Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo y sensor de agua para efectuar dicho método.

Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo y sensor de agua para efectuar dicho método,

comprendiendo un conjunto funcional asociado a una pareja de electrodos (5) que se disponen en la zona de decantación de agua que se separa del combustible en los filtros de gasóleo, aplicándose a dichos electrodos, por medio de una fuente de corriente (3) y un puente conmutador (4), una corriente eléctrica, en ciclos de medida separados por periodos de electricidad, determinándose cada ciclo como un tren de pulsos de corriente, efectuándose en el primer ciclo de medida una adaptación de la polarización de los electrodos (5), con el fin de optimizar la detección de si existe o no agua en el medio en el que se encuentran, ajustando, cuando se detecta la presencia de agua, la actividad funcional actuando sobre la duración de los pulsos de corriente.

Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo y sensor de agua para efectuar dicho método.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la detección de la acumulación de agua en los filtros de combustible de motores diesel, proponiendo un método de medida de la presencia de agua para esa función y un sensor que permite efectuar dicho método en unas condiciones ventajosas, utilizando un sistema de conductividad en el que se minimizan las influencias perjudiciales sobre unos electrodos que se ponen en contacto con el medio combustible-agua a controlar.

Estado de la técnica

En la técnica de sistemas de filtración e inyección del combustible de alimentación de motores diesel, se conoce desde hace tiempo la necesidad de separar el agua que, como resultado de contaminación en los procesos de fabricación o almacenamiento, o por una adulteración intencionada, pudiera estar presente en el combustible (gasóleo), con el fin de evitar que el agua entre en contacto con elementos sensibles del sistema de inyección del motor de aplicación, sobre los cuales el agua puede tener un efecto dañino por el fenómeno de corrosión.

Esta función de separación del agua, puede integrarse en el filtro de la alimentación de combustible al motor del sistema de aplicación, en el caso de vehículos pequeños, o bien puede utilizarse un filtro especial, denominado separador de agua, en otras aplicaciones. En cualquiera de los casos el agua que se separa del combustible se decanta y almacena en una zona determinada para ello, la cual, por ser el agua más densa que el gasóleo, suele ubicarse en la parte inferior de la envolvente del filtro o del elemento separador de agua.

Con frecuencia dicha función de separación y almacenamiento del agua, se complementa con un sensor que detecta la acumulación de agua, señalizando, llegado el momento, que la acumulación de agua ha alcanzado un nivel máximo predeterminado en la zona de decantación, para que se realice una purga o la extracción del agua acumulada, antes de que llegue a ocasionar daños.

Para ello existen básicamente dos sistemas de detección de la acumulación de agua decantada en los filtros de gasóleo:

1o) Sistema de flotador e interruptor reed, que consiste en un flotador provisto con un imán, estando dimensionado el flotador de manera que, al sumergirse en un recipiente que contenga agua y gasóleo, flote en el agua que por ser más densa queda en la parte inferior, y se hunda en el gasóleo que a su vez flota sobre el agua, con lo cual, conforme se va decantando agua en la parte inferior del recipiente, el flotador va desplazándose hacia arriba con el nivel del agua. En coordinación con el flotador se dispone un interruptor reed, de modo que cuando se alcanza un nivel de agua predeterminado, por la situación del imán se produce un cambio de estado mediante la activación o desactivación del interruptor reed, lo cual puede aplicarse para activar una señal de aviso cuando el agua llega al nivel máximo predeterminado.

Este sistema tiene la ventaja de que ninguna parte eléctrica queda en contacto con el medio líquido, de manera que no se producen fenómenos de corrosión perjudiciales. Sin embargo, tiene el inconveniente de resultar muy frágil, con una gran sensibilidad a las vibraciones y golpes; y además, para un montaje vertical desde la parte inferior en el filtro de aplicación, el diseño tiene que ser de una determinada manera, mientras que para un montaje desde un

lateral, el diseño necesario es completamente diferente, lo cual hace necesaria la disponibilidad de una diversidad de diseños, complicando las posibilidades de aplicación.

2°) Sistema de conductividad, que consiste en aprovechar la diferencia de conductividad entre el agua y el gasóleo; ya que el gasóleo es un buen aislante eléctrico en el rango de las temperaturas de aplicación, mientras que el agua tiene en dicho rango de temperaturas una conductividad que se puede medir de una manera relativamente fácil.

En este sistema se disponen dos electrodos en contacto con el medio líquido, los cuales electrodos generalmente son polarizados mediante una fuente de tensión y un divisor resistivo, o bien mediante una fuente de corriente, de forma que la tensión resultante entre los electrodos se alimenta a un comparador electrónico calibrado en la medida que permite distinguir del gasóleo el agua menos conductiva que se espera encontrar como resultado de la separación y decantación en los filtros de aplicación.

En la actualidad casi todos los diseños en uso, de sistemas de este tipo, utilizan una polarización de los electrodos en corriente continua, lo cual origina fenómenos de corrosión por oxidación en el ánodo y deposiciones de sales no solubles en el cátodo, fenómenos éstos que no perjudican la conductividad eléctrica entre los electrodos y, por tanto la operatividad del sensor, mientras los electrodos se mantienen sumergidos en agua, pero cuando el agua se purga y elimina, los electrodos entran en contacto con el gasóleo, siendo éste absorbido por la estructura cristalina de los depósitos, formando una capa aislante que no se elimina al volver a entrar los electrodos en contacto con el agua, lo que hace que la capacidad del sensor se degrade en cuanto a la efectividad de detectar ulteriores acumulaciones de agua en el filtro de aplicación.

Por la teoría electroquímica es sabido, sin embargo, que muchas de las reacciones de oxidación que se dan en el ánodo o electrodo positivo de los sensores mencionados, son reversibles si en un tiempo suficientemente corto se invierte la polaridad de la corriente entre los electrodos. Y por otro lado, las reacciones de precipitación, tales como la transformación del bicarbonato cálcico en carbonato, que en un sensor con polarización de los electrodos con corriente continua prevalecen en el electrodo negativo o cátodo, con la inversión de la polaridad tienen lugar alternativamente en uno y otro electrodo, según la polaridad de los mismos en cada momento, aumentando así el tiempo de efectividad funcional del sensor, ya que los electrodos reciben cada uno de ellos la mitad de las precipitaciones.

Por lo tanto, polarizar los electrodos de los sensores de agua con corriente alterna presenta, desde el punto de vista teórico, ventajas que permiten potencialmente alargar la vida de dichos sensores en su aplicación en los filtros de gasóleo, donde se ven sometidos a sucesivos ciclos de contacto con el agua que se decanta y con el gasóleo. En la práctica, sin embargo, no suele obtenerse un beneficio significativo en ese sentido, debido a que las realizaciones de sensores que utilizan polarización de los electros con corriente alterna, no aprovechan adecuadamente el potencial de la corriente alterna, ya que no tienen en cuenta algunos parámetros y fenómenos característicos del entorno de aplicación.

Objeto de la invención

De cuerdo con la invención se propone un método de medida para detectar la acumulación de agua decantada en los filtros de gasóleo, empleando un detector que permite efectuar dicho método en unas condiciones ventajosas.

El método de medida objeto de la invención utiliza un sensor provisto con unos electrodos que se polarizan, bien con corriente continua o bien con corriente alterna, mediante un control de

gobierno de la conexión/desconexión o de la alternancia de la corriente.

Según dicho método de la invención el sensor no está continuamente polarizando los electrodos y midiendo, sino que realiza ciclos de medida de corta duración (algunos segundos), separados por periodos de inactividad. Y, en su caso, cada ciclo de medida se determina como un tren de pulsos de corriente, separados por periodos muy cortos de desconexión.

Durante el primer ciclo de medida se realiza una adaptación de las condiciones de polarización de los electrodos del sensor, con el fin de optimizar el análisis en la detección de si existe o no agua en el medio que se mide, ajustando, en el caso de detectar agua, la actividad funcional actuando sobre la duración de los pulsos de corriente.

Para ello, inicialmente se aplica a los electrodos una corriente de un determinado nivel (por ejemplo 10 pA) y se comprueba la tensión que se obtiene entre los electrodos, de manera que si dicha tensión es de un valor bajo ( por ejemplo del orden de 1 voltio), significa que los electrodos se encuentran en un medio de alta conductividad, justificando la presencia de agua; en tanto que si la tensión que se obtiene es de un valor considerado como alto ( por ejemplo del orden de 3,5 voltios), significa que los electrodos se encuentran en un medio aislante o de conductividad reducida, pudiendo ser gasóleo o agua de...

1.- Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo, para comprobar la presencia de agua en un medio en el que se sumergen unos electrodos (5), en función de la tensión que resulta entre dichos electrodos (5) al aplicar en ellos una corriente eléctrica, caracterizado porque en los electrodos (5) se aplica una corriente eléctrica en ciclos de medida separados por periodos de inactividad, determinándose cada ciclo de medida como un tren de pulsos de corriente, efectuándose en el primer ciclo de medida una adaptación de la polarización de los electrodos (5), mediante aplicación de una corriente eléctrica de un nivel determinado (por ejemplo 10 pA), para comprobar si la tensión que resulta entre los electrodos (5) se encuentra en el entorno de un valor bajo V1 ( por ejemplo del orden de 1 voltio), que corresponde a la presencia de agua en el medio en el que se encuentran los electrodos (5), o en el entorno de un valor considerado alto V2 ( por ejemplo del orden de 3,5 voltios), que corresponde a un medio en el que se encuentran los electrodos (5), aislante o de reducida conductividad; de modo que cuando esa tensión entre los electrodos (5) refleja la presencia de agua, se activa una señal de presencia de agua y, manteniendo el valor de la corriente que se ha aplicado a los electrodos (5), se adapta la duración de los pulsos de la corriente aplicada, de manera que la tensión entre los electrodos (5) en cada pulso se mantenga en el régimen transitorio en el que es creciente, dentro de un rango determinado; confirmándose después la presencia de agua, repetidamente en cada ciclo de medida, evaluando el valor de la tensión entre los electrodos (5) al final de cada pulso de corriente.

2.- Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque cuando la tensión entre los electrodos (5) es de un valor V2 alto que corresponde a un medio aislante o de conductividad reducida, se reduce la corriente que se aplica, a un valor sensiblemente más bajo (por ejemplo 1 pA), comprobándose de nuevo la tensión entre los electrodos (5), para confirmar si se mantiene el valor V2 alto, reflejando que el medio en el que se encuentran los electrodos (5) es gasóleo, o si la tensión resulta de un valor intermedio V3 (por ejemplo del orden de 2 voltios), reflejando que el medio en el que se encuentran los electrodos (5) es agua de baja conductividad.

3.- Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque cuando la tensión que resulta entre los electrodos (5) refleja que el medio en el que se encuentran dichos electrodos (5) es agua, la duración de los pulsos de la corriente que se aplica se adapta entre un tiempo máximo de 5 milisegundos y un tiempo mínimo de 0,5 milisegundos.

4.- Sensor de agua que se utiliza en el método de medida de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo un conjunto funcional asociado a una pareja de electrodos (5), para detectar en un nivel determinado la presencia de agua acumulada por decantación en un filtro de gasóleo, caracterizado porque el conjunto funcional comprende una etapa de entrada (1) en la que se establece la conexión de una alimentación eléctrica (2), una fuente de corriente (3) que genera una corriente estabilizada, un puente de conmutación (4) que establece un cambio de estado en la conexión de los electrodos (5), un acondicionador de señal (14) que alimenta la señal de tensión de los electrodos (5) a un convertidor analógico/digital o a un comparador, un controlador (15) que realiza un procesamiento numérico de la señal que se recibe de los electrodos (5), y una etapa de salida (16) que adapta la señal procesada por el controlador (15) para su acoplamiento a un sistema receptor de aplicación.

5.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el puente de conmutación (4) presenta una configuración para funcionamiento con corriente alterna, poseyendo una estructura en H con cuatro conmutadores (11) que son actuados automáticamente de dos en dos por sendas señales de control (12) y (13), estando conectados

los electrodos (5) entre dichos conmutadores (11).

6.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el puente de conmutación (4) presenta una configuración para funcionamiento con corriente alterna,

poseyendo una estructura de dos generadores de corriente de signo opuesto (fuente y sumidero) y dos conmutadores.

7.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el puente de conmutación (4) presenta una configuración para funcionamiento con corriente continua,

poseyendo un interruptor (6) que es actuado automáticamente en cierre y apertura por una señal de control (9), estando intercalado dicho interruptor (6) en la conexión eléctrica de uno de los electrodos (5), mientras que el otro electrodo (5) está conectado a tierra mediante una conexión (8).

8.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque en la conexión (8)

a tierra va dispuesto un interruptor (10) de corte.

9.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el conjunto funcional incluye unas protecciones (18) contra influencias externas.

10.- Sensor de agua, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el controlador (15) es un dispositivo de tipo microprocesador.