ES3036848T3

ES3036848T3 - Device and method for controlling a fuel-oxidizer mixture for a premix gas burner

Info

Publication number: ES3036848T3
Application number: ES23160667T
Authority: ES
Inventors: Pierluigi Bertelli
Original assignee: Bertelli and Partners SRL
Current assignee: Bertelli and Partners SRL
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2023-03-08
Publication date: 2025-09-24
Anticipated expiration: 2043-03-08
Also published as: CA3192044A1; EP4242517B1; CN116734285A; US20230288060A1; EP4242517A1

Abstract

Un dispositivo (1) para controlar una mezcla de combustible y oxidante para un quemador de gas de premezcla (100), comprende: un conducto de admisión (2), que incluye una entrada (201), una zona de mezcla (202) y una salida de entrega (203); un conducto de inyección (3), conectado al conducto de admisión (2) en la zona de mezcla (202) para suministrar el combustible; una válvula reguladora de gas (7), ubicada a lo largo del conducto de inyección (3); un ventilador (9), ubicado en el conducto de admisión (2) para generar en el mismo un flujo del fluido oxidante o de la mezcla; una unidad de control (5), configurada para generar señales de accionamiento (501); una unidad de sensor (10), configurada para detectar una primera presión diferencial (P1), entre una primera sección de detección (A1), ubicada en el conducto de admisión aguas arriba de la zona de mezcla (202) en la dirección de entrada (V) y una segunda sección de detección (A2), ubicada en el conducto de admisión aguas abajo de la zona de mezcla en la dirección de entrada (V), y configurada para detectar una segunda presión diferencial (P2), entre la primera sección de detección (A1) y una tercera sección de detección (G1), ubicada en el conducto de inyección entre la válvula reguladora de gas (7) y la zona de mezcla (202). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento para controlar una mezcla de combustible y oxidante para un quemador de gas de mezcla previa

Esta invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para controlar una mezcla de combustible y oxidante para un quemador de gas de mezcla previa.

Estos dispositivos de control son dispositivos que incluyen un conducto de admisión sobre el cual está montado un ventilador para suministrar el oxidante. Estos dispositivos también incluyen una válvula de regulación de gas, montada en un conducto de inyección de gas que desemboca en el conducto de admisión en una zona de mezcla, en donde el oxidante y el combustible se mezclan entre sí. Los dispositivos disponen de una unidad de control para regular el caudal de la mezcla, del combustible y del oxidante. También se conocen en la técnica anterior dispositivos para controlar la mezcla de combustible y oxidante; estos pueden ser neumáticos (en los que la mezcla de combustión se regula sin el uso de sistemas electrónicos) o electrónicos (en los que la mezcla se regula y controla directamente mediante el circuito de control electrónico del aparato).

En este último caso, el circuito electrónico controla el ventilador y la válvula de regulación de gas para ajustar automática o semiautomáticamente la cantidad de combustible y oxidante (por ejemplo, mediante un control en bucle cerrado). Para este fin, el dispositivo puede incluir sensores de proceso (calidad de la combustión) o sensores de retroalimentación en el ventilador y/o en la válvula de regulación de gas, capaces de proporcionar una medida de la cantidad regulada de los dos componentes individuales. Estos sensores pueden ser sensores de caudal másico (atravesados por el flujo del fluido a medir), sensores térmicos de caudal másico diseñados para medir una diferencia de presión entre un lado de una construcción y el otro (por ejemplo, un sensor de flujo tipo Venturi, un sensor de diafragma o un sensor de flujo por tobera) en un conducto de suministro de combustible y/o de oxidante. La legislación vigente y las normas de seguridad requieren sensores autoverificables, por ejemplo, para determinar su funcionamiento eficiente y/o su desviación con el tiempo (en términos de seguridad con respecto a la seguridad del usuario).

Por lo tanto, es necesario proporcionar una cantidad de control adicional en algunas etapas de funcionamiento para permitir la verificación de la congruencia de la medición proporcionada por los sensores. Estas cantidades pueden ser, por ejemplo, las revoluciones por minuto de un ventilador en el caso del sensor de oxidante o una correlación con la curva de control de la válvula de regulación de gas relativa al combustible. Estas verificaciones tienden a ser imprecisas y poco fiables, dependiendo de la naturaleza de los actuadores y de las condiciones de funcionamiento.

En el caso de los sensores térmicos de caudal másico, atravesados completamente por el flujo del fluido a medir, o de sensores de presión basados en un principio similar (que son atravesados por una porción del flujo con el fin de medir la presión), se evidencian los siguientes inconvenientes. En primer lugar, dado que los sensores están calibrados para un fluido específico, modifican su comportamiento en función del fluido que los atraviesa y, por lo tanto, son inflexibles y poco adecuados para su uso con diferentes fluidos (a menos que se recalibren en función del fluido, lo cual representa una necesidad incómoda). Además, el fluido puede contener contaminantes presentes en el gas (por ejemplo, biogás) que, a largo plazo, pueden dañar el sensor o el circuito electrónico, afectando negativamente a la fiabilidad de los sensores e incluso a la seguridad del aparato.

Soluciones como las que se acaban de describir se divulgan, por ejemplo, en los siguientes documentos: JP2018151126A y JPS55131621A. El documento FR2921461A1 divulga un dispositivo para controlar una mezcla de combustible y aire para un quemador de gas de mezcla previa. Un conducto de admisión de aire presenta una entrada de aire. Una zona de mezcla recibe el combustible y permite su mezcla con el aire; una salida entrega la mezcla al quemador. Un conducto de inyección alimenta gas combustible a la zona de mezcla. Una válvula de regulación de gas combustible está situada en el conducto de inyección. Un ventilador está situado en el conducto de admisión de aire para generar en él un flujo de la mezcla de aire-combustible en una dirección de entrada orientada desde la entrada hacia el quemador. Una unidad de control está configurada para generar señales de accionamiento para regular la válvula de regulación de gas y la velocidad de rotación del ventilador de admisión. Una unidad de sensor, en comunicación con la unidad de control, está configurada para detectar una presión diferencial entre una primera sección de detección situada en el conducto de admisión aguas arriba de la zona de mezcla y una segunda sección de detección situada en el conducto de admisión aguas abajo de la zona de mezcla. Esta invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo y un procedimiento para controlar una mezcla de combustible y oxidante para superar los inconvenientes mencionados de la técnica anterior.

Este objetivo se alcanza plenamente mediante el dispositivo y el procedimiento de la presente descripción tal como se caracterizan en las reivindicaciones adjuntas.

Según un aspecto de la misma, la presente invención proporciona un dispositivo para controlar una mezcla de combustible y oxidante para un quemador de gas de mezcla previa.

El dispositivo comprende un conducto de admisión que define una sección a través de la cual se introduce un fluido oxidante en el conducto. El conducto de admisión incluye una entrada para recibir el oxidante y una salida de entrega para suministrar la mezcla al quemador. El conducto de admisión comprende una zona de mezcla para recibir el combustible y permitir su mezcla con el oxidante.

El dispositivo comprende un conducto de inyección que define una sección a través de la cual se hace fluir el combustible. El conducto de inyección está conectado al conducto de admisión en la zona de mezcla para suministrar el combustible.

El dispositivo comprende una válvula de regulación de gas, situada a lo largo del conducto de inyección.

El dispositivo comprende un ventilador, situado en el conducto de admisión para generar en él un flujo de fluido oxidante o de la mezcla de combustible y oxidante en una dirección de entrada. La dirección de entrada está orientada desde la entrada hacia la salida de entrega.

El dispositivo comprende una unidad de control. La unidad de control está configurada para generar señales de accionamiento, para regular la válvula de regulación de gas y/o la velocidad de rotación del ventilador de admisión.

El dispositivo comprende una unidad de sensor, en comunicación con la unidad de control. La unidad de sensorestá configurada para detectar dos magnitudes que están correlacionadas entre sí, o que son, en cualquier caso, representativas de una correlación con la cantidad de combustible y la cantidad de oxidante. Estas magnitudes son utilizadas por la unidad de control (como retroalimentación) para regular la velocidad del ventilador y/o la apertura de la válvula de regulación del flujo de combustible para obtener una mezcla predeterminada. La unidad de control recupera los parámetros que definen la mezcla predeterminada a partir de una unidad de memoria que contiene los ajustes que representan una cantidad ideal (deseada) de combustible y/o de oxidante. La unidad de sensores está configurada para detectar una primera presión diferencial, entre una primera sección de detección (es decir, un primer punto o una primera zona), situada (posicionada) en el conducto de admisión aguas arriba de la zona de mezcla en la dirección de entrada y una segunda sección de detección (es decir, un segundo punto o una segunda zona), situada (posicionada) en el conducto de admisión aguas abajo de la zona de mezcla en la dirección de entrada.

Debe tenerse en cuenta que, según un aspecto de la presente descripción, la zona de mezcla está identificada por la presencia de una constricción de mezcla, conocida también, en la jerga del oficio, como un Venturi, que produce una presión negativa del fluido. Así, la primera sección está aguas arriba del Venturi a lo largo del conducto de admisión en la dirección de entrada, mientras que la segunda sección está aguas abajo del Venturi a lo largo del conducto de admisión en la dirección de entrada.

De manera ventajosa, la unidad de sensores está configurada para detectar una segunda presión diferencial, entre la primera sección de detección y una tercera sección de detección (es decir, un tercer punto o una tercera zona), situada en el conducto de inyección entre la válvula de regulación de gas y la zona de mezcla.

Con referencia a la presencia del Venturi, por lo tanto, la tercera sección está interpuesta entre el Venturi y la válvula de regulación de gas, es decir, entre una zona donde el gas y el aire ya están mezclados y la válvula de regulación de gas.

La detección de la segunda presión diferencial permite una verificación cruzada y, por tanto, aumenta considerablemente la fiabilidad y la flexibilidad del dispositivo de control.

En efecto, permite disponer de dos valores detectados que (ambos) varían de una manera conocida por la unidad de control con la variación de los parámetros de funcionamiento. Compararlos permite, por tanto, diagnosticar los sensores, lo cual es un requisito fundamental para la seguridad de estos dispositivos de control.

Debe observarse que el valor de la presión en la primera sección de detección es superior al valor de la presión en la segunda sección de detección. El valor de la presión en la primera sección de detección es también superior al valor de la presión en la tercera sección de detección.

Si la primera, la segunda y la tercera sección de detección están ubicadas aguas arriba del ventilador en la dirección de entrada, la presión en la primera sección de detección es preferiblemente una presión de referencia atmosférica, mientras que la presión en la segunda sección de detección y la presión en la tercera sección de detección son negativas (con respecto a la presión de referencia). Si la primera, la segunda y la tercera sección de detección están ubicadas aguas abajo del ventilador en la dirección de entrada, la presión en la segunda sección de detección y la presión en la tercera sección de detección son típicamente superiores a la presión atmosférica (es decir, son positivas), pero en cualquier caso inferiores a la presión en la primera sección de detección (que constituye la presión de referencia y es típicamente positiva con respecto a la presión atmosférica).

El hecho de que la presión en la primera sección de detección sea siempre mayor que la de las otras dos implica que, en condiciones normales de funcionamiento, la unidad de sensores (específicamente, el sensor que detecta el combustible) nunca es atravesada por el combustible, sino únicamente por el oxidante (aire).

Esta característica presenta al menos dos ventajas. Una primera ventaja es el hecho de que permite utilizar sensores ordinarios, normalmente calibrados para aire, que no requieren calibraciones específicas para los tipos de gas o gases con los que operará el quemador. Además, precisamente porque la unidad de sensores mide la presión diferencial en aire, la medición del sensor es independiente del tipo de gas que se esté utilizando, lo que permite operar con diferentes tipos o calidades de gas.

En una realización, la unidad de control está programada para generar las señales de accionamiento basándose en (en función de, en respuesta a) la primera y/o la segunda presión diferencial. En otras palabras, la unidad de control está programada para accionar el ventilador y/o la válvula de regulación de gas en función de la primera y/o la segunda presión diferencial.

En una realización, el dispositivo comprende un mezclador, dispuesto a lo largo del conducto de admisión en la zona de mezcla. La unidad de sensores está asociada con el mezclador. Cabe señalar que en algunas realizaciones, la unidad de sensores está conectada a (ubicada sobre, fijada a) el mezclador. En otras realizaciones, en cambio, la unidad de sensores (o un par genérico de sensores) puede estar separada del mezclador y aun así tomar la presión a medir en la primera, segunda y tercera secciones de detección.

El mezclador está interpuesto entre dos secciones del conducto de. El mezclador está conectado al conducto de inyección para recibir el gas desde dicho conducto.

El mezclador comprende una primera cavidad pasante, que se abre hacia la primera sección de detección. El mezclador comprende una segunda cavidad pasante, que se abre hacia la segunda sección de detección. El mezclador comprende una tercera cavidad pasante, que se abre hacia la tercera sección de detección.

La unidad de sensores comprende también una primera conexión de presión y una segunda conexión de presión. Preferiblemente, la unidad de sensores comprende una tercera conexión de presión.

La primera y la segunda conexión de presión están situadas dentro de la primera y la segunda cavidad pasante, respectivamente. Además, cuando está presente, la tercera conexión de presión está situada dentro de la tercera cavidad pasante.

De este modo, las tres conexiones de presión detectan la presión en la primera sección, la presión en la segunda sección y la presión en la tercera sección. Con esta información, la unidad de sensores, o la unidad de control conectada a esta, puede calcular los valores de la primera y/o de la segunda presión diferencial. En efecto, la primera presión diferencial se mide entre la primera y la segunda conexión de presión, y la segunda presión diferencial se mide entre la primera y la tercera conexión de presión. En una realización, el mezclador y/o la unidad de sensores están situados aguas abajo del ventilador a lo largo del conducto de admisión (es decir, en el lado de impulsión del ventilador) en la dirección de entrada de la mezcla hacia la cabeza de combustión. En una realización alternativa, el mezclador y/o la unidad de sensores están situados aguas arriba del ventilador a lo largo del conducto de admisión (es decir, en el lado de aspiración del ventilador) en la dirección de entrada de la mezcla hacia la cabeza de combustión.

En una realización, la unidad de sensores comprende un primer sensor, que incluye una respectiva conexión de presión para la primera sección de detección y una respectiva conexión de presión para la segunda sección de detección. La unidad de sensores comprende además un segundo sensor, que incluye una respectiva conexión de presión para la primera sección de detección y una respectiva conexión de presión para la tercera sección de detección.

En otra realización, la unidad de sensores comprende un único sensor. El único sensor incluye una conexión de presión para la primera sección de detección, una conexión de presión para la segunda sección de detección y una conexión de presión para la tercera sección de detección.

Gracias a los procedimientos de autocomprobación descritos en la presente memoria, la realización con el sensor único puede comprender un único procesador (ubicado en la sección electrónica de la unidad de sensores), que recibe información relativa a la presión (o caída/diferencia de presión) desde la conexión de presión de la primera sección de detección, desde la conexión de presión de la segunda sección de detección y desde la conexión de presión de la tercera sección de detección. La unidad de control puede intercambiar datos de (auto)verificación con el procesador (de la unidad de sensores) para comprobar el correcto funcionamiento del propio procesador. Comparando las dos mediciones, el procesador (de la unidad de sensores) puede autocomprobar por sí mismo la corrección de la medición, del modo descrito más adelante, alternativamente o además de las comprobaciones realizadas por la unidad de control.

Según un aspecto, en el dispositivo de la presente invención, la unidad de control está programada para ajustar el ventilador y/o la válvula de regulación de gas con el fin de variar el caudal en una cantidad predeterminada.

Además, la unidad de control (junto con la unidad de sensores) está configurada para detectar una primera variación, que representa una variación de la primera presión diferencial debida a la variación de caudal predeterminada. Preferiblemente, la unidad de control (junto con la unidad de sensores) está también configurada para detectar una segunda variación, que representa una variación de la segunda presión diferencial debida a la variación de caudal predeterminada.

La unidad de control (la unidad de sensores) está configurada para realizar una prueba de diagnóstico sobre la unidad de sensores, basada en la primera y/o la segunda variación.

En un ejemplo de realización, durante la prueba de diagnóstico sobre los sensores, la unidad de control está programada para comparar la primera variación con una primera variación predeterminada. Preferentemente, la unidad de control está programada para comparar la segunda variación con una segunda variación . Cabe señalar que la unidad de control tiene acceso a una base de datos (una unidad de almacenamiento de datos, una unidad de memoria) en la cual están almacenadas la primera y la segunda variación predeterminada en asociación con la correspondiente variación de caudal predeterminada.

Esto permite proporcionar un índice de fiabilidad para las mediciones de los sensores, que pueden estar sujetas a cierto grado de deriva con el tiempo, lo que eventualmente podría hacer que proporcionen lecturas muy poco fiables. Comparando las mediciones con mediciones conocidas ideales, la unidad de control puede “detectar” si un sensor está defectuoso o si su precisión ha derivado a un nivel inaceptable en términos de normas de seguridad.

En una realización de ejemplo, durante la prueba de diagnóstico sobre los sensores, la unidad de control está programada para determinar una primera tendencia, que representa el hecho de que la primera variación es positiva o negativa.

En el caso anterior y en lo sucesivo, el término “positiva” se utiliza para denotar una tendencia tal que la presión diferencial aumenta en respuesta a la variación de caudal predeterminada, y el término “negativa” se utiliza para denotar una tendencia tal que la presión diferencial disminuye en respuesta a la variación de caudal predeterminada. Preferentemente, la unidad de control está también programada para determinar una segunda tendencia, que representa el hecho de que la segunda variación es positiva o negativa.

La unidad de control está programada para comparar la primera tendencia con la segunda tendencia, con el fin de verificar que la primera y la segunda variación sean ambas positivas o ambas negativas.

De este modo, es posible verificar si los sensores están funcionando correctamente o si al menos uno de ellos no está funcionando correctamente. En efecto, debido a la posición de la segunda y tercera secciones, la primera presión diferencial y la segunda presión diferencial son siempre negativas (es decir, la presión en la segunda y en la tercera sección es siempre inferior a la presión en la primera sección) y, además, varían siempre de la misma manera, en el sentido de que una variación de caudal determina idealmente la misma variación en la presión diferencial.

Preferentemente, la unidad de control está programada para generar una notificación de posible fallo si la primera y la segunda variación tienen signos opuestos. Por ejemplo, la unidad de control está configurada para detener el quemador hasta que se lleve a cabo una intervención de mantenimiento por parte de un operador.

En una realización, el dispositivo comprende un primer sensor de control. El primer sensor de control está configurado para ser montado dentro de la cámara de combustión a fin de detectar una señal de control. La señal de control representa preferentemente la presencia de una llama derivada de la combustión dentro de una cámara de combustión del quemador. Alternativa o adicionalmente, la señal de control puede representar también una temperatura dentro de la cámara de combustión u otro parámetro del proceso de combustión, por ejemplo, una sonda lambda o una magnitud que determine la intensidad de la propia señal de llama. La unidad de control está configurada para generar las señales de accionamiento basándose en la señal de control.

El dispositivo comprende un primer sensor de llama (que, por ejemplo, define el sensor de control) configurado para detectar una primera señal de llama, que representa la presencia de una llama derivada de la combustión de un primer tipo de combustible dentro de una cámara de combustión del .

De manera ventajosa, el dispositivo comprende un segundo sensor de llama, configurado para detectar una segunda señal de llama, que representa la presencia de una llama derivada de la combustión de un segundo tipo de combustible dentro de una cámara de combustión del quemador.

El procesador está programado para recibir datos de combustible, que representan el hecho de que el combustible gaseoso pertenece al primer tipo o al segundo tipo.

La señal de control se define por la señal del primer sensor de llama y/o del segundo sensor de llama, dependiendo de los datos de combustible.

Así, el procesador procesa la primera o la segunda señal de llama en función de los datos de combustible, con el fin de generar las señales de accionamiento.

Según un aspecto de la misma, la presente divulgación proporciona un procedimiento para controlar la mezcla de combustible y oxidante en un quemador de gas de mezcla previa.

El procedimiento comprende una etapa de generar un flujo de aire, mediante un ventilador, en un conducto de admisión que incluye una entrada para recibir el oxidante, una zona de mezcla y una salida para suministrar la mezcla al quemador.

El procedimiento comprende una etapa de alimentación de combustible en la zona de mezcla a través de un conducto de inyección.

El procedimiento comprende una etapa de mezcla del oxidante y el combustible en la zona de mezcla. El procedimiento comprende una etapa de regulación del caudal de combustible a través de una válvula de regulación de gas.

El procedimiento comprende una etapa de generación de señales de accionamiento mediante una unidad de control. El procedimiento comprende una etapa de envío de las señales de accionamiento a la válvula de regulación del caudal de gas y/o al ventilador.

El procedimiento comprende una etapa de detección de una primera presión diferencial, entre una primera sección de detección, situada en el conducto de admisión aguas arriba de la zona de mezcla en la dirección de entrada, y una segunda sección de detección, situada en el conducto de admisión aguas abajo de la zona de mezcla en la dirección de entrada.

De manera ventajosa, el procedimiento comprende también una etapa de detección de una segunda presión diferencial, entre la primera sección de detección y una tercera sección de detección situada en el conducto de inyección entre la válvula de regulación de gas y la zona de mezcla.

El procedimiento comprende una etapa de realización de una prueba de diagnóstico. La etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de ordenar una variación de caudal predeterminada mediante la regulación del ventilador o de la válvula de regulación de gas.

La etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de detección de una primera variación, que representa una variación en la primera presión diferencial debida a la variación de caudal predeterminada.

Preferiblemente, la etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de detección de una segunda variación, que representa una variación en la segunda presión diferencial debida a la variación de caudal predeterminada.

La etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de ejecución de una prueba de diagnóstico sobre la unidad de sensores, basada en la primera y/o en la segunda variación.

En una realización del procedimiento, la etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de comparación de la primera variación con una primera variación predeterminada. Además, en una realización particularmente ventajosa, la etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de comparación de la segunda variación con una segunda variación predeterminada. La primera y la segunda variación predeterminada están asociadas a la variación de caudal predeterminada.

En una realización del procedimiento, la etapa de realización de una prueba de diagnóstico comprende una etapa de determinación de una primera tendencia, que representa el hecho de que la primera variación sea positiva o negativa.

Es también preferible realizar una etapa de determinación de una segunda tendencia, que representa el hecho de que la segunda variación sea positiva o negativa.

A continuación, el procedimiento comprende una etapa de comparación de la primera tendencia con la segunda tendencia, para verificar que la primera y la segunda variación sean ambas positivas o ambas negativas.

Por último, es ventajoso prever una etapa de generación de una notificación de posible fallo (es decir, una etapa de parada del quemador) si la primera y la segunda variación tienen signos opuestos.

El procedimiento comprende una etapa de provisión de un mezclador, montado a lo largo del conducto de admisión en la zona de mezcla. El procedimiento comprende una etapa de conexión de la unidad de sensores al mezclador. La etapa de conexión comprende una etapa de conexión de la unidad de sensores en una superficie exterior, orientada hacia el exterior del conducto de admisión, para permitir el montaje de la unidad de sensores en el mezclador de manera rápida y sencilla. El objeto constituido por la unidad de mezcla y el/los sensor(es) puede, alternativamente, formar parte integrante de (estar constituido como una sola pieza con o estar fijado a) el ventilador.

Según otros aspectos ventajosos, el procedimiento comprende una etapa de provisión de una primera conexión de presión, una segunda conexión de presión y una tercera conexión de presión. El procedimiento comprende también una etapa de inserción de la primera conexión de presión, de la segunda conexión de presión y de la tercera conexión de presión, respectivamente, en una primera, una segunda y una tercera cavidad pasante del mezclador.

La primera, la segunda y la tercera cavidad pasante están abiertas, respectivamente, hacia la primera sección de detección, la segunda sección de detección y la tercera sección de detección.

La primera presión diferencial se mide entre la primera y la segunda conexión de presión. La segunda presión diferencial se mide entre la primera y la tercera conexión de presión.

Cabe señalar que el término "quemador" se utiliza para denotar el conjunto de características descritas en el presente documento, incluyendo, entre otras, la cabeza de combustión y el dispositivo de control según una o más de las características descritas en el presente documento con referencia al dispositivo de control. Según un aspecto de la misma, por tanto, la presente invención proporciona un quemador de gas de mezcla previa que incluye una cabeza de combustión en la que se introduce el gas mezclado para su combustión, y un dispositivo de control según una o más de las características descritas en el presente documento con referencia al dispositivo de control.

Estas y otras características resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización preferida, ilustrada a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los cuales:

- Las Figuras 1A y 1B ilustran esquemáticamente una primera y una segunda realización de un dispositivo de control de la presente invención;

- Las Figuras 2A y 2B muestran, respectivamente, una vista en perspectiva y una vista en sección esquemática de un mezclador del dispositivo de la Figura 1;

- Las Figuras 3A y 3B muestran, respectivamente, una primera sección en perspectiva y una segunda sección en perspectiva de una realización de un mezclador de la presente invención;

- Las Figuras 4A y 4B muestran, respectivamente, una primera sección en perspectiva y una segunda sección en perspectiva del mezclador de la Figura 2A;

- La Figura 5 muestra una sección en perspectiva de una realización de un mezclador conforme a la presente invención.

Con referencia a los dibujos adjuntos, el número 1 denota un dispositivo para controlar la mezcla de combustible y oxidante en quemadores de gas de mezcla previa 100.

El dispositivo comprende un conducto de admisión 2 que define una sección a través de la cual se introduce un fluido en el conducto. El conducto de admisión 2 puede ser de sección circular o rectangular. El conducto de admisión 2 se extiende desde (incluye) una entrada 201, configurada para recibir el oxidante, hasta (y) una salida de entrega 203, configurada para suministrar la mezcla al quemador 100. El conducto de admisión 2 comprende una zona de mezcla 202 para recibir el combustible y permitir su mezcla con el oxidante.

El dispositivo 1 comprende un conducto de inyección 3. El conducto de inyección 3 está conectado, en un primer extremo del mismo, al conducto de admisión 2 en la zona de mezcla 202, para suministrar el combustible. El conducto de inyección 3 está conectado, en un segundo extremo del mismo, a una fuente de suministro de gas, como por ejemplo, una botella de gas o la red pública de gas.

El dispositivo 1 comprende una válvula de regulación de gas 7. La válvula de regulación de gas 7 está situada a lo largo del conducto de inyección 3. En una realización, la válvula de regulación de gas 7 está controlada electrónicamente. La válvula de regulación de gas 7 comprende una electroválvula. La válvula de regulación de gas 7 está configurada para variar una sección del conducto de inyección 3 en función de señales de accionamiento 501 enviadas por una unidad de control 5.

El dispositivo 1 comprende un ventilador 9. El ventilador 9 gira a una velocidad de rotación variable v. El ventilador 9 está situado en el conducto de admisión 2 para generar en el mismo un flujo de oxidante en una dirección de entrada V orientada desde la entrada 201 hacia la salida de entrega 203.

En una realización, el dispositivo 1 comprende un regulador 8. En una realización, el regulador 8 está configurado para variar el caudal de oxidante que circula por el conducto de admisión 2. En una realización, el regulador 8 está configurado para impedir el paso de fluido en una dirección de retorno, opuesta a la dirección de entrada V.

En una realización, el regulador comprende al menos una válvula de estrangulación (y/o una válvula antirretorno) 8. Por válvula de estrangulación se entiende una válvula capaz de variar su configuración operativa en función de la velocidad de rotación del ventilador 9, es decir, del caudal de mezcla. Por válvula antirretorno se entiende una válvula configurada para permitir el paso de un fluido en una sola dirección e impedir el retorno del fluido en la dirección opuesta en caso de contrapresión.

En una realización, el regulador comprende al menos dos válvulas de estrangulación. En una realización, una válvula de estrangulación está configurada para variar su posición en un rango de funcionamiento distinto del de la otra válvula de estrangulación.

El dispositivo 1 comprende una unidad de control 5. La unidad de control 5 está configurada para controlar la velocidad de rotación v del ventilador 9 entre una primera velocidad de rotación, correspondiente a un caudal mínimo de oxidante, y una segunda velocidad de rotación, correspondiente a un caudal máximo de oxidante.

La unidad de control 5 está configurada para generar señales de accionamiento 501 utilizadas para controlar el ventilador 9 y la válvula de regulación de gas 7. Las señales de accionamiento 501 representan una velocidad de rotación del ventilador 9.

En una realización, la unidad de control 5 está configurada para controlar la apertura de la válvula de regulación de gas 7. Así, en un ejemplo de realización, las señales de accionamiento 501 representan la apertura de la válvula de regulación de gas 7, y por tanto un flujo de gas suministrado a la zona de mezcla.

En una realización, el dispositivo 1 comprende una interfaz de usuario 50, configurada para permitir a un usuario introducir datos de configuración. Los datos de configuración comprenden datos que representan parámetros de funcionamiento del dispositivo 1 tales como, por ejemplo, la temperatura del fluido calentado por el quemador, la presión del fluido en el quemador, el caudal.

En una realización, la unidad de control 5 está configurada para recibir señales de configuración 500', que representan los datos de configuración, y para generar la señal de accionamiento 501 en función de las señales de configuración 500'.

El dispositivo 1 comprende un primer dispositivo de supervisión 41 (es decir, un primer sensor de llama 41). El primer sensor de llama 41 está configurado para generar una primera señal de control 401 (o primera señal de llama 401). En una realización, la primera señal de llama 401 representa un estado de combustión en el quemador 100 debido a la combustión de un primer tipo de combustible. Preferentemente, el primer tipo de combustible es hidrógeno. El primer sensor de llama 41 está situado en una cabeza de combustión TC del quemador 100.

La primera señal de llama 401 es una señal que representa un parámetro físico que el sensor respectivo está configurado para detectar a fin de evaluar la combustión. Por ejemplo, en el caso del hidrógeno, la primera señal de llama 401 es preferentemente una señal que representa la detección de radiación ultravioleta - UV.

En una realización particularmente ventajosa, el dispositivo 1 comprende un segundo dispositivo de supervisión 42 (es decir, un segundo sensor de llama 42). El segundo sensor de llama 42 está configurado para generar una segunda señal de control 402 (o segunda señal de llama 402). En una realización, la segunda señal de llama 402 representa un estado de combustión en el quemador 100 debido a la combustión de un segundo tipo de combustible. Preferentemente, el segundo tipo de combustible comprende metano, GLP o, más en general, una mezcla de hidrocarburos. El segundo sensor de llama 42 está situado en una cabeza de combustión TC del quemador 100.

La segunda señal de llama 402 es una señal que representa un parámetro físico que el sensor respectivo está configurado para detectar a fin de evaluar la combustión del segundo tipo de combustible. Por ejemplo, en el caso de los hidrocarburos, la segunda señal de llama 402 es preferentemente una señal que representa la magnitud de una corriente debida a la ionización, o alternativamente la impedancia medida por un electrodo sumergido en la llama y alimentado con tensión.

En una realización, el procesador recibe datos de combustible 403, que representan el hecho de que el combustible utilizado pertenece al primer tipo, al segundo tipo o es una mezcla del primer y del segundo tipo.

En un ejemplo, los datos de combustible 403 se envían a través de la interfaz de usuario 50, por ejemplo, como parte de los datos de configuración introducidos manualmente por el usuario.

En una realización preferida, la primera y la segunda señal de llama 401, 402 se envían al procesador (se reciben en el mismo). En otras realizaciones, el procesador recibe únicamente una entre la primera y la segunda señal de llama 401, 402, en función del combustible que se está utilizando, es decir, en función de los datos de combustible 403.

En una realización, el dispositivo comprende una unidad de memoria que contiene primeros datos de regulación R1 que representan datos de regulación del quemador en presencia de combustible del primer tipo, y segundos datos de regulación R2 que representan datos de regulación del quemador en presencia de combustible del segundo tipo. En términos más generales, la unidad de memoria incluye una pluralidad de grupos de datos de regulación R, cada uno de los cuales está asociado con un respectivo tipo (composición) de combustible utilizado.

El procesador está programado para seleccionar los primeros o los segundos datos de regulación R1, R2 en función de los datos de combustible 403.

El procesador está programado para generar las señales de accionamiento 501 en función de los datos de regulación seleccionados y en función de la primera y/o de la segunda señal de llama 401,402.

En la realización en la que el procesador recibe tanto la primera como la segunda señal de llama 401, 402, el procesador está programado para recibir automáticamente los datos de combustible 403.

Más específicamente, en una realización, la intensidad de la primera señal de llama (es decir, la intensidad de la señal UV) está asociada con la cantidad de hidrógeno utilizada en la cabeza de combustión TC. Además, la intensidad de la segunda señal de llama (es decir, la intensidad de la señal de ionización continua) está asociada con la cantidad de combustibles fósiles utilizados en la cabeza de combustión TC.

Esto permite distinguir el tipo de combustible utilizado, de modo que el quemador pueda ser supervisado, accionado y mantenido de forma más segura y eficiente.

El procesador, por tanto, está programado para derivar una presencia del primer y/o del segundo tipo de combustible (para definir los datos de combustible 403) en función de la intensidad de la primera y/o de la segunda señal de llama 401, 402. Preferiblemente, el procesador está programado para derivar una cantidad del primer tipo de combustible y/o una cantidad del segundo tipo de combustible (para definir los datos de combustible 403) en función de la intensidad de la primera y/o de la segunda señal de llama 401, 402. En función de la primera y/o de la segunda señal de llama 401,402, el procesador puede también determinar un caudal (una cantidad) de combustible del primer tipo y/o del segundo tipo en la cabeza de combustión.

En una realización, el dispositivo de supervisión 4 comprende un sensor de caudal o de tasa de flujo 43 (o un sensor para medir la presión diferencial entre un lado de un diafragma o de un Venturi y el otro). El sensor de caudal 43 está situado en el conducto de admisión 2 o en el conducto de inyección 3 y está configurado para detectar una señal de caudal 431 que representa un flujo de mezcla de combustible y oxidante suministrado a la cabeza de combustión TC o un flujo de combustible inyectado en la zona de mezcla. En una realización, puede haber más de un sensor de caudal 43 para formar una pluralidad de sensores de caudal 43. Los sensores de caudal 43 pueden ser sensores de presión o caudalímetros. En una realización, un sensor de caudal 43' está situado en el conducto de inyección de gas 3 y otro sensor de caudal 43'' está situado en el conducto de admisión 2. En otra realización, el sensor de caudal 43'' está situado en el conducto de admisión aguas arriba del ventilador para proporcionar datos relativos únicamente al caudal de oxidante.

El procesador recibe la señal de caudal 431 procedente del sensor de caudal 43.

En una realización, el sensor de caudal 43 es configurable en función de los datos de combustible 403. Más específicamente, el sensor de caudal 43 es configurable de modo que seleccione una curva de funcionamiento que sea más adecuada para el combustible que se va a medir. En una realización, el sensor 43 situado en el conducto 2 puede ser un sensor de composición de mezcla.

Se especifica que el dispositivo de esta divulgación puede funcionar independientemente de la presencia de los sensores de caudal 43, 43' y 43'', aunque la presencia de estos sensores puede proporcionar información adicional para controlar la mezcla o para verificar cruzadamente las mediciones.

El procesador está programado para comparar el caudal calculado con el sensor de caudal 43 con el caudal calculado a partir de la primera y/o de la segunda señal de llama 401, 402. En función de esta comparación, el procesador calcula una relación real (medida) entre combustible y oxidante. El procesador compara la relación real (medida) entre combustible y oxidante con una relación ideal y, en consecuencia, genera una señal de ajuste. El procesador procesa la señal de ajuste y genera las señales de accionamiento 501 también en función de la señal de ajuste, para volver a establecer la relación real (medida) entre combustible y oxidante lo más cercana posible a la relación ideal.

Cabe señalar que, en una realización, comparar el caudal calculado con el sensor de caudal 43 con el caudal de combustible calculado a partir de la primera y/o de la segunda señal de llama 401, 402 permite obtener información relativa al correcto funcionamiento del sensor de caudal 43, lo cual es una condición esencial para las mediciones de seguridad del dispositivo de control.

En una realización, el dispositivo de supervisión 4 comprende un sensor de temperatura 44. El sensor de temperatura 44 está situado en la cabeza de combustión TC. Esta temperatura puede, por ejemplo, medirse tanto en contacto con, o en proximidad de, la superficie interna del quemador (no en el lado donde se forma la llama), como en el exterior, en la cámara de combustión (en el lado donde está la llama), con un resultado similar.

El sensor de temperatura 44 está configurado para detectar una señal de temperatura 441, que representa una temperatura en el interior de la cabeza de combustión TC. En una realización, puede haber más de un sensor de temperatura 44 para formar una pluralidad de sensores de temperatura 44.

Se observa que, al calcular la relación real (medida) entre combustible y oxidante, el procesador recibe la señal de temperatura y calcula el caudal (la cantidad) del combustible del primer tipo y/o del segundo tipo en la cabeza de combustión (es decir, la relación real entre combustible y oxidante) en función de la señal de temperatura 441. La correlación entre la relación combustible-oxidante y un sensor de proceso (por ejemplo, el sensor de temperatura que detecta la señal de temperatura 441) puede utilizarse como información adicional para evaluar la corrección de la medición proporcionada por los dos sensores en la unidad de sensores. Por ejemplo, si la temperatura excede un primer valor límite (o una multiplicidad de primeros valores límite para construir una curva), determinado en función de la potencia de combustión y correspondiente a la combustión ideal/elegida para un combustible dado (es decir, en presencia de una combustión más rica en combustible o con ausencia de aire), el control realiza uno o ambos de los pasos siguientes: compensación de la lectura del sensor de aire, permitiendo al sistema devolver la cantidad de aire al valor correcto (aumentándola) mediante el control del ventilador, y/o compensación de la lectura del sensor de combustible para reducir la cantidad de combustible mediante el control de la válvula de regulación de gas. Del mismo modo, es posible intervenir si la temperatura está por debajo de un segundo valor límite (o una multiplicidad de segundos valores límite para construir una curva), determinado en función de la potencia de combustión (es decir, si la combustión es pobre en combustible o excesivamente rica en aire). En este caso, el control realiza uno o ambos de los siguientes pasos: compensación de la lectura del sensor de aire, permitiendo al sistema devolver la cantidad de aire al valor correcto (disminuyéndola) mediante el control del ventilador, y/o compensación de la lectura del sensor de combustible para aumentar la cantidad de combustible mediante el control de la válvula de regulación de gas.

En una realización, el dispositivo comprende un sensor detector de gas, configurado para medir la presencia y/o la cantidad de gas (preferentemente hidrógeno) presente en el interior del quemador o en un espacio exterior adyacente al mismo.

En una realización, el procesador tiene acceso a datos experimentales que incluyen, entre otras cosas, los intervalos de caudal de encendido para el primer tipo de combustible y el segundo tipo de combustible (o una mezcla de los mismos) y, para cada intervalo de caudal de encendido, una correspondiente señal de llama esperada (primera señal de llama 401 o segunda señal de llama 402) y un caudal de combustible esperado.

En la etapa de encendido del quemador, el procedimiento comprende el suministro de un flujo progresivo de combustible y la interrupción de dicha progresión una vez detectada la presencia de la llama (a través de la primera señal de llama 401 o de la segunda señal de llama 402).

Una vez verificado el encendido, el procedimiento comprende la determinación del tipo de gas suministrado, en función del nivel de la señal de ionización y/o de la intensidad de la radiación UV y/o del caudal de combustible.

Una vez identificado el tipo de gas suministrado, el sensor de caudal 43 puede ser reconfigurado de forma que seleccione una curva de funcionamiento más adecuada para el fluido a medir (típicamente, en este caso específico, para el oxidante), manteniendo así la precisión y la resolución al máximo permitido por el instrumento, con el fin de mejorar la calidad de la regulación y el rango de funcionamiento/modulación (definido como la relación entre el caudal máximo y el caudal mínimo del aparato). La capacidad de configuración del sensor de caudal 43 puede no ser automática (a través de un control de caldera con autoaprendizaje), sino determinada por una configuración de fábrica o establecida durante la instalación. La capacidad de configuración del sensor puede realizarse mediante comunicaciones de datos (por ejemplo, comunicación serie o comunicación remota).

Otro inconveniente superado por esta invención se refiere a los casos en que la presión de suministro de gas es baja o en que el suministro se interrumpe por completo.

En el estado de la técnica, por ejemplo, en sistemas que comprenden únicamente sensores de caudal/presión o incluso sensores de composición de mezcla, la gestión de la baja presión o de la ausencia de gas no es segura. En efecto, si el sensor no detecta la cantidad necesaria de flujo de combustible, los sistemas de control podrían ajustar la mezcla reduciendo la cantidad de aire, pero sin retroalimentación directa de la combustión (en el caso de un sensor defectuoso o de una lectura alterada por alguna otra razón), con posibles consecuencias peligrosas como, por ejemplo, un mayor riesgo de retroceso de llama o explosión.

La detección de la primera señal de llama 401 (es decir, la intensidad de la radiación UV) permite confirmar si la reducción presunta en la disponibilidad de combustible es real y, por tanto, permite reducir la cantidad de aire y hacer que el aparato funcione correctamente con total seguridad, aunque con un rango de funcionamiento reducido.

Otra función útil para la seguridad consiste, en la etapa de encendido, en comprobar si la presencia de la llama se detecta mediante la primera y/o la segunda señal de llama 401, 402, incluso en los casos en que el caudal de gas detectado no se encuentra dentro de un intervalo considerado mínimo para el encendido. En efecto, en tal caso, es muy probable que el problema resida en un fallo o mal funcionamiento del sensor de caudal 43.

En una realización, el dispositivo 1 comprende una unidad de sensores 10. El dispositivo 1 comprende preferentemente también un mezclador 6, que está asociado al conducto de admisión 2 y al conducto de inyección 3. Más específicamente, el mezclador 6 define al menos parcialmente la zona de mezcla 202, permitiendo mezclar el combustible y el oxidante. La unidad de sensores 10 está configurada para detectar una primera presión diferencial P1, entre una primera sección de detección A1, situada en el conducto de admisión 2 aguas arriba de la zona de mezcla 202 en la dirección de entrada V y una segunda sección de detección A2, situada en el conducto de admisión 2 aguas abajo de la zona de mezcla 202 en la dirección de entrada. La unidad de sensores 10 está configurada para detectar una segunda presión diferencial P2, entre la primera sección de detección A1 y una tercera sección de detección G1, situada en el conducto de inyección 3 entre la válvula de regulación de gas 7 y la zona de mezcla 202.

En una realización puramente ejemplar, la unidad de sensores 10 comprende un primer sensor 101. La unidad de sensores comprende un segundo sensor 102. El primer sensor 101 está configurado para detectar la primera presión diferencial P1. El segundo sensor 102 está configurado para detectar la segunda presión diferencial P2.

En un ejemplo de realización, el mezclador 6 comprende una ranura de recepción 61. El mezclador 6 comprende una primera cavidad 62. El mezclador 6 comprende una segunda cavidad 63. El mezclador 6 comprende una tercera cavidad 64. En un ejemplo de realización, el mezclador 6 comprende una cuarta cavidad 65.

El mezclador 6 comprende una pared exterior 601. En una realización de ejemplo, la pared exterior 601 comprende una superficie exterior 601' que tiene un perfil definido por una primera porción 601C', preferentemente cilíndrica, y una segunda porción 601P', preferentemente prismática, que se extiende desde la primera porción cilíndrica 601C'.

La segunda porción prismática 601P' define la ranura de recepción 61.

La segunda porción prismática 601P' define al menos una superficie de conexión SC. En una realización, la segunda porción prismática 601P' define una primera superficie de conexión SC1 y una segunda superficie de conexión SC2. La primera superficie de conexión SC1 está opuesta a la segunda superficie de conexión SC2. En efecto, en tal caso, la porción prismática 601P' se extiende desde la porción cilíndrica 601C' en dos direcciones opuestas, las cuales definen en la práctica, con respecto a la porción cilíndrica 601C', dos salientes que definen la primera superficie de conexión SC1 y la segunda superficie de conexión SC2.

En una realización, el primer y el segundo sensor 101, 102 están ambos conectados a la al menos una superficie de conexión SC. En otras realizaciones, en cambio, que comprenden la primera superficie de conexión SC1 y la segunda superficie de conexión SC2, el primer sensor 101 está conectado a la primera superficie de conexión SC1 y el segundo sensor 102 está conectado a la segunda superficie de conexión SC2.

La pared exterior 601 comprende una superficie interior 601", preferentemente cilíndrica.

El mezclador 6 comprende una pared interior 602. Preferentemente, la pared interior 602 es una pared cilíndrica, coaxial con la pared exterior 601.

La pared interior 602 y la pared exterior 601 definen una ranura anular CA, que comprende un espacio anular e interpuesta entre la pared exterior 601 y la pared interior 602.

La pared exterior 601 comprende un orificio de inyección 601A. El orificio de inyección 601A está conectado al conducto de inyección 3. Así, el gas alcanza la ranura anular desde el conducto de inyección 3.

El mezclador 6 comprende una brida de conexión 603, conectada a la porción del conducto de admisión 2 que está conectada a la celda de combustión TC. La brida de conexión 603 está conectada a la pared exterior 601. La porción del conducto de admisión 2 que está conectada a la celda de combustión TC está conectada a la brida de conexión 603.

En una realización, la ranura anular CA está abierta, en uno de sus extremos, al conducto de admisión 2, aguas abajo del conducto de inyección 3 en la dirección de entrada V. En otras realizaciones, la pared interior 602 comprende una pluralidad de rendijas, a través de las cuales el gas puede mezclarse con el aire que fluye en el interior de la pared interior 602.

En una realización, el mezclador 6 comprende un conducto de conexión 604, que está abierto al conducto de admisión 2, aguas abajo del conducto de inyección 3 en la dirección de entrada V (aguas abajo del propio mezclador).

El conducto de conexión 604 es un conducto ciego. En otras palabras, el conducto de conexión 604 tiene un primer extremo que está abierto al conducto de admisión 2 en una zona donde el gas y el oxidante ya están mezclados, y un segundo extremo que está cerrado. Esto permite que la presión en el conducto de conexión 604 sea igual a la presión aguas abajo de la zona de mezcla (aguas abajo del Venturi) en la dirección de entrada V.

Esta estructura permite que las diferentes secciones de detección estén alineadas a lo largo de una dirección radial R, perpendicular a la dirección de flujo del fluido en el conducto de admisión 2. En otras palabras, en una realización particularmente ventajosa, la primera sección de detección A1, la segunda sección de detección A2 y la tercera sección de detección G1 están alineadas a lo largo de la dirección radial R.

En efecto, el espacio en la pared interior 602 define la primera sección de detección A1, la ranura anular CA define la tercera sección de detección G1 y el conducto de conexión 604 define la segunda sección de detección A2.

Preferiblemente, la ranura de recepción 61 está alineada radialmente con el conducto de conexión 604. Esto permite que el sensor esté alineado verticalmente con el conducto de conexión 604.

Así, la primera cavidad 62 y/o la cuarta cavidad 65 están abiertas hacia el espacio en la pared interior 602. La segunda cavidad 63, en cambio, está abierta hacia el conducto de conexión 604. Por último, la tercera cavidad 64 está abierta hacia la ranura anular CA. Las primera, segunda, tercera y cuarta ranuras 62, 63, 64, 65 están abiertas hacia el exterior del mezclador, en la ranura de recepción 61, de modo que puedan recibir los respectivos conectores previstos en el primer sensor 101 y/o en el segundo sensor 102.

El primer sensor y/o el segundo sensor 101, 102 están alojados en la ranura de recepción 61.

El primer sensor 101 comprende una primera conexión de presión de aire 101A y una segunda conexión de presión de mezcla 101B. El segundo sensor 102 comprende una segunda conexión de presión de aire 102A y una respectiva conexión de presión de gas 102B.

Se observa que la primera conexión de presión de la presente divulgación corresponde a la primera conexión de presión de aire 101A o a la segunda conexión de presión de aire 102A. En efecto, como se ha descrito anteriormente, en algunos casos, la conexión de presión de aire puede ser compartida entre los dos sensores 101, 102.

En una realización, la primera conexión de presión de aire 101A está situada dentro de la primera cavidad 62. En una realización, la segunda conexión de presión de aire 102A está situada dentro de la cuarta cavidad 65. En una realización, la conexión de presión de mezcla 101B está situada dentro de la segunda cavidad 63. En una realización, la conexión de presión de gas 102B está situada dentro de la tercera cavidad 64.

El primer y el segundo sensor 101, 102 están conectados a la unidad de control 5 para enviar señales representativas de la primera presión diferencial P1 y de la segunda presión diferencial P2.

Preferiblemente, el mezclador 6 comprende un elemento de estrechamiento 66. El mezclador comprende una pluralidad de elementos de soporte 67. El elemento de estrechamiento está situado dentro del conducto de admisión 2 (es decir, dentro del espacio en la pared interior 602). Más concretamente, el elemento de estrechamiento 66 se mantiene a una distancia uniforme de la pared interior 602 mediante los elementos de soporte 67. El elemento de estrechamiento 66 comprende paredes inclinadas con respecto al flujo del oxidante, de modo que se reduce el área de sección a través de la cual fluye el fluido en el conducto de admisión 2 en la dirección de entrada V. La reducción del área de sección provoca una aceleración del fluido y genera una presión negativa, haciendo más eficiente la aspiración (inyección) de gas y su posterior mezcla con el oxidante.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para controlar un quemador de gas de mezcla previa.

En particular, el procedimiento de la presente invención comprende una etapa de verificación en tiempo real con el fin de controlar el quemador durante su funcionamiento, y una etapa de realización de una prueba de diagnóstico para verificar y controlar los sensores y otros componentes del dispositivo de control.

Así, durante la etapa de

verificación en tiempo real, la unidad de control recibe señales de control, tales como, por ejemplo, pero no exclusivamente, la primera señal de llama 401, la segunda señal de llama 402, la señal de caudal 431 y/o la señal de temperatura 441. En función de las señales de control, la unidad de control genera las señales de accionamiento para operar la válvula reguladora de gas 7 o para variar la velocidad de rotación del ventilador 9. A tal fin, la unidad de control 5 tiene acceso a datos de regulación (por ejemplo, los primeros datos de regulación R1 o los segundos datos de regulación R2), que definen las curvas de funcionamiento del quemador 100.

En la etapa de realización de una prueba de diagnóstico sobre los sensores, por el contrario, la unidad de control 5 está destinada a identificar cualquier fallo asociado con los sensores, específicamente fallos provocados por defectos de los sensores o desviaciones que den lugar a lecturas incorrectas que podrían tener un impacto negativo en el funcionamiento de los sensores.

Más concretamente, la etapa de realización de una prueba de diagnóstico puede llevarse a cabo en dos configuraciones distintas del dispositivo (y del quemador): una configuración con el quemador apagado y una configuración con el quemador en funcionamiento.

En la configuración con el quemador apagado, la unidad de control 5 está programada para verificar si los sensores del dispositivo de control 1 son fiables. A tal fin, la unidad de control 5 se reprograma para generar señales de accionamiento 501 representativas de una velocidad de rotación predeterminada del ventilador 9 (o representativas de una señal de presión P1 predeterminada o mediante control en bucle cerrado de una señal de presión/presión diferencial P1 predefinida) correspondiente a un caudal predeterminado. La unidad de sensores 10 también está configurada para detectar la primera presión diferencial P1 y la segunda presión diferencial P2 y para enviar estos valores a la unidad de control 5.

La unidad de control 5 compara la primera presión diferencial P1 y la segunda presión diferencial P2 con datos de referencia representativos de una correlación entre una primera presión diferencial predeterminada y una segunda presión diferencial predeterminada, asociadas al caudal específico establecido por la unidad de control 5.

La unidad de control 5 evalúa el funcionamiento del primer y/o del segundo sensor 101, 102 en función de la comparación de la primera presión diferencial P1 y de la segunda presión diferencial P2 con los datos de referencia. Si la primera presión diferencial P1 y la segunda presión diferencial P2 no coinciden con la correlación de referencia, la unidad de control 5 genera una notificación de posible fallo de al menos uno entre el primer sensor 101 y el segundo sensor 102.

Más específicamente, la unidad de control 5 puede detectar los siguientes casos:

a) la correlación entre las dos mediciones no coincide con la correlación de referencia;

b) la correlación entre las dos mediciones coincide con la correlación de referencia, pero la primera y la segunda presión diferencial P1, P2 son demasiado bajas (en términos absolutos) en comparación con los valores predeterminados, como podría ocurrir, por ejemplo, si una oclusión aguas abajo de los sensores provoca una reducción del caudal.

En el caso del punto a) anterior, la unidad de control está programada para comparar la primera y la segunda presión diferencial P1, P2 con la respectiva primera y segunda presión diferencial predeterminada, respectivamente, a fin de determinar cuál de los dos sensores presenta un fallo o una deriva. Tras determinarlo, la unidad de control 5 ejecuta uno o ambos de los siguientes pasos:

- detener el quemador 100 o ponerlo en modo seguro;

- determinar la deriva (desviación) entre la primera y la segunda presión diferencial P1, P2 y la correspondiente primera o segunda presión diferencial predeterminada;

- corregir automáticamente la medición del primer sensor 101 o del segundo sensor 102, en función de la deriva calculada.

En el caso del punto b) anterior, la unidad de control está programada para alertar al usuario sobre la posible presencia de una oclusión potencial y/o de un aumento de las pérdidas de carga a lo largo del conducto de admisión 2 o en la salida del aparato o aguas abajo de la cámara de combustión (por ejemplo, obstrucción del intercambiador).

Se observa que la configuración con el quemador apagado también incluye una de las siguientes configuraciones:

- el quemador se apaga tras un período de funcionamiento con el fin de realizar una verificación adicional sobre la congruencia de las mediciones de la unidad de sensor;

- el quemador se apaga periódicamente con el fin de realizar verificaciones adicionales sobre la congruencia de las mediciones de la unidad de sensor.

En estos dos casos, la unidad de control 5 realiza las mismas verificaciones que las descritas anteriormente con referencia a la configuración con el quemador apagado.

En la configuración con el quemador en funcionamiento, por el contrario, la unidad de control 5 está programada para generar señales de accionamiento 501 que representan una variación predeterminada en la velocidad de rotación del ventilador 9 o un movimiento predeterminado de la válvula reguladora de gas, correspondiente a una variación en el caudal. La unidad de sensores 10 también está configurada para detectar una variación en la primera presión diferencial P1 (primera variación) y/o una variación en la segunda presión diferencial P2 (segunda variación) y para enviar la primera y la segunda variación a la unidad de control 5.

La unidad de control 5 compara la primera variación y la segunda variación con los datos de referencia representativos de una variación predeterminada en la primera presión diferencial y de una variación predeterminada en la segunda presión diferencial, debidas a la variación de caudal predeterminada establecida por la unidad de control 5.

La unidad de control 5 evalúa el funcionamiento del primer y/o del segundo sensor 101, 102 en función de la comparación de la primera y la segunda variación con los datos de referencia. Más específicamente, la unidad de control 5 verifica que:

c) la primera variación se corresponde (dentro de un determinado margen de tolerancia) con la variación predeterminada de la primera presión diferencial;

d) la segunda variación se corresponde (dentro de un determinado margen de tolerancia) con la variación predeterminada de la segunda presión diferencial;

e) la primera variación y la segunda variación tienen el mismo signo, es decir, que ambos sensores detectan, en la segunda sección A2 y en la tercera sección G1, la misma reducción o aumento de presión resultante de la variación del caudal.

Si al menos uno de los puntos c), d) o e) no se cumple, la unidad de control está programada para generar una notificación de fallo del primer sensor 101 y/o del segundo sensor 102 o, cuando sea posible, compensar la lectura del sensor.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para el control de una mezcla de combustible y oxidante para un quemador de gas de mezcla previa (100), que comprende:

- un conducto de admisión (2), que define una sección (A) para la admisión de un fluido oxidante en el conducto (2) y que incluye una entrada (201) para recibir el oxidante, una zona de mezcla (202) para recibir el combustible y permitir su mezcla con el oxidante, y una salida (203) para suministrar la mezcla al quemador (100);

- un conducto de inyección (3), que define una sección para la admisión del combustible y que está conectado al conducto de admisión (2) en la zona de mezcla (202) para suministrar el combustible;

- una válvula reguladora de combustible gaseoso (7), dispuesta a lo largo del conducto de inyección (3); - un ventilador (9), dispuesto en el conducto de admisión (2) para generar en el mismo un flujo del fluido oxidante o de la mezcla de combustible y oxidante en una dirección de entrada (V) orientada desde la entrada (201) hacia la salida de suministro (203);

- una unidad de control (5), configurada para generar señales de accionamiento (501) para regular la válvula reguladora de gas (7) y la velocidad de rotación del ventilador de admisión (9);

- una unidad de sensores (10), en comunicación con la unidad de control (5) y configurada para detectar

una primera presión diferencial (P1), entre una primera sección de detección (A1), dispuesta en el conducto de admisión aguas arriba de la zona de mezcla (202) en la dirección de entrada (V), y una segunda sección de detección (A2), dispuesta en el conducto de admisión aguas abajo de la zona de mezcla en la dirección de entrada (V), y

una segunda presión diferencial (P2), entre la primera sección de detección (A1) y una tercera sección de detección (G1), dispuesta en el conducto de inyección entre la válvula reguladora de gas (7) y la zona de mezcla (202),

en donde la primera y la segunda presión diferencial (P1, P2) son utilizadas por la unidad de control (5) para regular la velocidad del ventilador (9) y/o la apertura de la válvula reguladora del caudal de combustible (7) a fin de obtener una mezcla predeterminada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende un mezclador (6), dispuesto a lo largo del conducto de admisión (2), en la zona de mezcla (202), en donde la unidad de sensores (10) está asociada con el mezclador (6), y en donde la zona de mezcla (202) está situada aguas arriba o aguas abajo del ventilador (9).

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, en donde el mezclador (6) comprende:

- una primera cavidad pasante (62), abierta hacia la primera sección de detección (A1);

- una segunda cavidad pasante (63), abierta hacia la segunda sección de detección (A2);

- una tercera cavidad pasante (64), abierta hacia la tercera sección de detección (G1), y en donde la unidad de sensores (10) comprende una primera conexión de presión (101A, 102A), una segunda conexión de presión (101B) y una tercera conexión de presión (102B), que están situadas dentro de la primera, segunda y tercera cavidad pasante (62, 63, 64), respectivamente.

4. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de sensores (10) comprende:

- un primer sensor (101), que incluye una respectiva conexión de presión (101A) para la primera sección de detección (A1) y una respectiva conexión de presión (101B) para la segunda sección de detección (A2), y un segundo sensor (102), que incluye una respectiva conexión de presión (102A) para la primera sección de detección (A1) y una respectiva conexión de presión (102B) para la tercera sección de detección (G1), o bien - un único sensor, que incluye una conexión de presión para la primera sección de detección (A1), una conexión de presión (101B) para la segunda sección de detección (A2) y una conexión de presión (102B) para la tercera sección de detección (G1).

5. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de controlES (5) está programada para:

- ordenar una variación de caudal predeterminada mediante la regulación del ventilador (9) o de la válvula reguladora de gas (7);

- - detectar una primera variación, QUE REPRESENTA una variación en la primera presión diferencial (P1) debida a la variación de caudal predeterminada;

- detectar una segunda variación, QUE REPRESENTA una variación en la segunda presión diferencial (P2) debida a la variación de caudal predeterminada;

- realizar un diagnóstico de la unidad de sensores(10) basado en la primera y la segunda variación,

en donde la unidad de control está programada para:

- comparar la primera variación con una primera variación predeterminada, y

- comparar la segunda variación con una segunda variación predeterminada, estando la primera y la segunda variación predeterminada asociadas con la variación de caudal predeterminada.

6. Dispositivo (1) según la reivindicación 5, en donde la unidad de control está programada para:

- determinar una primera tendencia, que representa el hecho de que la primera variación sea positiva o negativa;

- determinar una segunda tendencia, que representa el hecho de que la segunda variación sea positiva o negativa;

- comparar la primera tendencia con la segunda tendencia, para verificar que la primera y la segunda variación sean ambas positivas o ambas negativas;

- generar una notificación de posible fallo si la primera y la segunda variación tienen signos opuestos.

7. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de sensores (10) comprende una primera conexión de presión (101A, 102A), una segunda conexión de presión (101B) y una tercera conexión de presión (102B), en comunicación fluida con la primera sección de detección (A1), la segunda sección de detección (A2) y la tercera sección de detección (G1), respectivamente, y en donde la primera presión diferencial (P1) se mide entre la primera conexión de presión (101A, 102A) y la segunda conexión de presión (101B), y la segunda presión diferencial (P2) se mide entre la primera conexión de presión (101A, 102A) y la tercera conexión de presión (102B).

8. Procedimiento para controlar una mezcla de combustible y oxidante en un quemador de gas de premezcla (100), que comprende los siguientes pasos:

- generar un flujo de aire, mediante un ventilador (9), en un conducto de admisión que incluye una entrada (201) para recibir el oxidante, una zona de mezcla (202), y una salida (203) para suministrar la mezcla al quemador (100);

- alimentar combustible a la zona de mezcla (202) a través de un conducto de inyección (3);

- mezclar el oxidante y el combustible en la zona de mezcla (202);

- regular el caudal de combustible mediante una válvula de regulación de gas (7);

- generar señales de mando (501) mediante una unidad de control (5) y enviar las señales de mando (501) a la válvula de regulación de gas (7) y al ventilador (9);

- detectar una primera presión diferencial (P1), entre una primera sección de detección (A1), situada en el conducto de admisión (2) aguas arriba de la zona de mezcla (202) en la dirección de entrada (V) y una segunda sección de detección (A2), situada en el conducto de admisión (2) aguas abajo de la zona de mezcla (202) en la dirección de entrada (V);

- detectar una segunda presión diferencial (P2), entre la primera sección de detección (A1) y una tercera sección de detección (G1), situada en el conducto de inyección (3) entre la válvula de regulación de gas (7) y la zona de mezcla (202),

en donde la primera y la segunda presión diferencial (P1, P2) son utilizadas por la unidad de control (5) para generar las señales de mando (501) con el fin de regular la velocidad del ventilador (9) y/o la apertura de la válvula de regulación del caudal de combustible (7) para obtener una mezcla predeterminada.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende una etapa de diagnóstico, incluyendo los siguientes pasos, realizados por un procesador de la unidad de control (5):

- ordenar una variación de caudal predeterminada mediante la regulación del ventilador (9) o de la válvula de regulación de gas (7);

- detectar una primera variación, que representa una variación en la primera presión diferencial (P1) debida a la variación de caudal predeterminada;

. detectar una segunda variación, que representa una variación en la segunda presión diferencial (P2) debida a la variación de caudal predeterminada;

- realizar un diagnóstico de la unidad de sensores (10) basado en la primera y la segunda variación, - en donde la etapa de diagnóstico comprende los siguientes pasos:

- comparar la primera variación con una primera variación predeterminada, y

- comparar la segunda variación con una segunda variación predeterminada, estando la primera y la segunda variación predeterminada asociadas a la variación de caudal predeterminada.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, en donde la etapa de diagnóstico comprende una etapa de diagnóstico con el quemador apagado, que comprende los siguientes pasos:

- generar señales de mando (501), que representan una velocidad de rotación predeterminada del ventilador (9), correspondiente a un caudal y/o una presión predeterminados;

- detectar, mediante la unidad de sensores (10), un valor de la primera presión diferencial (P1) y de la segunda presión diferencial (P2), en respuesta al caudal predeterminado;

- enviar el valor de la primera presión diferencial (P1) y de la segunda presión diferencial (P2) a la unidad de control (5);

- comparar, en la unidad de control (5), la primera presión diferencial (P1) y la segunda presión diferencial (P2) con los respectivos datos de referencia que representan valores de referencia de la primera presión diferencial predeterminada y de la segunda presión diferencial predeterminada para el caudal específico establecido por la unidad de control (5);

- diagnosticar el funcionamiento del primer y del segundo sensor (101, 102) en función de la comparación entre la primera presión diferencial (P1) y la segunda presión diferencial (P2), detectadas por la unidad de sensores (10), y los datos de referencia.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde la etapa de diagnóstico comprende los siguientes pasos:

- determinar una primera tendencia, que representa el hecho de que la primera variación es positiva o negativa; - determinar una segunda tendencia, que representa el hecho de que la segunda variación es positiva o negativa;

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde el procedimiento comprende una etapa de proporcionar un mezclador (6), montado a lo largo del conducto de admisión (2) en la zona de mezcla (202), y una etapa de conectar la unidad de sensores (10) al mezclador (6), en donde el procedimiento comprende las siguientes etapas:

- proporcionar una primera conexión de presión (101A, 101B), una segunda conexión de presión (101B) y una tercera conexión de presión (102B);

- insertar la primera conexión de presión (101A, 101B), la segunda conexión de presión (101B) y la tercera conexión de presión (102B) en una primera, una segunda y una tercera cavidad pasante (62, 63, 64) del mezclador (6), respectivamente,

en donde la primera, la segunda y la tercera cavidad pasante (62, 63, 64) están abiertas hacia la primera sección de detección (A1), la segunda sección de detección (A2) y la tercera sección de detección (G1), respectivamente.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el procedimiento comprende una etapa de proporcionar una primera conexión de presión (101A, 101B), una segunda conexión de presión (101B) y una tercera conexión de presión (102B), en comunicación fluida con la primera sección de detección (A1), la segunda sección de detección (A2) y la tercera sección de detección (G1), respectivamente, y en donde la primera presión diferencial (P1) se mide entre la primera conexión de presión (101A, 101B) y la segunda conexión de presión (101B), y la segunda presión diferencial (P2) se mide entre la primera conexión de presión (101A, 101B) y la tercera conexión de presión (102B).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que comprende las siguientes etapas:

- recibir una señal de llama (401,402) que representa la presencia de una llama derivada de la combustión de un combustible perteneciente a un primer tipo predeterminado o a un segundo tipo predeterminado dentro de una celda de combustión (TC) del quemador (100);

- acceder a datos de combustible (403), que representan el hecho de que el gas combustible pertenece al primer tipo o al segundo tipo;

caracterizado porque el procesador tiene acceso a una unidad de memoria que contiene primeros datos de regulación (R1) y segundos datos de regulación (R2), diferentes de los primeros datos de regulación (R1), y está programado para generar las señales de accionamiento (501) en función de los primeros datos de regulación (R1) o, alternativamente, de los segundos datos de regulación (R2), dependiendo de los datos de combustible (403).

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, que comprende una etapa adicional de diagnóstico, que incluye las siguientes etapas, realizadas por un procesador de la unidad de control (5):

- detectar una temperatura en la celda de combustión (TC);

- comparar el valor de temperatura detectado con uno o más valores límite;

- compensar una lectura de la unidad de sensores en función de la etapa anterior.