ES2339548T3 - Sistema de flujo de liquido continuo. - Google Patents

Abstract

Un sistema para suministrar continuamente un flujo medido de líquido a un aparato de procesado que comprende un depósito (10) para contener un suministro a granel de líquido, un recipiente intermedio (12), un primer medio (15) para bombear el líquido desde el recipiente intermedio al equipo de procesado a una velocidad, un segundo medio (13) para bombear el líquido del depósito al recipiente intermedio a un segunda velocidad, más rápida, un transductor de presión (14) en la base del recipiente intermedio para controlar continuamente la columna de líquido en el recipiente intermedio y determinar el caudal másico de líquido desde el recipiente intermedio y controlar el primer medio de bombeo en consecuencia para suministrar el peso requerido de líquido a la velocidad requerida al equipo de procesado, estando dispuesto también dicho transductor de presión para determinar cuándo el peso del líquido en el recipiente intermedio ha alcanzado una posición mínima para iniciar el funcionamiento del segundo medio de bombeo para rellenar el recipiente y cuándo el nivel de líquido en el recipiente intermedio alcanza una posición máxima para terminar el funcionamiento del segundo medio de bombeo.

Description

Sistema de flujo de líquido continuo.

La presente invención se refiere a un método para medir continuamente el flujo de un líquido. Bombear líquidos a menudo da como resultado la generación de burbujas que hacen difícil la medida y control con dispositivos de medida de flujo convencionales.

En el campo de la esterilización en fase gaseosa el método más común para generar vapor es evaporando una solución acuosa del esterilante sobre una superficie caliente. Típicamente, la solución sería peróxido de hidrógeno al 35% p/p. Dichas soluciones tienden a ser inestables y dan lugar a burbujas de gas que interfieren con los sistemas de medición de flujo convencionales.

Este problema se reconoció y se trató en el documento EP-B-662844, extrayendo la solución de esterilización de un recipiente a un acumulador y midiendo la pérdida de peso en el recipiente. Aunque esta técnica permite suministrar un peso conocido de líquido al evaporador y después devolver este peso de líquido en vapor, tiene dos inconvenientes. En primer lugar, es necesario decidir al principio del proceso cuánto líquido se requerirá y, en segundo lugar, limita la cantidad de líquido que puede dosificarse. El aparato descrito en el documento EP-B-662844 requiere que el caudal de líquido al evaporador sea mayor que el caudal usado para llenar el acumulador. Esta diferencia en el caudal significa que el acumulador no puede volver a llenarse desde el recipiente puesto que el flujo del acumulador siempre será mayor que el flujo con el acumulador.

También es importante en un proceso de esterilización gaseoso poder controlar la concentración del gas que se suministra a la cámara a esterilizar. La concentración dependerá del flujo de masa del gas portador, normalmente aire y la velocidad a la que el líquido se evapora en la corriente de aire. La presente invención no sólo trata con las dos primeras dificultades encontradas en la Patente EP-B-662844 sino que también proporciona un método para medir y controlar el flujo del líquido al evaporador.

El documento US-A-531644 describe un control con bomba para controlar la velocidad a la que el líquido se bombea a través del tubo. La bomba tiene un eje de velocidad variable con un rodillo en el mismo engranado con el tubo entre la entrada del tubo y la salida del tubo para bombear el líquido desde un suministro hacia la salida de tubo cuando el eje de la bomba está en funcionamiento. Un primer detector detecta el líquido en una primera localización en el tubo y un segundo detector detecta el líquido en una segunda localización en el tubo entre la primera localización y la salida del tubo. Un brazo vibratorio está acoplado con el tubo entre la primera localización y la segunda localización y un circuito eléctrico transfiere energía a un imán en el brazo e induce una respuesta natural en el brazo y el tubo. Un microprocesador ejecuta un programa informático y a) controla el funcionamiento de la bomba cuando el líquido se bombea al tubo entre los detectores, b) mide la frecuencia de la respuesta natural inducida del tubo y el líquido contenido en su interior, c) calcula la masa del líquido en el tubo entre los detectores, d) calcula una velocidad de la bomba como una función del funcionamiento de la bomba requerido para llenar el tubo entre los detectores y la masa medida de líquido bombeada en el tubo y un caudal deseado y d) hace funcionar la bomba a la velocidad
calculada.

El documento WO-A-94/07544 describe un método para dosificar un esterilante líquido desde un depósito u otro recipiente en un sistema de vaporización, en cantidades medidas de forma precisa y reproducible. El método incluye las etapas de suministrar el esterilante líquido desde el recipiente en un acumulador, a una primera presión de suministro y una primera velocidad de suministro, detener la dosificación de esterilante líquido cuando se ha transferido una cantidad predeterminada de esterilante desde el recipiente al acumulador y suministrar el esterilante líquido desde el acumulador al vaporizador a una segunda presión de suministro y una segunda velocidad de suministro. La primera presión de suministro y la primera velocidad de suministro son preferiblemente menores que la segunda presión de suministro y la segunda velocidad de suministro.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método ejemplar para suministrar continuamente un flujo de líquido medido a un aparato de procesado tal como un evaporador cuando el líquido puede ser inestable y pueden generarse burbujas espontáneamente en la trayectoria de flujo de líquido.

Esta invención proporciona un sistema para el suministro continuo de un flujo medido de líquido a un aparato de procesado que comprende un depósito para contener un suministro a granel del líquido, un recipiente intermedio, un primer medio para bombear el líquido desde el primer recipiente al equipo de procesado a una velocidad, un segundo medio para bombear el líquido desde el depósito hasta el recipiente intermedio a una segunda velocidad más rápida, un transductor de presión en la base del recipiente para controlar continuamente la columna del líquido en el recipiente y determinar el caudal másico de líquido desde el recipiente intermedio y controlar el primer medio de bombeo en consecuencia para suministrar el peso requerido de líquido a la velocidad requerida al equipo de procesado, disponiéndose también dicho transductor de presión para determinar cuándo el peso del líquido en el recipiente intermedio ha alcanzado una posición mínima para iniciar el funcionamiento del segundo medio de bombeo para volver a llenar el recipiente y cuándo el nivel de líquido en el recipiente alcanza una posición máxima para determinar el funcionamiento del segundo medio de bombeo.

\newpage

Más específicamente el medio de control para iniciar el funcionamiento de el segundo medio de bombeo para recargar el recipiente intermedio desde el depósito desactiva el control del primer medio de bombeo de acuerdo con la velocidad de agotamiento de líquido del depósito intermedio, funcionando el primer medio de bombeo a una velocidad constante durante el periodo de rellenado del depósito intermedio.

En cualquiera de las disposiciones anteriores, puede proporcionarse otra bomba para devolver cualquier líquido no utilizado en el recipiente intermedio al depósito.

En una realización específica de acuerdo con la invención, el sistema consiste en un depósito de líquido primario, un tubo de medición y bombas para transferir el líquido del depósito al tubo de medición y del tubo de medición al evaporador de líquido. Puede proporcionarse otra bomba más para retirar cualquier líquido residual del tubo de medición al depósito y al final del ciclo de esterilización. La velocidad de suministro de la bomba que suministra el líquido del depósito al tubo de medición debería ser aproximadamente 20 veces más rápida que la velocidad máxima de la bomba que suministra el líquido del tubo de medición al evaporador. El caudal de líquido requerido para suministrar del tubo de medición al evaporador dependerá del flujo másico del gas portador y de la concentración requerida del gas de esterilización.

El líquido se bombea en primer lugar del depósito al tubo de medición. La presión en la parte inferior del tubo de medición aumentará con la altura de la columna de líquido y se mide usando un transductor de presión.

Cuando se ha suministrado suficiente líquido al tubo de medición la bomba que suministra el líquido se detendrá y el sistema está listo para iniciar el suministro de líquido al evaporador.

Tan pronto como se requiera iniciar el proceso de esterilización se bombea el líquido desde el tubo de medición al evaporador y la velocidad de cambio en la altura de la columna se mide usando el transductor de presión. El cambio de presión puede convertirse en un caudal másico conociendo el diámetro del tubo de medición. Una vez que se conoce este caudal puede usarse para ajustar la velocidad de la bomba para corregir cualquier desviación del flujo másico seleccionado. Debido a que esta es una técnica de flujo másico auténtica, elimina los efectos de la formación de burbujas.

Cuando el nivel de líquido en el tubo de medición cae a un nivel bajo pre-establecido la bomba de llenado se pone en marcha y el tubo de medición se vuelve a llenar como en el caso anterior. Durante el proceso de rellenado la bomba de suministro al evaporador funciona a la última velocidad ajustada y el flujo másico de líquido en el evaporador se supone que permanece constante.

Al final del proceso de esterilización el sistema de control calcula la masa total del líquido suministrado al evaporador a partir de la masa de líquido suministrado desde el tubo de medición más el flujo másico calculado durante el tiempo que tarda en rellenarse el tubo de medición.

Lo siguiente es una descripción de una realización específica de la invención, haciéndose referencia a los dibujos adjuntos que son una vista en forma de diagrama de un sistema de suministro de líquido de acuerdo con la invención.

Con referencia al dibujo, se muestra un aparato para producir un flujo continuo medido de líquido tal como agua a un aparato de procesado tal como un evaporador.

El aparato consiste en un recipiente 10 conectado de forma fluida mediante una tubería 11 a una columna de un tubo de medición 12 mediante una bomba 13. En la base del tubo de medición se instala un transductor de presión 14 para medir la presión ejercida por la columna de líquido en el tubo de medición. La bomba 15 suministra el líquido a un evaporador (no mostrado) desde el tubo de medición. Se proporciona un tubo de sobreflujo 16 para conectar la parte superior del tubo de medición al recipiente para devolver el exceso de fluido al recipiente, por si hubiera un fallo y el tubo de medición quedara sobre-llenado. Se usa otra bomba 17 para bombear el exceso de líquido al final del proceso de esterilización a través de la tubería 18, que conecta de forma fluida la base del tubo de medición al recipiente.

Se usa un sistema de control, basado típicamente en PLC, para controlar el funcionamiento del aparato. La bomba 15 es una bomba de velocidad variable, típicamente una bomba peristáltica y puede usarse para variar el caudal del líquido del tubo de medición al evaporador. La bomba 13 es una bomba de velocidad fija, que típicamente tiene un caudal másico aproximadamente 20 veces mayor que el caudal de suministro máximo de la bomba 15. La bomba 17 se usa para vaciar el tubo de medición al final del ciclo y puede tener cualquier velocidad conveniente. Típicamente, la bomba 13 y la bomba 17 son bombas peristálticas, aunque sería adecuado cualquier otro tipo que sea compatible con el líquido. El líquido a evaporar como el agente de esterilización se bombea en primer lugar desde el recipiente a través de la tubería que conecta de forma fluida el recipiente y el tubo de medición mediante la bomba 13, hasta que se haya transferido la masa de líquido requerida medida por el Transductor de Presión.

Una vez que el tubo de medición está lleno entonces el sistema está listo para empezar el suministro de líquido al evaporador usando la bomba 15. La velocidad inicial de la bomba 15 se ajusta mediante el sistema de control para dar el caudal másico deseado. La velocidad inicial de la bomba se ajusta por referencia a los datos almacenados en el PLC a partir del calibrado de la velocidad y el caudal de la bomba.

Una vez que el líquido se suministra al evaporador mediante la bomba 13, el nivel de líquido en el tubo de medición empezará a caer y, de esta manera, la presión estática medida por el transductor de presión caerá también. Controlando la velocidad de caída de la presión el PLC es capaz de calcular la velocidad de suministro real conseguida por la bomba 15. El PLC después es capaz de ajustar la velocidad de la bomba 15 para ajustar cualquier desviación del flujo másico real del flujo másico requerido.

Si la esterilización no se hubiera completado cuando el líquido en el tubo de medición cae al nivel mínimo, entonces la bomba 13 pondrá en marcha el PLC llenando el tubo de medición. Durante el periodo de tiempo que tarda la bomba 13 en llenar el tubo de medición la bomba 15 permanece funcionando a la última velocidad ajustada. Tan pronto como el tubo de medición se ha vuelto llenar entonces el ajuste automático de la bomba 15 se reanuda para mantener el caudal másico requerido.

El número de veces que el tubo de medición se rellena sólo está limitado por la cantidad de líquido disponible en el recipiente. Si se trata de un proceso de esterilización muy largo, es posible rellenar el líquido en el recipiente manualmente o con un sistema automático separado que detecta el nivel de líquido en el recipiente usando un tubo sumergido.

Al final del periodo de esterilización la bomba 17 devuelve cualquier líquido restante del tubo de medición al recipiente. La tubería de sobreflujo que conecta de forma fluida la parte superior del tubo de medición al recipiente se proporciona para el caso de que un equipo falle y la bomba 13 debería continuar funcionando después de que el tubo de medición se haya llenado.

Pueden programarse otros elementos de seguridad en el PLC para asegurar que el tubo está lleno dentro de un periodo de tiempo fijo, para evitar el problema de un fallo de la bomba 13 o tener un recipiente vacío.

El flujo másico total puede calcularse a partir del cambio en la presión en el tubo de medición y, si fuera necesario, ajustar el líquido suministrado mientras el tubo de medición se está rellenando. El ajuste puede hacerse a partir del conocimiento del tiempo que tarda en rellanarse el tubo y el caudal inmediatamente antes de que se iniciara el rellenado.

El tubo de medición puede rellenarse cualquier número de veces y cada vez que ocurre esto debe añadirse un ajuste al flujo másico total.

El sistema es particularmente adecuado para usarlo en el aparato de esterilización descrito e ilustrado en el documento EP-B-1214103.

Claims (3)

1. Un sistema para suministrar continuamente un flujo medido de líquido a un aparato de procesado que comprende un depósito (10) para contener un suministro a granel de líquido, un recipiente intermedio (12), un primer medio (15) para bombear el líquido desde el recipiente intermedio al equipo de procesado a una velocidad, un segundo medio (13) para bombear el líquido del depósito al recipiente intermedio a un segunda velocidad, más rápida, un transductor de presión (14) en la base del recipiente intermedio para controlar continuamente la columna de líquido en el recipiente intermedio y determinar el caudal másico de líquido desde el recipiente intermedio y controlar el primer medio de bombeo en consecuencia para suministrar el peso requerido de líquido a la velocidad requerida al equipo de procesado, estando dispuesto también dicho transductor de presión para determinar cuándo el peso del líquido en el recipiente intermedio ha alcanzado una posición mínima para iniciar el funcionamiento del segundo medio de bombeo para rellenar el recipiente y cuándo el nivel de líquido en el recipiente intermedio alcanza una posición máxima para terminar el funcionamiento del segundo medio de bombeo.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de control para iniciar el funcionamiento del segundo medio de bombeo (13) para recargar el recipiente intermedio (12) desde el depósito (10) desactiva el control del primer medio de bombeo de acuerdo con la velocidad de separación de líquido desde el depósito intermedio, funcionando el primer medio de bombeo a una velocidad constante durante el periodo de rellenado del depósito intermedio.

3. Un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona otra disposición de bomba para devolver cualquier líquido no usado en el recipiente intermedio (12) al depósito (10).