Un método para supervisar y controlar un parámetro de rendimiento dentro de un sistema acuoso,

comprendiendo el método las etapas de: medir la velocidad de corrosión durante un periodo de tiempo; medir una pluralidad de parámetros de rendimiento relacionados con el sistema acuoso, incluyendo los parámetros de rendimiento la velocidad de corrosión, el potencial de oxidación-reducción, y el factor de ensuciamiento o el índice de ensuciamiento; observación de una desviación del parámetro de rendimiento con respecto a un punto de referencia; alterar una variable controlable del sistema acuoso en una primera cantidad y en una primera dirección en la que la variable controlable se selecciona del grupo formado por velocidad de suministro ácida, velocidad de suministro cáustica, velocidad de suministro del inhibidor de corrosión, velocidad de suministro del dispersante, velocidad de suministro del microbicida oxidante, velocidad de suministro del microbicida no oxidante, velocidad de purga, velocidad de suministro de formación, volumen de fluido en el sistema acuoso, las temperaturas de funcionamiento, el flujo de lavado del filtro, limpieza en línea de los componentes del sistema acuoso, y el funcionamiento de las bombas de refuerzo; controlar un parámetro de rendimiento en el sistema acuoso para detectar un cambio en el parámetro de rendimiento causado por la alteración de la variable controlable en un primer periodo de tiempo; alterar nuevamente la variable controlable en la primera cantidad en la primera dirección, si el parámetro de rendimiento cambia en el primer periodo de tiempo; terminar la alteración de la variable controlable cuando el parámetro de rendimiento deja de cambiar después de la alteración de la variable controlable; continuar controlando el parámetro de rendimiento hasta que se detecta un cambio en el parámetro de rendimiento durante un segundo período de tiempo; determinar el punto de referencia del parámetro de rendimiento; alterar la variable controlable en una segunda dirección opuesta a la primera dirección en la primera cantidad; controlar el parámetro de rendimiento para detectar un cambio en el parámetro de rendimiento causado por la alteración de la variable controlable en la segunda dirección durante un tercer período de tiempo; y alterar nuevamente la variable controlable en la primera cantidad en la segunda dirección si el parámetro de rendimiento cambia durante el tercer período de tiempo hasta que el parámetro de rendimiento alcance el punto de referencia

Campo de la Invención

La invención se refiere a un método para controlar el tratamiento químico un parámetro de rendimiento dentro de un sistema acuoso. Además, la invención se refiere a un artículo de fabricación correspondiente.

Antecedentes de la Invención

El propósito de un sistema de refrigeración es retirar calor de un proceso y descargar este calor al entorno mediante evaporación y descarga de líquidos. Un ejemplo de dichos sistemas son sistemas de refrigeración con agua usados para retirar calor de una turbina-condensador. La retirada del calor provoca que condense el vapor, dando como resultado una reducción de la presión en el lado del vapor-condensado del condensador, y un aumento en la cantidad de energía generada por unidad de combustible usada para producir el vapor. De forma similar, otro ejemplo de dicho sistema es una máquina de refrigeración. Dicha máquina puede utilizar un refrigerante tal como R11, R-12, R-134A, para extraer calor de un medio refrigerado, tal como agua, crear un bucle y transferir el calor a un sistema de refrigeración.

Otro ejemplo de un sistema de refrigeración es uno en el que el calor de un proceso o una serie de procesos puede transferirse al medio de refrigeración mediante un cambiador de calor del proceso, tal como un inter-refrigerador en un compresor de gas. La eficacia de operación de un compresor de gas multietapa, tal como un compresor de oxígeno o nitrógeno, puede relacionarse directamente con la temperatura y la presión de la corriente de gas que entra en cada etapa del compresor. Cuanto más alta sea la temperatura y presión por encima de las condiciones de diseño, más potencia será necesaria para comprimir la misma cantidad de gas.

De acuerdo con un ejemplo de un sistema de refrigeración, el medio de refrigeración incluye un líquido, tal como agua. Dicho sistema de refrigeración puede comprender (1) al menos un cambiador de calor para retirar calor de uno

o más procesos; (2) al menos una bomba para hacer circular el medio de refrigeración a través de al menos un cambiador de calor; (3) un medio para refrigerar el medio de refrigeración, tal como una torre de refrigeración; (4) un medio para añadir medio de refrigeración nuevo al sistema, denominándose dicho medio típicamente como formación; y (5) un medio para descargar una cierta cantidad de medio de refrigeración del sistema, dicha descarga se denomina purga.

El efecto de refrigeración de acuerdo con dicho sistema puede conseguirse evaporando una fracción del medio de refrigeración en una corriente de aire cuando el medio de refrigeración pasa sobre la torre de refrigeración. Durante el proceso de retirada de calor del medio de refrigeración, el aire insaturado puede entrar en la torre de refrigeración. El aire insaturado puede recoger el fluido evaporado y salir de la torre de refrigeración a una temperatura mayor y en un estado saturado con respecto al medio de refrigeración.

De acuerdo con otro ejemplo de un sistema de refrigeración, un medio de refrigeración tal como agua, puede obtenerse a partir de un gran depósito del medio que proporcionará un suministro adecuado del medio de refrigeración a una temperatura suficientemente baja para absorber calor de un proceso o procesos mediante al menos un cambiador de calor. En dicho ejemplo, el sistema de refrigeración pueden incluir (1) una fuente para el medio de refrigeración; (2) un medio para hacer circular el medio de refrigeración, tal como al menos una bomba de recirculación; (3) al menos un cambiador de calor; y (5) un lugar para descargar el medio de refrigeración calentado, tal como el mismo cuerpo del medio de refrigeración como fuente.

Los sistemas de refrigeración que emplean medios de refrigeración líquidos pueden someterse a deposición de materiales de obturación y procesos, tales como sales de dureza, productos de corrosión, biomasa, sedimentos y barro del medio de refrigeración, fugas de diversos procesos y corrosión in situ. Estos materiales de obstrucción y procesos pueden introducirse en los sistemas de refrigeración desde diversas fuentes.

Ciertos materiales de tratamiento pueden añadirse al medio de refrigeración o al sistema de refrigeración para inhibir, entre otras cosas, la deposición de dureza, corrosión, formación de biomasas y aglomeración de otros obturadores tales como sedimentos, barro, productos de corrosión y fugas de proceso. Dichos materiales de tratamiento pueden incluir uno o más componentes químicos que en combinación, inhiben eficazmente uno o más de los problemas mencionados anteriormente. Por ejemplo, un material de tratamiento diseñado para inhibir la corrosión puede incluir al menos un inhibidor catódico, al menos un inhibidor anódico y/o al menos un material adicional, tal como anti-costra, tensioactivos y agentes anti-espumantes. Otros materiales de tratamiento que pueden añadirse al sistema/medio pueden incluir uno o más ácidos, tales como ácido sulfúrico, uno o más materiales alcalinos, tales como una solución de sosa cáustica. Estos materiales adicionales pueden controlar el pH del medio de refrigeración dentro de un intervalo de control predeterminado. Cuando se controla el pH el ácido se usaría para disminuir el pH y el álcali para elevarlo.

Típicamente, la cantidad de material o materiales de tratamiento añadidos al sistema/medio puede determinarse mediante ensayos de laboratorio manuales, análisis de muestras para ensayo de corrosión, el volumen del medio de refrigeración en el sistema y la cantidad del medio de refrigeración suministrada al sistema en un periodo de tiempo dado. En dichos casos, pueden usarse medios tales como una bomba de inyección química para inyectar un flujo de un material de tratamiento en el sistema a una velocidad constante con el tiempo.

Cuando se añaden material o materiales para ajustar el pH, puede utilizarse un sistema de inyección químico de bucle cerrado. Por ejemplo, el sistema de pH puede controlarse mediante un dispositivo de control del pH que controla una bomba o válvula para aumentar o disminuir el suministro de agente o agentes de ajuste del pH.

Los materiales de tratamiento usados para inhibir los efectos perjudiciales de las fugas del proceso se controlan típicamente a mano, en una base continua o tras la detección de la aparición de dicha fuga. La detección, localización y cuantificación de una fuga de proceso es una tarea que consume tiempo que puede realizar un operario de la planta o por tratamiento profesional.

Otro aspecto importante del tratamiento y control de un sistema de refrigeración y la calidad del medio de refrigeración se refiere a mantener la concentración de materiales disueltos y suspendidos en el medio por debajo del nivel al que pueden precipitar o aglomerarse. Esto se consigue típicamente ajustando la cantidad de medio de refrigeración concentrado retirado del sistema mediante una purga. Típicamente, esto se ha hecho mediante ajuste manual de una válvula de purga, basándose en análisis de laboratorio del medio de refrigeración circulante. Más recientemente, la purga se ha automatizado controlando la conductividad específica del medio de refrigeración y ajustando una válvula de purga para mantener un intervalo especificado de conductividad dentro del sistema.

Típicamente, un sistema de refrigeración incluye un medio de refrigeración, tal como agua. Las características o propiedades del medio de refrigeración pueden afectar al sistema de refrigeración y a su funcionamiento. Los parámetros del medio de refrigeración tales como pH, conductividad, velocidades de corrosión, temperaturas (tal como suministro de frío, retorno de calor, entrada, y salida, de intercambio de calor entre otros), velocidad de recirculación del medio de refrigeración, velocidad de formación del medio de refrigeración y velocidad de purga del medio de refrigeración se han controlado durante largo tiempo para controlar las características del medio de refrigeración. La purga puede servir para desconcentrar los sólidos disueltos en el medio de refrigeración y la formación sustituye a todas las pérdidas del medio de refrigeración, incluyendo aquellas por evaporación, efecto del viento, deriva y purga. Históricamente, el control automático de los sistemas de refrigeración se ha basado en medidas en línea de conductividad y pH, por ejemplo, las medidas de estos parámetros pueden complementarse con ensayos de laboratorio de química en húmedo para el nivel de inhibidor residual y otros parámetros relevantes para la aplicación específica.

1. Un método para supervisar y controlar un parámetro de rendimiento dentro de un sistema acuoso, comprendiendo el método las etapas de:

medir la velocidad de corrosión durante un periodo de tiempo; medir una pluralidad de parámetros de rendimiento relacionados con el sistema acuoso, incluyendo los parámetros de rendimiento la velocidad de corrosión, el potencial de oxidación-reducción, y el factor de ensuciamiento o el índice de ensuciamiento; observación de una desviación del parámetro de rendimiento con respecto a un punto de referencia; alterar una variable controlable del sistema acuoso en una primera cantidad y en una primera dirección en la que la variable controlable se selecciona del grupo formado por velocidad de suministro ácida, velocidad de suministro cáustica, velocidad de suministro del inhibidor de corrosión, velocidad de suministro del dispersante, velocidad de suministro del microbicida oxidante, velocidad de suministro del microbicida no oxidante, velocidad de purga, velocidad de suministro de formación, volumen de fluido en el sistema acuoso, las temperaturas de funcionamiento, el flujo de lavado del filtro, limpieza en línea de los componentes del sistema acuoso, y el funcionamiento de las bombas de refuerzo; controlar un parámetro de rendimiento en el sistema acuoso para detectar un cambio en el parámetro de rendimiento causado por la alteración de la variable controlable en un primer periodo de tiempo; alterar nuevamente la variable controlable en la primera cantidad en la primera dirección, si el parámetro de rendimiento cambia en el primer periodo de tiempo; terminar la alteración de la variable controlable cuando el parámetro de rendimiento deja de cambiar después de la alteración de la variable controlable; continuar controlando el parámetro de rendimiento hasta que se detecta un cambio en el parámetro de rendimiento durante un segundo período de tiempo; determinar el punto de referencia del parámetro de rendimiento; alterar la variable controlable en una segunda dirección opuesta a la primera dirección en la primera cantidad; controlar el parámetro de rendimiento para detectar un cambio en el parámetro de rendimiento causado por la alteración de la variable controlable en la segunda dirección durante un tercer período de tiempo; y alterar nuevamente la variable controlable en la primera cantidad en la segunda dirección si el parámetro de rendimiento cambia durante el tercer período de tiempo hasta que el parámetro de rendimiento alcance el punto de referencia.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la variable controlable se mide en relación con el flujo de formación en el sistema.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la variable controlable incluye la concentración de un aditivo químico, y la alteración de la variable controlable se realiza a través de la adición del aditivo químico al sistema en una proporción constante para conformar el flujo dentro del sistema.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la concentración del aditivo químico se calcula de acuerdo con la Fórmula 1

y = eax-b 1

en la que y es la concentración del aditivo químico añadido al sistema acuoso, a es una constante derivada de un ajuste de curva estadística de y frente a t cuando y aumenta y b es una variable medida inicialmente.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una concentración del aditivo químico cuando no se realiza otra adición del aditivo químico al sistema se calcula de acuerdo con la Fórmula 2

- a'x+b

y = e2

en la que y es la concentración del aditivo químico, inerte medido; a' es una constante derivada de un ajuste de curva estadística de y' frente a t cuando y' disminuye, y b es una variable medida inicialmente.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el período de tiempo de respuesta inicial de l parámetro de rendimiento se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:

t = (V/l) Ln (Cf/Ci)

en la que

t = tiempo de respuesta inicial del parámetro de rendimiento en el sistema de recirculación dinámico; l = pérdidas de líquido, V = volumen del sistema acuoso;

Cf = concentración final del material inerte; y Ci = concentración inicial del material inerte.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el período de tiempo de respuesta del parámetro de 5 rendimiento se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:

t' = t + 

en la que

10  = periodo esperado para que un parámetro de rendimiento responda al cambio; y t' = período de tiempo requerido para que el parámetro de rendimiento alcance el punto de consigna después de alterar, de nuevo, la variable controlable.

8. Un artículo de fabricación para usar en la programación de un procesador que tiene al menos un dispositivo de salida y un dispositivo de almacenamiento de datos unido al mismo, incluyendo el artículo de fabricación un medio que puede ser leído por el procesador que tiene uno o más programas introducidos en el mismo para realizar un método como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.