Contador de gas y procedimiento para la determinación del consumo de una mezcla de gases.

Procedimiento para la determinación de un consumo de una mezcla de gases mediante un contador de gas,

el cual tiene un anemómetro (2) para la determinación de un flujo másico de gas así como un sistema electrónico de evaluación, en que a) para una calibración directa del contador de gas como aparato de medida de potencia o energía son determinados valores de señal de sensor (Sn) de un gas de calibración en función de un caudal del gas de calibración (N2, aire) y son almacenados en la forma de una curva de calibración de sensor (Fn(Sn)) en el contador de gas, b) la curva de calibración de sensor (Fn(Sn)) es multiplicada como caudal en función de una señal de sensor (S) por un factor de conversión de señal (fN2-CH) y por un factor de calor de combustión (HCH), que tiene en cuenta el calor de combustión por unidad de la magnitud de flujo, para una mezcla de gases básica (CH) y el producto obtenido representa una potencia (P) o un valor de consumo de energía (E), en que el factor de conversión de señal (fN2-CH) tiene en cuenta la diferencia de sensibilidad del anemómetro (2) al emplear la mezcla de gases básica en vez del gas de calibración, caracterizado porque el gas de calibración está seleccionado del grupo que consta de N2 o aire.

Contador de gas y procedimiento para la determinación del consumo de una mezcla de gases CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de un consumo de una mezcla de gases y a un contador según el preámbulo de la reivindicación 1 o respectivamente 8. El procedimiento y el contador de gas son apropiados en particular para el uso en el ámbito doméstico y profesional y en particular para la determinación del uso de gas natural.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Hoy en día las facturas de gas, en particular en el ámbito doméstico y profesional, se basan exclusivamente en el volumen de gas usado. Se emplean por ello sobre todo contadores de gas que se basan directamente en la medición del volumen del gas que ha fluido a través de ellos, compensado parcialmente errores de medida, que se producen por variaciones de temperatura.

El contador de gas empleado más a menudo es el denominado contador de gas de membrana, tal como se describe en U. Wernekinck, Gasmessung und Gasabrechnung, Vulkan-Verl. 1996, 20-31. El contador de gas de membrana dispone de dos cámaras de medida, que son llenadas y nuevamente vaciadas consecutivamente de forma alternativa por el gas que fluye a través. Mientras una cámara se llena, desplaza en la otra el gas. Los llenados o respectivamente vaciados son contados y dan como resultado, multiplicados por el volumen de cámara de medida, el volumen total del gas que fluye a través. Como el volumen del gas varía sin embargo al variar la temperatura del entorno y la presión, estas medidas están sujetas a errores. En verano, cuando el gas está caliente y ocupa un volumen mayor, el consumidor paga más para el mismo valor calorimétrico del gas que en invierno. Para los contadores de gas de membrana actuales, existen por ello dispositivos mecánicos o eléctricos sencillos para la compensación de temperatura, aunque en la práctica éstos llegan a aplicarse sólo en escasas ocasiones. Las oscilaciones de presión no se tienen en cuenta sin embargo.

A partir del documento WO 99/06800 es conocido un contador de gas, que determina un caudal volumétrico. Para ello se detecta en un tubo de gas mediante un primer termistor el comportamiento de enfriamiento y mediante un segundo termistor la temperatura actual del gas y a partir de ello se determina un caudal de moléculas de gas. En el tubo está dispuesta además una celda, en la que se detecta el comportamiento de enfriamiento del gas en reposo. A través de ello puede obtenerse, mientras la conducción de gas está en operación, en cualquier instante arbitrario un valor de calibración. Mediante este valor de calibración puede determinarse entonces a partir del comportamiento de enfriamiento del primer termistor nuevamente el caudal volumétrico.

A pesar de todas estas compensaciones, los contadores de gas que se basan en medidas volumétricas están afectados siempre por errores y llevan a una factura de gas incorrecta. Además de ello, un principio de facturación que se basa en un consumo volumétrico es injusto para el consumidor. Su consumo de gas se determina a saber no por el volumen, sino por la cantidad de gas, es decir la masa consumida del gas, así como por la calidad del gas, es decir su poder calorífico. Cuanto más denso sea y cuanta mayor calidad tenga el gas, tanto menor volumen es necesario para la consecución del mismo rendimiento, sea esto en una calefacción, una preparación de agua caliente o una zona de cocción.

En la solicitud de patente alemana aún no publicada nº 199 08 664.8 se describe por ello un contador de gas, que determina el caudal másico de gas y con ello tiene en cuenta la densidad del gas. Para ello se emplea preferentemente un anemómetro, tal como es conocido a partir de F. Mayer et al., Single-Chip CMOS Anemometer, Proc. IEEE, International Electron Devices Meeting (IEDM, 1997) , 895-898.

En los contadores de gas anteriormente descritos no se tienen en cuenta sin embargo oscilaciones en la calidad del gas. Estas oscilaciones son considerables sobre todo en el caso de gas natural y se producen fundamentalmente por el hecho de que el gas natural tiene una composición diferente según la fuente. En el conducto de suministro de gas se ofrecen sin embargo gases mezclados de diferentes fuentes, pudiendo variar fuertemente la relación de mezcla según la oferta.

A partir del estado de la técnica son conocidos ciertamente aparatos, que tienen en cuenta el poder calorífico de un gas y determinan un consumo de energía. Así, el documento WO 00/11465 da a conocer un aparato de medida de energía, que tiene por un lado un contador de gas de membrana para la medida del volumen y por otro lado un dispositivo para la determinación del valor calorimétrico de un gas, en que este dispositivo de medida calorimétrico se basa en un principio acústico de medida. También el documento US-A-6.047.589 da a conocer un aparato de medida de energía, que determina el volumen de flujo y el valor calorimétrico de un gas, en que aquí ambas medidas se basan en el efecto acústico. Ambos aparatos de medida de energía están calibrados con ello para la medida de volumen, combinando respectivamente el poder calorífico medido actualmente in situ con el valor medido de volumen, para obtener así el valor de energía deseado.

El documento US 5.237.523 se refiere a un procedimiento para la corrección de una medida de flujo de un gas, en que tiene lugar una calibración del sensor de flujo, se hallan factores de corrección para el flujo másico a determinadas temperaturas y valores de flujo corregidos, y éstos son rectificados a través de un factor de corrección, en que la calibración se lleva a cabo siempre con el mismo gas que debe ser medido a continuación.

Estos aparatos de medida de energía están estructurados con ello de forma relativamente complicada, ya que deben poder llevar a cabo tanto una medida de volumen, una determinación de poder calorífico y además una combinación de los dos valores de medida obtenidos. Los aparatos de este tipo son por ello demasiado caros para el empleo como contadores de gas normales en el ámbito doméstico y profesional.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

Constituye por ello la tarea de la invención crear un procedimiento para la determinación de un consumo de una mezcla de gases y crear un contador de gas del tipo citado al principio, los cuales hagan posible de modo sencillo la medida de un uso de gas en función del poder calorífico y con ello sean adecuados para el empleo en el ámbito doméstico y profesional.

Esta tarea es resuelta por un procedimiento y un contador de gas con las características de la reivindicación 1 o respectivamente 8.

El procedimiento conforme a la invención parte del reconocimiento de que una señal de sensor varía, al medir un caudal, en particular un caudal másico, en función del valor calorimétrico o poder calorífico del gas. Esta dependencia tiene entonces una relación fija, que en primer orden es una relación proporcional. A través de ello es posible calibrar el contador de gas conforme a la invención directamente como aparato de medida de energía.

Independientemente de la medida del contador de gas pueden llevarse a cabo correcciones de mayor alcance, que tengan en cuentan oscilaciones en la composición de la mezcla de gases. La determinación del poder calorífico necesario para ello de una mezcla de gases realmente usada puede ser llevada a cabo por una unidad externa y separada espacialmente del contador de gas.

Es ventajoso que con ello no tiene que ser equipado cada contador de gas con una unidad para la determinación del poder calorífico. Una única unidad externa es suficiente para suministrar a varios consumidores y con ello contadores de gas, que están conectados a la misma red de gas, los datos necesarios sobre el poder calorífico de la mezcla de gases usada.

En una variante preferida del procedimiento conforme a la invención, esta unidad externa transfiere al contador de gas los datos relativos al poder calorífico y el contador de gas lleva a cabo por sí mismo una corrección del valor de consumo de energía medido con ayuda de estos datos.

En otra variante preferida del procedimiento, el contador de gas transfiere el valor de consumo de energía o un valor de consumo de energía integrado sobre un determinado intervalo de tiempo a una central, en la que este valor es corregido con los datos relativos al poder calorífico, existente durante este intervalo de tiempo, de la mezcla de gases usada.

1. Procedimiento para la determinación de un consumo de una mezcla de gases mediante un contador de gas, el cual tiene un anemómetro (2) para la determinación de un flujo másico de gas así como un sistema electrónico de evaluación, en que a) para una calibración directa del contador de gas como aparato de medida de potencia o energía son determinados valores de señal de sensor (Sn) de un gas de calibración en función de un caudal del gas de calibración (N2, aire) y son almacenados en la forma de una curva de calibración de sensor (Fn (Sn) ) en el contador de gas, b) la curva de calibración de sensor (Fn (Sn) ) es multiplicada como caudal en función de una señal de sensor (S) por un factor de conversión de señal (fN2-CH) y por un factor de calor de combustión (HCH) , que tiene en cuenta el calor de combustión por unidad de la magnitud de flujo, para una mezcla de gases básica (CH) y el producto obtenido representa una potencia (P) o un valor de consumo de energía (E) , en que el factor de conversión de señal (fN2-CH) tiene en cuenta la diferencia de sensibilidad del anemómetro (2) al emplear la mezcla de gases básica en vez del gas de calibración, caracterizado porque el gas de calibración está seleccionado del grupo que consta de N2 o aire.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque un valor de consumo de energía medido (E) es multiplicado por un factor de corrección ( H /HCH) , que tiene en cuenta al menos aproximadamente el poder calorífico

( H ) de una mezcla de gases usada.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el poder calorífico ( H ) de la mezcla de gases usada es determinado por una unidad externa.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad externa transfiere al contador de gas datos acerca del poder calorífico ( H ) de la mezcla de gases usada.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el contador de gas transfiere a una central el valor

de consumo de energía medido y la unidad externa transfiere a la central datos acerca del poder calorífico ( H ) de la mezcla de gases usada.

6. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad externa es la central.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el factor de corrección ( H /HCH) tiene en cuenta un poder calorífico ( H ) , promediado sobre un intervalo de tiempo determinado, de la mezcla de gases usada.

8. Contador de gas para la determinación de un consumo de una mezcla de gases, en que el contador de gas tiene un anemómetro (2) para la determinación de un flujo másico de gas así como un sistema electrónico de evaluación, en que el contador de gas está calibrado como aparato de medida de energía, en que para una calibración directa del contador de gas como aparato de medida de potencia o energía son determinados valores de señal de sensor (Sn) de un gas de calibración en función de un caudal del gas de calibración y son almacenados en la forma de una curva de calibración de sensor (Fn (Sn) ) como caudal en función de una señal de sensor (S) en el contador de gas, la curva de calibración de sensor (Fn (Sn) ) es multiplicada por un factor de conversión de señal (fN2-CH) y por un factor de calor de combustión (HCH) , que tiene en cuenta el calor de combustión por unidad de la magnitud de flujo, para una mezcla de gases básica (CH) y el producto obtenido representa una potencia (P) o un valor de consumo de energía (E) , en que el factor de conversión de señal (fN2-CH) tiene en cuenta la diferencia de sensibilidad del anemómetro (2) al emplear la mezcla de gases básica en vez del gas de calibración, el contador de gas tiene medios de corrección

para multiplicar un valor de consumo de energía medido por un factor de corrección ( H /HCH) , el cual tiene en cuenta al menos aproximadamente el poder calorífico ( H ) de una mezcla de gases usada, y el medio de medida (2) es un anemómetro CMOS, caracterizado porque el gas de calibración está seleccionado del grupo que consta de N2 o aire.