Detector de fugas y microfugas de fluidos y procedimiento para la detección de fugas y microfugas.

Detector de fugas y microfugas de fluidos que comporta tres elementos alineados,

siendo el primero según la dirección del flujo, una electroválvula (4), la cual es seguida de un caudalímetro (5) y finalmente un presostato (5). Estos elementos son gestionados y conectados a una placa electrónica (7) en la que reside una aplicación informática con dos rutinas complementarias; una rutina que detecta microfugas (13) correspondientes a pérdidas de fluido superiores a 0,15 l/h a la que se vincula el presostato (6) y la electroválvula (4), y otra rutina que detecta fugas (12) correspondientes a pérdidas de fluido en el entorno de 3 l/h en adelante, a la que se vincula el caudalímetro (5) y la electroválvula.

Detector de fugas v microfuaas de fluidos v procedimiento para la detección de fugas v microfuqas

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un dispositivo para la detección de fugas de fluidos, siendo una de sus principales aplicaciones la detección de fugas de agua en viviendas, aunque puede ser aplicado a cualquier tipo de red de distribución de fluidos.

Esta invención es capaz de detectar fugas y microfugas de un fluido a través de un único dispositivo situado a la entrada de la red de distribución, realizándose esta detección a partir de valores de caudal y presión registrados en tiempo real.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

Son conocidos diferentes dispositivos destinados a detectar fugas de líquidos, especialmente los dispositivos destinados a avisar de fugas de agua en el viviendas, locales comerciales, oficinas e incluso instalaciones industriales, actuando en consecuencia de dos maneras: emitiendo una señal óptica/acústica de alarma, o cerrando la acometida general de agua.

Estos dispositivos actúan en función de tres técnicas conocidas:

Detección de humedad, siendo ejemplos de esta tecnología los aparatos descritos en el Modelo de Utilidad U9501958, y la patentes 9502360 y 9001920. Los cuales disponen de sensores de humedad que al entrar en contacto con el agua de una fuga, disparan alarmas óptico/acústicas y en algunos casos cortan el suministro de agua a la red. Su problema principal reside en que solo pueden detectar fugas en zonas puntuales de la red, en las que se ha instalado el sensor. Si la fuga se produce en un tramo no cubierto por el sensor el sistema no se disparará. Ello obliga a instalar múltiples sensores a lo largo de toda la red de distribución, resultando entonces una instalación muy costosa.

Detección mediante vibraciones, siendo un ejemplo de la misma el Modelo de utilidad U 161274. Es una técnica menos extendida y que consiste básicamente en monitorear permanentemente una red de distribución de agua para detectar el sonido característico de una fuga de agua, localizando la situación de la misma en función de la intensidad del sonido. Este es un sistema apropiado para conducciones ocultas donde no es visible la zona donde se ha producido la rotura de la tubería, pero

resulta inapropiado para redes de distribución típicas de hogares, oficinas, comercios o instalaciones industriales, donde posiblemente es más sencilla la implantación de un sistema basado en la detección de humedad, y donde el nivel de vibraciones de la red es muy alto, al quedar expuestas al exterior las conducciones en muchos tramos.

- Medición del flujo de agua en un punto de la red. Ejemplo de esta tecnología es el descrito en la patente ES 2 332 644 donde para la detección de una posible fuga se estudian dos variables del caudal, su valor (l/h) y su duración. Para ello un caudalímetro toma medidas continuadas sobre el flujo de agua que son recibidas en una unidad de control en la que se determina la hora de recepción. Esta unidad de control incorpora un programa informático que basa la determinación de la existencia de una fuga en dos axiomas: 1° en una vivienda, el caudalímetro no puede estar más de un tiempo determinado registrando caudal, de ser así el sistema asume fuga. 2° en una vivienda puede determinarse un valor de consumó máximo en función de las características de la red (n° de grifos, n° de baños, lavadora, friegaplatos...) por lo que un valor de caudal superior al máximo de referencia es asumido como una fuga de agua. En cualquier caso, la determinación de la existencia una fuga por el sistema es seguida de una acción de alarma que entre otras medidas posibles incluye en cualquier caso el cierre del suministro mediante la intervención de una electroválvula comandada por la unidad de control.

Esta última tecnología para la determinación de fugas puede considerarse la más avanzada, económica y de fácil aplicación en viviendas, sin embargo presenta dos problemas técnicos.

En primer lugar, no es capaz de detectar fugas inferiores a 3 l/h dado que los caudalímetros actuales aplicables no son capaces de detectar flujos inferiores.

En segundo lugar, la determinación de una fuga de agua es lenta, cuando el criterio de detección es la medición de caudal por un tiempo superior al de referencia, pudiendo llegar la orden de cierre de la acometida general cuando ya se ha vertido una ingente cantidad de agua en la vivienda.

Por lo tanto, el problema técnico planteado y que la nueva invención resuelve es doble, por un lado la detección de microfugas de agua con valores inferiores a 3 l/h y por otro, la determinación de fugas de agua por debajo del valor de caudal máximo sin necesidad de esperar a que transcurra el periodo máximo admisible de flujo de agua continuado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

El novedoso detector de fugas y microfugas cuya patente se recaba efectúa la detección de fugas de cualquier tipo de fluido mediante la medición del caudal y presión en la red.

Básicamente el nuevo sistema monitoriza el caudal de fluido en la red, y está dotado de un sistema inteligente que detecta caudales anormales fuera de unos parámetros prefijados. Estos caudales son considerados constitutivos de una fuga en la red.

Aparte de detectar fugas, el nuevo sistema es capaz de detectar microfugas que son pérdidas de fluido en torno a 0,15 l/h, típicas en uniones, grifos, válvulas, poros, o cualquier otro suceso que implique una pérdida de caudal tan pequeña.

El novedoso detector se inserta en la tubería de entrada de la red, por ejemplo, en el caso de una vivienda, en la tubería de entrada de agua, preferentemente tras el contador de consumos de la compañía suministradora.

Operativamente el nuevo detector comporta tres elementos que se posicionan alineados, siendo el primero según la dirección del flujo, una electroválvula, la cual es seguida de un caudalímetro y finalmente un presostato. Estos elementos son gestionados y conectados a una placa electrónica, Controlador Lógico Programable (PLC) o elemento similar, con el que el usuario puede interactuar a través de un teclado, botonera, pantalla táctil o cualquier otro medio adecuado para la introducción de datos y selección de opciones.

Todos estos elementos pueden estar incorporados en un cuerpo o carcasa que los unifique en un solo aparato.

Una de las novedades de la invención radica en que en la placa electrónica reside una aplicación informática con dos rutinas complementarias que actúan alternativamente. Una rutina rige sobre el presostato y la electroválvula, y opcionalmente en versiones más desarrolladas también sobre el caudalímetro, y la segunda sobre el caudalímetro y la electroválvula.

La primera rutina tiene como objetivo la detección de microfugas que corresponden a pérdidas de fluido superiores a 0,1 l/h, mientras que la segunda rutina detecta fugas superiores a 3 l/h.

El trabajo alterno de ambas rutinas garantiza la detección de cualquier fuga en la red por encima de un caudal de 0,15 l/h, disparando una señal de aviso o advertencia en el caso de las microfugas, y cerrando además el suministro de agua en fugas superiores a 3 l/h.

La localización de microfugas se desarrolla mediante la primera rutina del programa como test puntual a petición del usuario, o como una parte de una actividad programada que se ejecuta a intervalos regulares.

Su funcionamiento se atiene a la premisa de que si no existen microfugas, manteniendo la red presurizada, la presión del fluido en esta debe mantenerse constante, pero si existe una microfuga, el volumen de fluido disminuirá y con ello también la presión.

Este diferencial de presión también puede ser motivado por cambios de temperatura o a dilataciones de los conductos de la red o del propio fluido, por lo que es necesario un algoritmo que permita discernir cuando existe microfuga y cuando no.

Se parte de un estado de la red en la que no hay consumo de fluido, por lo que, en el ejemplo de una vivienda, todos los grifos se hallan cerrados y los aparatos susceptibles de consumir agua, apagados.

En dichas condiciones, el programa residente en la placa electrónica envía una señal a la electroválvula para llevarla a su posición de cerrado, con lo que el circuito queda presurizado. En las versiones más básicas, el usuario ha de asegurarse que todos los grifos están cerrados, pero en versiones más desarrolladas, la aplicación antes de cerrar la electroválvula, verifica que el caudal registrado es 0, con lo que se asume que no hay consumo en la red. En caso contrario suspende el test.

Tras la presurización del circuito, el presostato comienza a registrar medidas de...

1a.-Detector de fugas y microfugas de fluidos, del tipo que comporta un caudalímetro, un presostato y una electroválvula, caracterizado esencialmente porque el caudalímetro (5), el presostato (6) y la electroválvula (4) se posicionan alineados en la tubería de entrada de agua de la vivienda (2) tras el contador de consumo (3), disponiéndose primero según la dirección del flujo la electroválvula (4) seguida del caudalímetro (5) y finalmente el presostato (6), y hallándose estos elementos operativamente conectados a una placa electrónica (7), controlador lógico programable (PLC) o elemento similar, en el que reside una aplicación informática con dos rutinas complementarias, una rutina que detecta microfugas (13) correspondientes a pérdidas de fluido superiores a 0,15 l/h a la que se vincula el presostato (6) y la electroválvula (4), y otra rutina que detecta fugas (12) correspondientes a pérdidas de fluido en el entorno de 3l/h en adelante, a la que se vincula el caudalímetro (5) y la electroválvula.

2a.- Detector de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicación anterior, caracterizado porque el caudalímetro (5), el presostato (6) y la electroválvula (4) junto con la placa electrónica (7) se disponen en el interior de un cuerpo o carcasa (1), que en su exterior dispone de un panel de control (10).

3a.- Detector de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicaciones uno y dos, caracterizado porque en el panel de control presenta un teclado o botonera (8).

4a.- Detector de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicaciones uno y dos, caracterizado porque en el panel de control presenta uno o más pilotos luminosos (11).

5a.- Detector de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicaciones uno y dos, caracterizado porque en el panel de control presenta una pantalla alfanumérica (9).

6a.- Procedimiento para la detección de fugas y microfugas de fluidos, donde una placa electrónica (7) en la que reside una aplicación informática recibe las lecturas de caudal de un caudalímetro (5) y de presión de un presostato (6) caracterizado porque en la placa electrónica se establecen dos líneas de proceso simultáneas y complementarias de dos rutinas informáticas, una rutina de fugas (12) superiores a 3l/h y una rutina de microfugas (13) superiores a 0,15 l/h, donde:

1) La rutina de fugas (12) comporta una variable no programable Tt: Tiempo total transcurrido desde el inicio de la rutina, que se reinicia a 0 cuándo el caudal es 0, y al

menos tres variables programares:

Cmax: Caudal máximo registradle en función de las características de la red.

TCmax: Tiempo máximo que puede ser registrado un caudal determinado, siendo dicho tiempo Tn inversamente proporcional al valor del caudal Cn.

Tmax: Tiempo máximo durante el cual puede ser detectado consumo en la red ininterrumpidamente.

2) La rutina de microfugas (13) comporta las siguientes variables:

Pn: Valor de la presión de la red registrado en tiempo real.

Pn-1: Valor de la presión de la red anterior a Pn

Tt: Tiempo total transcurrido desde el inicio de la rutina

Tp: Intervalo de tiempo de recuento de resultados

7a.- Procedimiento para la detección de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicación sexta, caracterizado porque el algoritmo de la rutina de detección de fugas (12) establece los siguientes resultados posibles:

1. Que Cn >= Cmax: Activa una subrutina de fuga.

2. Que Tt >= Tmax: Activa una subrutina de fuga.

3. Que Cmax>Cn>Cn-1:

- 3.1 Para los C>Cn-1, la relación Cn/Tn pasa a ser Cn/(Tn+x) Siendo x el tiempo total registrado de Cn-1.

- 3.2 Para los C=<Cn-1, Se mantiene Cn/Tn.

- 3.3 Si Tt>=Tn, activa una subrutina de fuga.

- 3.4 Si Tt< Tn, no hay fuga.

4. Que Cmax > Cn =Cn-1:

- 4.1 Si Tt >=Tn-1, Activa una subrutina de fuga.

- 4.2 Si Tt < Tn, no hay fuga

5. Que Cmax > Cn-1 > Cn:

- 5.1 Si Tt>= Tn, Activa una subrutina de fuga.

- 5.2 Si Tt < Tn, No hay fuga.

6. Que Cn=0: No hay fuga y termina el proceso.

8a.- Procedimiento para la detección de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicación sexta y séptima, caracterizado porque la subrutina de fuga desencadena como mínimo dos procesos:

Proceso de cierre de la electroválvula (4).

Proceso de activación de una señal de aviso al usuario.

9a.- Procedimiento para la detección de fugas y microfugas de fluidos, según reivindicación sexta caracterizado porque el algoritmo de la rutina de detección de microfugas (13) establece como mínimo las siguientes acciones:

1- Proceso de cierre de la electroválvula (4), quedando la red presurizada.

2- Inicio de registro de presión de la red (Pn) y de tiempo (Tt).

3- Primer proceso de decisión que establece dos resultados posibles: [Pn = Pn-1] y [Pn ± Pn-1]

4- Proceso de recuento de resultados idénticos obtenidos durante el intervalo de tiempo (Tp) y almacenamiento en memoria.

5- Segundo proceso de decisión, relacionando el número de repeticiones de resultados registrados durante (Tp) con el tiempo total transcurrido (Tt) del que se establecen dos resultados:

Existe microfuga, activa alarma No existe microfuga

6- Proceso de apertura de la electroválvula y fin de la rutina.