Sistema de suministro de agua.

Sistema de suministro de agua, que comprende una línea de suministro (32) y una red de consumidores,

uno delos cuales es un consumidor monitorizado (40) que recibe la menor cantidad de presión, comprendiendo un sistemade regulación de presión una válvula reductora de presión (PRV) (26) asociada con una válvula piloto (86)predeterminada a una presión nominal de salida;

dicho sistema de suministro caracterizado porque:

dicho sistema de regulación de presión está asociado con un sistema de control de presión (30) quecomprende una válvula de control diferencial (DCV) (90); una unidad de captación (100) para medir unparámetro de flujo indicativo de la presión en el consumidor monitorizado (40) y que emite una señal depresión a un controlador (108); generando dicho controlador (108) una señal de control sensible a la señalde presión para activar un actuador (92) de la DCV (90), gobernando así el caudal a través de la DCV (90),de modo que se obtiene la presión deseada en el consumidor monitorizado (40), independientemente de laalteración del caudal a través de la PRV.

Sistema de suministro de agua Campo de la invención La presente invención pertenece, en general, al campo de flujo de agua y control de la presión. Más particularmente, la invención se refiere a un sistema de control para una red de suministro de agua. La invención también se refiere a un dispositivo que se utiliza con el sistema.

Antecedentes de la invención Un sistema de suministro de agua, por ejemplo, un sistema de agua municipal, típicamente comprende una línea de suministro principal alimentada desde una fuente de agua (depósito de agua, pozo, lago, etc.) y los medios de bombeo para impulsar el agua a través de una red de tuberías por lo que puede llegar a diversos consumidores aguas abajo.

Típicamente, se proporcionan también varios medios de regulación de la presión y de control a lo largo de la red de la tubería con el fin de controlar el flujo de agua y para reducir la presión de agua a un nivel tal que, por una parte, garantice el buen funcionamiento de los diversos sistemas que son activados por la presión, por ejemplo, medios de válvula de sistemas de riego, etc. y, por otro lado, no dañará cualquier equipo final de los consumidores por una presión excesiva, por ejemplo, explosión de las tuberías, daños de los calentadores solares, y otros equipos domésticos conectados a la red de agua (lavavajillas, lavadoras, etc.) . Una presión excesiva puede ser perjudicial para las instalaciones industriales que reciben agua de la red.

De aquí en adelante en la descripción y reivindicaciones, el término "red de tuberías" se refiere a la tubería y las instalaciones que se extienden desde la fuente de agua a los consumidores.

Los consumidores de un sistema de suministro de agua pueden ser por ejemplo los consumidores domésticos, instalaciones industriales, instalaciones públicas y municipales, consumidores agrícolas, etc., todos los cuales son referenciados en el presente documento en la memoria y reivindicaciones en conjunto como una "red de consumidores".

Entre la red de consumidores hay al menos un consumidor en un lugar donde la presión medida es más baja que la presión medida en los otros sitios de consumo. Dicho un consumidor puede ser por ejemplo uno remoto donde se produce una pérdida de presión debido a que fluye a través de una tubería larga y ramificada (fricción y pérdida de carga) , o un consumidor en una ubicación elevada (en un edificio alto o en una montaña) etc.

En lo sucesivo en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, el uno o más de los consumidores en los que se mide la presión más baja se conocen como un "consumidor monitorizado" (también conocido como un "consumidor crítico") .

El consumo de agua en un sistema de suministro de agua municipal varía a lo largo del día. El aumento del consumo se mide en horas de la mañana (entre 6 y 9 de la mañana) y de nuevo en las horas de la tarde (entre 7 y 9 de la tarde) . Sin embargo, estos picos están sujetos a cambios, por ejemplo, los fines de semana, previa fijación de horario de verano, cambios de estación, grandes eventos, tales como un encuentro deportivo importante, etc.

Es la preocupación de la autoridad de suministro del agua, por ejemplo, un municipio o una empresa de suministro de agua, que el consumidor monitorizado reciba agua a una presión mínima, dicen, por ejemplo, alrededor de 2 ½ atmósferas para garantizar el buen funcionamiento de los diferentes equipos activados por presión y para disfrutar de una presión razonable en unas instalaciones domésticas de agua, por ejemplo, grifos, duchas, etc. El aumento de la presión en el consumidor monitorizado implicará necesariamente un aumento mucho más significativo de presión a los consumidores aguas arriba, incluso tan perjudicial como la sobre presión.

Por un lado, la sobre presión exige unidades de bombeo más potentes y es más costosa. En segundo lugar, se requiere una red de tuberías que pueda soportar tal sobre presión. Entonces hay un problema de sobrepresión que puede causar daño a los consumidores como ya se mencionó anteriormente.

Más aún, las fugas no significativas en la red de tuberías, por ejemplo, orificios menores o malas conexiones de los elementos de tubería, se vuelven proporcionalmente significativos ante un aumento de presión y pueden ser la causa de alguna pérdida significativa de agua potable, que puede perderse. Los informes muestran que las tasas de pérdida de agua potable por fugas llegan hasta aproximadamente 15 a 40% del suministro de flujo de un proveedor.

Una variedad de sistemas de presión de agua y de control son conocidos. Una disposición básica comprende una válvula reductora de presión (PRV) que funciona para reducir la presión entre una entrada y una salida de la misma, independientemente de los cambios de flujo a través del dispositivo o el cambio de la presión aguas arriba. Varias de estas PRV normalmente se colocan a lo largo de una red de tuberías, por ejemplo, en las ramificaciones a los barrios, a las principales instalaciones consumidoras adyacentes, edificios, etc.

Una PRV típica comprende un puerto de entrada en comunicación de flujo con un orificio de salida a través de un pasaje de flujo regulado por una cámara de control de presión. Cuando se presuriza la cámara de control de presión, el pasaje de flujo es restringido para restringir así el flujo entre la entrada y el orificio de salida para obtener una presión de salida esencialmente constante.

La presión dentro de la cámara de control se rige por diversos medios de control de flujo que finalmente sirven para el propósito de controlar el caudal de agua a través de la cámara de control.

De acuerdo con una realización de la técnica anterior, se proporciona una llamada válvula hidráulica, en la que la cámara de presión es cargada mediante un orificio de restricción que tiene una velocidad de flujo de entrada constante Q1 conectado aguas arriba de la PRV y se descarga mediante una válvula piloto que tiene un flujo de salida nominal ajustado Q2 conectado aguas abajo de dicha PRV. Cuando Q1 es mayor que Q2, la presión dentro de la cámara de control de presión aumenta para restringir (o cerrar) de este modo el pasaje de flujo entre el orificio de entrada y el orificio de salida de la PRV para restringir así el flujo de salida Qout de la PRV, lo que supone una caída correspondiente en la presión de salida Pout de la PRV.

De acuerdo con una disposición diferente, en lugar del orificio de restricción y la válvula piloto, se proporcionan solenoides (opcionalmente solenoides proporcionales) conectados a los controladores eléctricos, que permiten controlar el flujo de entrada de agua Q1 y el flujo de salida Q2 para gobernar de este modo la presión dentro de la cámara de control.

De acuerdo con todavía una realización diferente de una cámara de carga se ajusta sobre un émbolo de la válvula piloto para la activación hidráulica de un diafragma interno de la válvula piloto. Dicha cámara de carga está

conectada a un suministro de agua aguas arriba por el que un émbolo de la válvula piloto es desplazable para restringir el flujo de salida Q2 de la válvula piloto.

Todavía otro sistema de control tiene que ver con el ajuste de una cámara de carga en un elemento de ajuste de una alimentación de la válvula piloto por lo que el elemento de ajuste de la válvula piloto es desplazable para restringir el flujo de salida Q2 de la válvula piloto.

De acuerdo con una realización de la solución anterior, se proporciona una cámara de carga integralmente ajustada con la válvula piloto. Sin embargo, aún se requieren solenoides de control para restringir el flujo de entrada Q1 y el flujo de salida Q2.

Cada uno de los sistemas de control anteriores tiene al menos una de varias deficiencias y desventajas de la siguiente manera:

i. El mal funcionamiento de uno o ambos de los solenoides vuelve inactiva a la PRV. Esto puede resultar en una de dos posiciones extremas no deseadas, siendo la primera de corte completo del suministro de agua y siendo la segunda para proporcionar a los consumidores con una presión que es igual a una alta presión aguas arriba (dado que la PRV no cumple su función) por la cual el proveedor de agua está expuesto a responsabilidad por el mal funcionamiento debido a los daños causados a los consumidores.

ii. Cada cambio de presión o de flujo reconocible implica la activación de los solenoides por lo que una fuente de alimentación asociada se agota rápidamente.

iii. El aumento de las aberturas/cierres de los solenoides y componentes de la válvula puede hacer que el sistema sea vulnerable a fallos de funcionamiento.

iv. El uso de solenoides... [Seguir leyendo]

1. Sistema de suministro de agua, que comprende una línea de suministro (32) y una red de consumidores, uno de los cuales es un consumidor monitorizado (40) que recibe la menor cantidad de presión, comprendiendo un sistema de regulación de presión una válvula reductora de presión (PRV) (26) asociada con una válvula piloto (86) predeterminada a una presión nominal de salida;

dicho sistema de suministro caracterizado porque:

dicho sistema de regulación de presión está asociado con un sistema de control de presión (30) que comprende una válvula de control diferencial (DCV) (90) ; una unidad de captación (100) para medir un parámetro de flujo indicativo de la presión en el consumidor monitorizado (40) y que emite una señal de presión a un controlador (108) ; generando dicho controlador (108) una señal de control sensible a la señal de presión para activar un actuador (92) de la DCV (90) , gobernando así el caudal a través de la DCV (90) , de modo que se obtiene la presión deseada en el consumidor monitorizado (40) , independientemente de la alteración del caudal a través de la PRV.

2. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la DCV (90) está instalada en una salida de la válvula piloto (86) para controlar el caudal a través de la misma.

3. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una salida de la DCV (90) está en comunicación de fluido con una salida (52) de la PRV (26) .

4. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el parámetro de flujo es monitorizado todas las horas del día y de la noche.

5. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (108) está programado para generar señales de control representativas de niveles preestablecidos de señales de presión.

6. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el parámetro de flujo es el caudal medido adyacente a la PRV (26) y convertido en una señal de presión representativa de la presión en el consumidor monitorizado (40) , sobre la base de cálculos de conversión.

7. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además una toma de presión

(100) para la lectura de la presión en una línea de salida de la DCV (90) para generar una señal de presión local, con lo que dicha señal de presión local y la señal de presión son comparadas en el controlador (108) .

8. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el parámetro de flujo es la presión medida en el consumidor monitorizado (40) .

9. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la señal de presión es transmitida al controlador (108) por medios de comunicación inalámbrica.

10. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la DCV (90) está instalada en una posición intermedia en un puerto de salida de la válvula piloto (86) y un puerto de salida (52) de la PRV (26) .

11. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la presión en la salida de la DCV

(90) no excede de la presión de salida nominal preestablecida en la válvula piloto (86) .

12. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la DCV (90) es una válvula de tipo de aguja integrada diferencial dinámica.

13. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema de control de presión es un sistema de control de tipo de bucle cerrado, en el que los cambios de presión en una salida de la DCV (90) son monitorizados continuamente y comparados con la señal de presión.

14. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una puerta de derivación (264) para anular la DCV (90) después de que se produzca la detección de un estado de fallo en cualquiera del controlador (108) y la DCV (90) .

15. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la puerta de derivación (264) es activada en una posición abierta mediante una señal de control de anulación emitida por el controlador (108) .

16. Sistema de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la puerta de derivación (264) se abre mediante un solenoide (268) y donde el controlador (108) comprende un condensador (274) que está diseñado para descargar y activar el solenoide (268) en caso de detectar el fallo en el actuador (100) o el controlador (108) .