, un sistema de este tipo, no puede determinar la cantidad de incrustación en línea. Existen otros métodos o instalaciones, que pueden medir la cantidad de incrustación en línea.

Del documento US 5992505A se conoce un aparato para medir una resistencia a la incrustación de la transferencia de calor desde una superficie de transferencia de calor y un factor de limpieza de una superficie de transferencia de calor, que puede monitorizar en línea un grado de acumulación de depósitos. El aparato usa la longitud dada de un cable dado enrollado dentro de la superficie de transferencia de calor para medir una temperatura promedio de la superficie de transferencia de calor y un elemento de medición de la temperatura del agua de la parte de entrada/salida para medir la temperatura de las partes de entrada/salida del aparato.

Del documento US4766553A se conoce otro aparato para medir en línea la incrustación de un dispositivo de tratamiento de fluido que incluye un intercambiador de calor. El aparato calcula el coeficiente de transferencia de calor en función de las temperaturas de entrada/salida, el caudal, el área y el calor específico del intercambiador de calor. El coeficiente de transferencia de calor real se compara con un coeficiente de transferencia de calor nominal u original para determinar si se ha producido cualquier deterioro en los coeficientes que refleje la incrustación del intercambiador de calor.

Sin embargo, un problema con los dispositivos de detección de incrustación conocidos es que esos dispositivos sólo pueden detectar incrustación con respecto a los parámetros de funcionamiento del dispositivo de tratamiento de fluido y/o los propios componentes funcionales internos del mismo, por ejemplo midiendo la presión interna, la transferencia de calor o el caudal del sistema. Por tanto, la detección de incrustación se produce en un momento en que los parámetros de funcionamiento del dispositivo de tratamiento de fluido ya están enormemente deteriorados, lo que puede conducir a daño de los componentes funcionales y puede sobrecargar el sistema. Además, los sistemas mencionados anteriormente requieren múltiples sensores, lo que aumenta la inestabilidad o el fallo de tales sistemas.

El procedimiento de limpieza se realiza comúnmente lavando el sistema con agua con detergentes añadidos. Otro problema que se produce algunas veces es que no se produce la limpieza. En tal caso, se acorta el siguiente ciclo de producto, lo que conduce a pérdidas de producto, puesto que el sistema tiene que entrar en la fase de limpieza antes de lo calculado. Los sistemas de monitorización en línea mencionados antes sólo están diseñados para su uso con superficies de transferencia de calor o intercambiadores de calor y sólo pueden medir la cantidad de incrustación cuando el sistema está en funcionamiento, pero no durante la fase de limpieza.

El documento WO 2009/066046 A1 da a conocer un método y un dispositivo para medir el desarrollo de un depósito en una superficie en contacto con un fluido, en el que se genera una corriente, que es proporcional a la conductividad de fluido, mediante un par de electrodos conectados a un generador de tensión alterna, en el que se proporciona una diferencia de potencial entre un segundo par de electrodos, disponiendo el segundo par de electrodos entre el primer par de electrodos. La diferencia de potencial se mantiene constante corrigiendo dicha tensión suministrada por el generador. La tensión real suministrada por el generador es una medida de la cantidad de incrustación. Ambos pares de electrodos están ubicados dentro de la misma zona del fluido, es decir se someten eventualmente a incrustación en el mismo grado.

El documento US 2002/0108911 A1 da a conocer un sistema y un método de detección de incrustación, que comprenden un par de sensores idénticos, en los que dichos sensores miden una variable, tal como temperatura, valor de pH o conductividad. El par de sensores están dispuestos en dos canales de flujo paralelos del fluido, un primer sensor es el denominado sensor activo, un segundo sensor en el segundo canal es el sensor de referencia. Con el fin de obtener una señal de referencia útil en el segundo canal, el segundo sensor se limpia con una disolución de limpieza de un sistema de limpieza.

Además, se conocen instalaciones/sistemas de detección de incrustación a partir de los documentos US 2006/0060787 y US 6.324.900.

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo y/o un método de detección de incrustación que permita determinar la cantidad de incrustación en línea y cuando el sistema está en funcionamiento.

Estos y otros objetos se logran mediante la instalación de detección de incrustación según la reivindicación 1, así como mediante el método para determinar la cantidad de incrustación según la reivindicación 6. Pueden derivarse realizaciones ventajosas a partir de las reivindicaciones dependientes.

Una instalación de detección de incrustación según la presente invención puede usarse para el control de incrustación, ensuciamiento y/o limpieza de dispositivos de tratamiento de fluido que pueden incluir componentes funcionales, tales como por ejemplo líneas de drenaje, líneas de UHT (temperatura ultra alta) , líneas de pasteurizador, líneas de pasteurizador HTST (alta temperatura - corto tiempo) , sistemas de refrigeración y/o sistemas de caldera.

Con la presente invención, el operario de cualquier dispositivo de tratamiento de fluido puede observar fácilmente cuándo es necesario limpiar su instalación y cuándo puede finalizar cada etapa de limpieza. Como resultado, son posibles tiempos de ejecución óptimos, lo que puede conducir a costes de procedimiento óptimos debido a la facilidad de uso y al sistema de medición robusto.

Otra ventaja de la presente invención es que la medición de sólo un parámetro es suficiente para obtener una medida de la cantidad de incrustación de dichas superficies expuestas. Además, la medición es independiente de cualquier componente funcional, de manera que el parámetro medido da resultados precisos para la incrustación, aunque la incrustación pudiera tener todavía sólo un efecto insignificante sobre los parámetros de funcionamiento del sistema.

Según la presente invención, los dispositivos de tratamiento de fluido pueden ser tanques, tuberías, contenedores, conductos, sistemas de circulación o cualquier... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de detección de incrustación (1) para determinar la cantidad de incrustación (5) de superficies (3) de dispositivos de tratamiento de fluido (2) y/o componentes funcionales internos (4) de tales dispositivos, en la que dichas superficies (3) se exponen a dicho fluido (6) y se someten a incrustación y en la que la instalación de detección (1) comprende al menos un primer sensor (7) , que comprende medios (9) para medir la transparencia óptica T de dicho fluido (6) que incluyen al menos una zona sensible (8) que está ubicada cerca y/o dentro de dichas superficies (3) y en la que dicha zona se expone al menos temporalmente a dicho fluido (6) , caracterizada por que la instalación de detección comprende adicionalmente un segundo sensor (107) que 10 comprende medios (109) para medir la transparencia óptica T de dicho fluido (6) y dicho segundo sensor (107) está ubicado en una posición en la que la señal medida del parámetro físico de dicho segundo sensor no se deteriora a lo largo del tiempo o puede deteriorarse a lo largo del tiempo mucho más lentamente que la señal medida del primer sensor (7) , en la que la instalación de detección de incrustación (1) comprende adicionalmente un dispositivo de 15 cálculo que incluye rutinas para calcular un parámetro de incrustación (S) y para analizar dicho parámetro de incrustación (S) según las etapas (b) y (c) del método que se especifica en la reivindicación 6.

2. Instalación de detección de incrustación (1) según la reivindicación 1, en la que la instalación de detección (1) comprende un par adicional de primer sensor (7) y segundo sensor (107) , en la que el primer sensor (7) del par de sensores adicional comprende medios (9) para medir la conductividad por conducción eléctrica Q 20 de dicho fluido (6) que incluyen al menos una zona sensible (8) que está ubicada cerca y/o dentro de dichas superficies (3) y en la que dicha zona se expone al menos temporalmente a dicho fluido (6) , y en la que el segundo sensor (107) del par de sensores adicional comprende medios (109) para medir la conductividad eléctrica Q de dicho fluido (6) , y dicho segundo sensor (107) está ubicado en una posición en la que la señal medida del parámetro físico de dicho segundo sensor no se deteriora a lo largo del tiempo o puede deteriorarse a lo largo del tiempo mucho más lentamente que la señal medida del primer sensor (7) .

3. Instalación de detección de incrustación (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en la que dicha zona (8) del sensor de medición (7) comprende al menos una primera superficie eléctricamente conductora (10) , y dicho sensor (7) comprende adicionalmente una segunda superficie eléctricamente conductora (11) , que se expone al menos temporalmente a dicho fluido, ubicada preferiblemente dentro de dicha zona (8) , pero separada espacialmente de la primera superficie eléctricamente conductora (10) .

4. Instalación de detección de incrustación (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, en la que dicha zona (8) del sensor de medición comprende al menos una ventana ópticamente transparente y dichos medios para medir la transparencia óptica comprenden una fuente de luz y un detector óptico, en la que la fuente de luz emite luz a través de dicha ventana transparente al interior de dicho fluido (6) y el detector óptico detecta luz que se dispersa al interior de dicho detector desde dicho fluido (6) .

5. Instalación de detección de incrustación (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha instalación de detección (1) comprende al menos uno de los siguientes dispositivos:

un dispositivo de medición de la temperatura (30) para normalizar la conductividad eléctrica y/o la transparencia medidas con respecto a la temperatura;

un dispositivo de medición de la conductividad por inducción (31) , para medir la conductividad eléctrica sin que le afecte la incrustación de dichas superficies;

un dispositivo de cálculo (32) para calcular un parámetro de incrustación (S) ;

un dispositivo de almacenamiento de datos (33) y/o un dispositivo de visualización (34) para visualizar el parámetro de incrustación (S) y/o los datos medidos a 45 lo largo del tiempo y/o para la salida de recomendaciones automatizadas preferiblemente con respecto a necesidades de limpieza.

6. Método para determinar la cantidad de incrustación de superficies de dispositivos de tratamiento de fluido y/o componentes funcionales internos de tales dispositivos expuestos a dicho fluido, en el que el método incluye las etapas de:

a) medir la transparencia óptica T de dicho fluido en ubicaciones que se eligen de manera que están cerca o dentro de dichas superficies expuestas y en el que un cambio en la transparencia óptica representa una medida del grado de incrustación de dichas superficies expuestas, b) determinar un parámetro de incrustación (S)

c) analizar dicho parámetro de incrustación (S) , preferiblemente mediante la comparación de dicho parámetro de incrustación (S) con un valor de referencia predefinido, preferiblemente un valor de referencia predefinido dependiente de fluido, caracterizado por que la etapa de medición incluye: medir la transparencia óptica T de dicho fluido en ubicaciones que se eligen de manera que están particularmente no afectadas por incrustación, preferiblemente alejadas de dichas superficies expuestas, y la etapa de determinar el parámetro de incrustación (S) incluye: calcular la diferencia y/o la diferencia relativa entre la transparencia óptica que se midió en dichas ubicaciones que están cerca o dentro de dichas superficies expuestas (T) y dichas ubicaciones que están particularmente no afectadas por incrustación (T) , por ejemplo (T-T) /T o T-T.

7. Método según la reivindicación 6, en el que el método incluye adicionalmente las etapas de:

a) medir la conductividad por conducción eléctrica Q de dicho fluido en ubicaciones que se eligen de manera que están cerca o dentro de dichas superficies expuestas y en el que un cambio en la conductividad por conducción eléctrica representa una medida del grado de incrustación de dichas superficies expuestas, b) determinar un parámetro de incrustación (S)

c) analizar dicho parámetro de incrustación (S) , preferiblemente mediante la comparación de dicho parámetro de incrustación (S) con un valor de referencia predefinido, preferiblemente un valor de referencia predefinido dependiente de fluido, caracterizado por que la etapa de medición incluye:

medir la conductividad por conducción eléctrica Q de dicho fluido en ubicaciones que se eligen de manera que están particularmente no afectadas por incrustación, preferiblemente alejadas de dichas superficies expuestas, y la etapa de determinar el parámetro de incrustación (S) incluye: calcular la diferencia y/o la diferencia relativa entre la conductividad por conducción que se midió en dichas ubicaciones que están cerca o dentro de dichas superficies expuestas (Q) y dichas ubicaciones que no están particularmente afectadas por incrustación (Q) , por ejemplo (Q-Q) /Q o Q-Q.

8. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 7, en el que la etapa de medición incluye la etapa de medir la conductividad eléctrica por inducción Qind de dicho fluido y la etapa de determinar el parámetro de incrustación (S) incluye calcular el parámetro de incrustación (S) en función de la diferencia y/o la diferencia relativa entre la conductividad eléctrica por inducción y la conductividad por conducción (por ejemplo (QQind) /Q o Q-Qind) .

9. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 8, en el que la etapa de medición incluye medir la temperatura del fluido con respecto a dichas ubicaciones de medición, y la etapa de determinar el parámetro de incrustación (S) incluye calcular el parámetro de incrustación (S) en función de la temperatura.

10. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 9, en el que dichas etapas se realizan simultáneamente con el uso y/o la limpieza de dichos dispositivos de tratamiento de fluido y/o componentes funcionales internos de tales dispositivos, y/o se realizan repetidamente tras intervalos de tiempo t predefinidos.

11. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 10, en el que la etapa de determinar dicho parámetro de incrustación (S) incluye calcular un parámetro de incrustación (S) como función de la conductividad por conducción eléctrica Q y/o la transparencia óptica T medidas, en el que la función preferiblemente es un polinomio con coeficientes de conversión Ci predefinidos.

12. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 11, en el que la etapa de determinar dicho parámetro de incrustación (S) incluye adicionalmente guardar el parámetro de incrustación (S) con medios de adquisición de datos y/o de almacenamiento de datos respectivos y/o la etapa de analizar dicho parámetro de incrustación (S) incluye recuperar un conjunto de parámetros de incrustación anteriores de los medios de 45 almacenamiento de datos y visualizar dicho conjunto de parámetros de incrustación y/o calcular un segundo parámetro (S) , que es una medida del cambio a lo largo del tiempo del parámetro de incrustación (S) , preferiblemente calculando numéricamente la primera derivada f (S) del parámetro de incrustación (S) y comparando este segundo parámetro (S) con algún valor de referencia predefinido.

13. Método según cualquiera de las reivindicacione.

6. 12, en el que dicho fluido es una mezcla que contiene 50 una suspensión y/o emulsión.