ES2690325T3 - Control de mezclado con determinación de la dureza del agua no tratada a través de la conductividad del agua blanda y mezclada - Google Patents

Control de mezclado con determinación de la dureza del agua no tratada a través de la conductividad del agua blanda y mezclada Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de ablandamiento de agua (1; 1') con un equipo de mezclado (19) automático, en donde se divide una corriente de agua sin tratar entrante Vsin tratar en - una primera subcorriente Vsub1, que se ablanda, y - una segunda subcorriente Vsub2, que no se ablanda, y se unen las dos subcorrientes Vsub1, Vsub2 en una corriente de agua mezclada Vmezclada, en donde se ajustan los porcentajes de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada por el equipo de mezclado (19) automático de tal modo que se obtiene una dureza deseada SW en la corriente de agua mezclada Vmezclada (100), calculándose (112) los porcentajes que han de ajustarse de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 a partir de la dureza del agua sin tratar Hsin tratar y de la dureza del agua ablandada Hblanda, y en donde la dureza del agua sin tratar Hsin tratar se deduce (110) a partir de la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar por medio de una curva característica de calibración o una función de calibración, caracterizado por que los porcentajes que han de ajustarse de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 se calculan de acuerdo con**Fórmula** en donde se establece que Hmezclada>=SW, y Asub2>=1-Asub1; por que la conductividad del agua ablandada LFblanda se mide con un sensor de conductividad (9a) en la primera subcorriente ablandada Vsub1 y la conductividad del agua mezclada LFmezclada se mide con un sensor de conductividad (9b) en la corriente de agua mezclada Vmezclada, y se determinan (102, 104, 106) los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada, en donde los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada se determinan por medio de dos caudalímetros (3a, 3b) o se determinan a través de una posición de regulación del equipo de mezclado (19) automático, que presenta un sensor (11a) para determinar la posición de regulación, y por que la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar se calcula (108) a partir de la conductividad medida del agua blanda LFblanda, la conductividad medida del agua mezclada LFmezclada y los porcentajes determinados de las subcorrientes Asub1, Asub2 de acuerdo con**Fórmula**

Description

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DESCRIPCIÓN
Control de mezclado con determinación de la dureza del agua no tratada a través de la conductividad del agua blanda y mezclada
La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de ablandamiento de agua con un equipo de mezclado automático, en donde se divide una corriente de agua sin tratar entrante Vsin tratar en
- una primera subcorriente Vsub1, que se ablanda, y
- una segunda subcorriente Vsub2, que no se ablanda,
y en donde se unen las dos subcorrientes Vsub1, Vsub2 en una corriente de agua mezclada Vmezclada, en donde se ajustan los porcentajes de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada por el equipo de mezclado automático de tal modo que se obtiene una dureza deseada SW en la corriente de agua mezclada Vmezclada, calculándose los porcentajes que han de ajustarse de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 a partir de la dureza del agua sin tratar Hsin tratar y de la dureza del agua ablandada Hblanda, y en donde se deduce la dureza del agua sin tratar Hsin tratar a partir de la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar.
Un procedimiento de este tipo se ha dado a conocer por los documentos DE 10 2009 055 007 A1, DE 10 2010 001 373 A1 o DE 10 2011 003 326 A1. El ablandamiento de agua se utiliza dondequiera que, a través de los sistemas de abastecimiento habituales (por ejemplo la red de agua potable), solamente haya disponible agua relativamente dura, pero donde, por motivos técnicos o por motivos de comodidad, sea deseable un agua más blanda. En el ablandamiento de agua se utilizan dispositivos de ablandamiento que por lo general funcionan según el procedimiento de intercambio iónico. Los endurecedores (iones de calcio y magnesio) contenidos en el agua se intercambian así en una resina de intercambio iónico por iones de sodio. Al agotarse la resina de intercambio iónico esta tiene que regenerarse, por ejemplo mediante barrido con una salmuera.
Por motivos técnicos o económicos, a menudo es necesario o deseable no tener disponible agua totalmente ablandada, sino agua con una dureza de agua media, aunque estrechamente definida. Así pues, un agua totalmente ablandada puede provocar problemas de corrosión, si ya no es posible una formación de capa protectora en la instalación de tuberías aguas abajo. Además, en el caso de un ablandamiento total, la capacidad del ablandador se agota rápidamente, y tiene que regenerarse prematuramente. Esto lleva asociados un elevado consumo de sal y por tanto elevados costes.
Para efectuar un ablandamiento parcial es necesario un dispositivo (equipo de mezclado) para mezclar agua ablandada (también denominada agua pura o agua blanda) y agua sin tratar. Por regla general, es deseable ajustar la dureza del agua en el agua mezclada, es decir, la mezcla de agua ablandada y agua sin tratar, a un valor teórico predefinido.
Una determinación directa de la dureza de un agua mezclada, con la que podría configurarse una regulación con realimentación de los porcentajes de una subcorriente que conduce agua blanda y una subcorriente que conduce agua sin tratar, es posible básicamente con un denominado electrodo selectivo de iones en el área del agua mezclada. El electrodo selectivo de iones requiere, sin embargo, mucho mantenimiento y es propenso a averías.
Por tanto, la regulación de la dureza de la corriente de agua mezclada se realiza, en el estado de la técnica, por lo general mezclando una subcorriente que conduce agua sin tratar con una dureza de agua sin tratar conocida al menos aproximadamente y una subcorriente que conduce agua blanda con una dureza de agua blanda igualmente conocida al menos aproximadamente, para dar lugar a una corriente de agua mezclada, en unos porcentajes tales que se obtenga la dureza de agua mezclada deseada, cf. DE 10 2007 059 058 B3. En esta publicación, para la determinación de la dureza del agua sin tratar, se determina a este respecto la conductividad del agua sin tratar con un sensor de conductividad en el agua sin tratar, y se convierte la conductividad del agua sin tratar, con una curva característica de calibración, en la dureza del agua sin tratar. Con este modo de proceder resulta desventajoso que los electrodos del sensor de conductividad en el agua sin tratar puedan calcificarse fácilmente, lo que hace imprecisa la determinación de la conductividad o conlleva un alto esfuerzo de mantenimiento.
El documento DE 10 2009 055 007 A1 propone, para evitar la calcificación del sensor de conductividad, disponerlo en el agua blanda o mezclada. De acuerdo con esta publicación, la conductividad de un agua sin tratar asciende, como una buena aproximación, a aproximadamente el 95 % de la conductividad de un agua blanda obtenida a partir del mismo. De este modo puede concluirse, a partir de la conductividad del agua blanda, directamente la conductividad del agua sin tratar. En caso de que el sensor de conductividad esté dispuesto en el agua mezclada, el factor de conversión varía conforme a los porcentajes de agua blanda y sin tratar en el agua mezclada. Por medio de la conductividad del agua sin tratar puede determinarse entonces, a su vez, la dureza del agua sin tratar.
Si bien con este modo de proceder se evita una calcificación del sensor de conductividad, el procedimiento, debido a la asunción de una determinada relación entre conductividad del agua blanda y conductividad del agua sin tratar, solo puede determinar, sin embargo, de manera aproximada, la conductividad del agua sin tratar. En caso de
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oscilaciones pequeñas en la composición del agua sin tratar, el procedimiento puede conseguir, en la práctica, una buena precisión de mezclado; en caso de oscilaciones mayores en la composición del agua sin tratar se producen, sin embargo, imprecisiones notables.
Objetivo de la invención
El objetivo de la presente invención es, durante el funcionamiento de un equipo de mezclado automático con el que se mezcla una corriente de agua mezclada a partir de una subcorriente que conduce agua blanda y una subcorriente que conduce agua sin tratar, ajustar la dureza del agua mezclada con una alta fiabilidad y una precisión mejorada.
Breve descripción de la invención
Este objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. En el marco de la presente invención, la conductividad del agua sin tratar no solo puede estimarse, sino calcularse exactamente (en el marco de la precisión de medición de los sensores de conductividad usados y dado el caso de los caudalímetros). En particular no es necesario suponer la calidad del agua sin tratar o la variación de la conductividad del agua sin tratar por un ablandamiento.
En el marco de la invención se utilizan dos sensores de conductividad, concretamente un sensor de conductividad en el área del agua blanda en la primera subcorriente, tras el ablandamiento, y un sensor de conductividad en el área del agua mezclada. En estas posiciones, los sensores de conductividad no están sometidos prácticamente a ninguna dureza de agua notable o a una dureza de agua reducida en comparación con el agua sin tratar, de modo que estos sensores de conductividad no se calcifican o, en todo caso, se calcifican muy lentamente. La conductividad del agua mezclada se obtiene a partir de las conductividades en el agua blanda y en el agua sin tratar y los porcentajes de agua blanda y agua sin tratar en el agua mezclada. Dos de las conductividades se miden directamente de acuerdo con la invención, y los porcentajes de agua blanda (primera subcorriente) y agua sin tratar (segunda subcorriente) en el agua mezclada pueden determinarse con relativa facilidad, por ejemplo por medio de dos caudalímetros. Entonces, la única incógnita en la interdependencia de conductividad del agua blanda, del agua mezclada y del agua sin tratar, es decir, la conductividad del agua sin tratar puede calcularse, sin embargo, fácilmente.
Para este cálculo no se necesita suponer nada acerca de la composición del agua sin tratar. En particular no se necesita suponer nada acerca de cómo varía la conductividad de un agua sin tratar por el ablandamiento, es decir por la sustitución estequiométrica de los iones Ca2+ y Mg2+ en cada caso por dos iones Na+. No es necesaria tal suposición porque se obtiene una información correspondiente, pero exacta, mediante el segundo sensor de conductividad.
Por medio de la conductividad del agua sin tratar puede determinarse entonces, a su vez, la dureza del agua sin tratar. Para ello, normalmente está almacenada en un equipo de control electrónico una curva característica de calibración o una función de calibración. Con ayuda de la dureza del agua sin tratar y de la dureza del agua blanda pueden determinarse entonces, a su vez, porcentajes para la primera subcorriente ablandada y la segunda subcorriente que conduce agua sin tratar, con las cuales se consigue una dureza teórica SW predefinida, por regla general almacenada en el equipo de control electrónico, en el agua mezclada. Estos porcentajes se ajustan entonces automáticamente, por ejemplo a través de una regulación con realimentación con dos caudalímetros que determinan las dos subcorrientes de manera directa o indirecta.
La información sobre los porcentajes de las subcorrientes Asub1=Vsub1/Vmezclada y Asub2=Vsub2/Vmezclada en la corriente de agua mezclada, en donde Asub1+Asub2=1, es idéntica a la información sobre una relación de mezclado VVH=Vsub1/Vsub2 en la corriente de agua mezclada, en donde Asub1=VVH/(1+VVH) y Asub2=1/(VVH+1).
La dureza de agua blanda asciende normalmente a de 0 0dH a 1 0dH, en función del tipo de dispositivo de ablandamiento usado (normalmente una resina de intercambio iónico cargada con iones de Na+) en la instalación de ablandamiento de agua. Por lo general se supone una dureza del agua blanda fija, típica del dispositivo de ablandamiento usado, que se ha determinado por ejemplo en fábrica para la instalación de ablandamiento de agua (y se ha programado en el equipo de control electrónico), o que se supone simplemente, como una buena aproximación, que es de 0°dH. Sin embargo, también es posible determinar la dureza del agua blanda dependiendo de un grado de agotamiento del dispositivo de ablandamiento.
Variantes de la invención
En el procedimiento de acuerdo con la invención se calcula LFsin tratar con la fórmula
IF -A -TF
mezclada SI gub } J->1 blanda
LF.,r.—
A
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Con esta fórmula puede calcularse fácilmente la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar. Obsérvese, a su vez, que los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 también pueden expresarse a través de la relación de mezclado Wh (véase más arriba), lo que no cambia, sin embargo, la asociación de la fórmula de esta variante.
Es especialmente preferente una variante de la invención en la que los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada se determinan por medio de dos caudalímetros. De este modo es posible una determinación y un ajuste muy exactos de las subcorrientes, regulándose la posición de regulación del equipo de mezclado automático, mediante la cual se ajustan los porcentajes, mediante el procedimiento de realimentación. Mediante dos caudalímetros pueden determinarse las tres corrientes en la instalación de ablandamiento de agua (primera subcorriente, segunda subcorriente, corriente de agua sin tratar total/corriente de agua mezclada), dado el caso a través de un cálculo de suma o resta.
Un perfeccionamiento ventajoso de esta variante prevé que, para la determinación de los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2, un primer caudalímetro esté dispuesto en la primera subcorriente Vsub1 y un segundo caudalímetro esté dispuesto en la corriente de agua mezclada Vmezclada. Mediante la disposición de los dos caudalímetros en el agua blanda y en el agua mezclada puede prevenirse una calcificación de los caudalímetros. A partir de Vsub1 y Vmezclada pueden determinarse, a través de Asub1+Vsub2=Vmezclada y Asub1=Vsub1/Vmezclada y Asub2=V sub2/V mezclada, los porcentajes Asubi y Asub2. LFsin tratar se deduce, entonces, como
imagen1
sub 2 Alternativamente, también puede estar previsto, por ejemplo, un
caudalímetro respectivamente en la primera subcorriente y en la segunda subcorriente, o también un caudalímetro en la segunda subcorriente y un caudalímetro en la corriente de agua mezclada, o un caudalímetro en la corriente de agua sin tratar entrante y un caudalímetro en una de las subcorrientes.
En una segunda variante de procedimiento ventajosa de la invención, los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 se determinan a través de una posición de regulación del equipo de mezclado automático, presentando en particular el equipo de mezclado automático un sensor para determinar la posición de regulación. A partir de la posición de regulación conocida (concretamente ajustada de manera controlada y/o comprobada mediante sensor) del equipo de mezclado automático con relaciones de flujo dependientes de la posición de regulación, pero conocidas, pueden determinase los porcentajes que se ajustan también sin caudalímetros. Esto es especialmente sencillo en cuanto a los aparatos y correspondientemente económico. Los porcentajes de las subcorrientes pueden estar depositados entonces para diferentes posiciones de regulación en una tabla en el equipo de control electrónico, o calcularse mediante una función de conversión programada.
Es especialmente preferente una variante de procedimiento en la que la conductividad LFblanda medida por el sensor de conductividad en la primera subcorriente ablandada Vsub1 y la conductividad LFmezclada medida por el sensor de conductividad en la corriente de agua mezclada Vmezclada se promedian a lo largo de un periodo de promediado T o entre un número N de mediciones individuales, y los valores promediados de LFblanda y LFmezclada se usan para calcular LFsin tratar. Las conductividades del agua blanda y el agua mezclada se diferencian, a menudo, solo ligeramente (generalmente en aproximadamente un 1-5 %), de modo que ya pequeños errores de medición, situados en el rango del ruido estadístico, pueden afectar al cálculo de la conductividad del agua sin tratar. Mediante un promediado puede hacerse, entonces, claramente más fiable el cálculo de la conductividad del agua sin tratar.
Es especialmente preferente un perfeccionamiento de esta variante en el que, durante el periodo de promediado T o entre el número N de mediciones individuales, los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 no se cambian por equipo de mezclado automático. El cálculo del promedio y un reajuste de la posición de regulación del equipo de mezclado se producen, entonces, normalmente siempre en cada caso una vez transcurrido el periodo de promediado T o tras el número N predefinido de mediciones individuales de LFblanda y LFmezclada. Esta variante es muy sencilla de implementar, y mantiene reducido el desgaste en el equipo de mezclado.
En un perfeccionamiento alternativo está previsto que también los porcentajes de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 se promedien a lo largo del periodo de promediado T o entre un número N de determinaciones individuales, y los valores promediados de Asub1 y Asub2 se usan para calcular LFsin tratar. En esta variante pueden usarse en particular "promedios móviles" de los valores para un reajuste permanente, es decir se sustituye en cada caso la medición más antigua en la cantidad de valores que han de promediarse por la medición más nueva recién producida. De este modo puede implementarse una determinación especialmente exacta de LFsin tratar o un mezclado especialmente exacto.
De acuerdo con un perfeccionamiento es preferente, además, que el periodo de promediado T abarque al menos 2 minutos, preferentemente al menos 10 minutos o que el número N de mediciones individuales o determinaciones individuales ascienda a al menos 100, preferentemente a al menos 1000. Estas magnitudes han resultado ventajosas en la práctica y permiten por regla general una buena compensación de errores de medición estadísticos de los sensores de conductividad. Sobre todo, en caso de que puedan producirse mediciones de conductividad de forma muy seguida (siendo la duración de una medición individual del orden de 10 ms o menos), también pueden
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considerarse periodos de promediado T cortos en comparación, del orden de 10 segundos o menos, en particular 1 segundo o menos. Es especialmente preferente, además, un perfeccionamiento en el que una parte de los valores que entran dentro de un periodo de promediado T o que pertenecen a un número N de mediciones individuales o determinaciones individuales se ignoran para la determinación del valor promediado de LFblanda y/o LFmezclada y/o los porcentajes Asub1, Asub2. De este modo puede mejorarse la calidad del cálculo del promedio. Valores no fiables y/o extremos se ignoran y no falsean, por lo tanto, los valores promediados. A este respecto, está previsto que los valores ignorados se sitúen fuera de un intervalo de valores predefinidos, o que los valores ignorados pertenezcan a un porcentaje relativo predefinido de valores máximos y mínimos en el periodo de promediado T o dentro de las N mediciones individuales o determinaciones individuales. Este modo de proceder ha demostrado ser especialmente ventajoso en la práctica y proporciona valores promediados no falseados por errores de medición extremos. Por ejemplo, en general todas las mediciones individuales de conductividad, en las que la die conductividad no se sitúa entre 200 y 1500 pS/cm, pueden ignorarse como mediciones erróneas evidentes (es decir no incluirse en el cálculo del promedio). Asimismo es posible ignorar, por ejemplo, el 10 % más alto y el 10 % más bajo de las mediciones individuales de conductividad en el periodo de promediado T o entre las N mediciones individuales de conductividad consideradas.
En una variante especialmente preferida del procedimiento de acuerdo con la invención está previsto que, a intervalos regulares, preferentemente al menos cada 10 minutos, de manera especialmente preferente al menos cada 2 minutos, de manera automática
- se calcula de nuevo la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar a partir de valores actuales de LFblanda, LFmezclada, Asub1 y Asub2,
- se deduce de nuevo, a partir de la misma, la dureza del agua sin tratar Hsin tratar,
- se calculan de nuevo, con ello, los porcentajes que han de ajustarse de las subcorrientes Asub1, Asub2,
- y se reajusta de manera correspondiente la posición de regulación del equipo de mezclado automático. De este modo puede reaccionarse de inmediato a eventuales cambios de la calidad del agua sin tratar y mantenerse alta la precisión del mezclado. Obsérvese que, a la inversa, es preferente elegir los intervalos regulares de al menos 1 minuto o más, para limitar el desgaste en el equipo de mezclado.
Es especialmente ventajosa una variante de procedimiento en la que la dureza de la primera subcorriente ablandada Hblanda se establece en Hblanda=0°dH. Esto simplifica el cálculo de la dureza del agua sin tratar y, en la mayoría de los casos de aplicación, es suficientemente preciso. En la regeneración puntual y regular del dispositivo de ablandamiento o intercambiador iónico utilizado en la instalación de ablandamiento de agua y en caso de un caudal no demasiado grande a través del dispositivo de ablandamiento puede pasarse por alto, por lo general, un salto de dureza.
Es especialmente ventajosa también una variante en la que está previsto que una dureza del agua sin tratar Hsin tratar’, que se usa para controlar una operación de regeneración de un dispositivo de ablandamiento de la instalación de ablandamiento de agua, se deduzca por medio de una primera función de calibración K1 a partir de la conductividad LFsin tratar calculada del agua sin tratar, y que la dureza del agua sin tratar Hsin tratar, que se usa para controlar el equipo de mezclado automático, se deduzca por medio de una segunda función de calibración K2 a partir de la conductividad LFsin tratar calculada del agua sin tratar. Si Hsin tratar’ para conductividades relevantes del agua sin tratar es, debido a las diferentes curvas característica de calibración K1 y K2, mayor que Hsin tratar, el control de la regeneración puede diseñarse de forma segura frente a irrupciones de dureza, y al mismo tiempo el control de mezclado puede diseñarse de forma realista.
Dentro del marco de la presente invención también se encuentra una instalación de ablandamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 11 con un equipo de mezclado automático, con un sensor de conductividad en un área de agua blanda y un sensor de conductividad en un área de agua mezclada, configurada para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención anterior o una de sus variantes. La instalación de ablandamiento de agua dispone de un equipo de control electrónico, que está programado de manera correspondiente a las etapas de procedimiento previstas.
Otras ventajas de la invención se desprenden de la descripción y del dibujo. Asimismo pueden encontrar aplicación las características anteriormente mencionadas y otras que se explicarán más adelante de acuerdo con la invención en cada caso individualmente o conjuntamente en cualquier combinación. Las formas de realización mostradas y descritas no han de entenderse como enumeración concluyente, sino que tienen más bien un carácter ejemplar para ilustrar la invención.
Descripción detallada de la invención y dibujo
La invención está representada en el dibujo y se explica más detalladamente con ayuda de ejemplos de realización. Muestran:
la figura 1 la estructura esquemática de una forma de realización de una instalación de ablandamiento de agua de acuerdo con la invención, con dos sensores de conductividad y dos caudalímetros;
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la figura 2 la estructura esquemática de otra forma de realización de una instalación de ablandamiento de agua de acuerdo con la invención, con dos sensores de conductividad y un caudalímetro así como un sensor para determinar la posición de regulación del equipo de mezclado automático;
la figura 3 un diagrama de flujo esquemático del procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra a modo de ejemplo una instalación de ablandamiento de agua 1 de acuerdo con la invención para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención.
La instalación de ablandamiento de agua 1 está conectada, a través de una entrada 2 a un sistema de abastecimiento de agua local, por ejemplo la red de agua potable. La corriente de agua sin tratar Vsin tratar total que fluye por la entrada 2 se divide en un punto de ramificación 20 en dos subcorrientes.
Una primera subcorriente Vsub1 de la corriente de agua sin tratar total Vsin tratar fluye hacia un dispositivo de ablandamiento 4, que presenta en particular un cabezal de control 5 así como dos depósitos 6a, 6b con resina de intercambio iónico 7. Una segunda subcorriente Vsub2 fluye por un conducto de derivación 8.
El agua sin tratar, que fluye hacia el dispositivo de ablandamiento 4, de la primera subcorriente Vsub1 a traviesa al menos uno de los dos depósitos 6a, 6b con resina de intercambio iónico 7, ablandándose el agua por completo. A este respecto se intercambian los iones de calcio y magnesio endurecedores estequiométricamente por iones de sodio. El agua ablandada fluye a continuación por un sensor de conductividad 9a, con el que se determina la conductividad LFblanda en la primera subcorriente ablandada Vsub1, así como por un contador de caudal 3a.
La segunda subcorriente Vsub2 en el conducto de derivación 8 pasa por un equipo de mezclado 19 de activación automática, que en este caso comprende una válvula de mezclado 11 regulable con un servomotor 10.
La primera subcorriente Vsub1 y la segunda subcorriente Vsub2 se unen finalmente en un punto de unión 21 en una corriente de agua mezclada Vmezclada, que fluye hacia una salida 12. La salida 12 está conectada a una instalación de agua posterior, por ejemplo a las tuberías de agua dulce de un edificio. La corriente de agua mezclada Vmezclada se mide con un caudalímetro 3b. Además, la conductividad LFmezclada del agua mezclada se mide con el sensor de conductividad 9b.
Los resultados de medición de los sensores de conductividad 9a, 9b y de los caudalímetros 3a, 3b se transmiten a un equipo de control 13 electrónico. El equipo de control 13 electrónico puede accionar, a su vez, el servomotor 10 de la válvula de mezclado 11, y ajustar así la segunda subcorriente Vsub2; con ello puede cambiares la relación de la segunda subcorriente Vsub2 con respecto a la primera subcorriente Vsub1, cuya sección transversal de flujo no cambia en este caso. El equipo de control 13 electrónico puede considerare como perteneciente al equipo de mezclado 19 automático.
En el equipo de control 13 electrónico está depositado un valor teórico SW para una dureza del agua mezclada. Para proporcionar la dureza del agua deseada Hmezclada en el agua mezclada en la salida 12, se procede tal y como sigue.
El equipo de control 13 lee, en primer lugar, una conductividad del agua blanda LFblanda actual en el sensor de conductividad 9a y una conductividad del agua mezclada LFmezclada actual en el sensor de conductividad 9b. Al mismo tiempo se determinan la subcorriente Vsub1 actual con el caudalímetro 3a y la corriente de agua mezclada Vmezclada actual.
La conductividad del agua sin tratar LFsin tratar se calcula, entonces, con la fórmula
imagen2
en donde Asub1=Vsub1/Vmezclada y Asub2=Vsub2/Vmezclada. Con la asociación Vsub1=Vsub2/Vmezclada puede eliminarse la variable Vsub2, y se obtiene la fórmula
imagen3
Esta fórmula está depositada en una memoria 18 del equipo de control 13, al igual que toda la demás información necesaria para las funciones de control y regulación de la instalación de ablandamiento de agua 1.
Si, por ejemplo, la LFblanda=660 ^S/cm, LFmezclada=645 ^S/cm, Vsub1=5.000 cm3/min y Vmezclada=15.000 cm3/min, se
5
10
15
20
25
30
35
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45
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55
60
obtiene entonces que LFsin tratar es 638 pS/cm.
A partir de esta conductividad del agua sin tratar LFsin tratar puede determinares ahora la dureza del agua sin tratar. Obsérvese que, en esta situación, suponiendo que la conductividad del agua sin tratar es el 95 % de la conductividad del agua blanda, se habría obtenido una conductividad del agua sin tratar de 627 pS/cm, lo que corresponde a una desviación de casi un 2 %.
En la forma de realización mostrada, la dureza del agua sin tratar se calcula a partir de la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar dos veces de diferente manera mediante el equipo de control 13. Por un lado se determina con una primera curva característica de calibración K1 una dureza del agua sin tratar Hsin tratar’, que se usa para el control de la regeneración del dispositivo de ablandamiento 4. La primera curva característica de calibración K1 se basa, en este caso, en un factor de conversión de, en este caso, 30 pS/cm por 0dH, lo que está depositado en la memoria 18 del equipo de control 13. En el ejemplo anterior con LFsin tratar= 638 pS/cm se obtiene por tanto una dureza del agua sin tratar Hsin tratar’ para fines de control de regeneración de 21,3 0dH.
Por otro lado, con una segunda curva característica de calibración K2 se determina una dureza del agua sin tratar Hsin tratar a la que se recurre para el control de mezclado. La segunda curva característica de calibración K2 se basa, en este caso en un factor de conversión de 38 pS/0dH. Con LFsin tratar=638 pS/cm se obtiene entonces una dureza del agua sin tratar Hsin tratar para fines de control de mezclado de 16,8 0dH.
Por medio de la dureza del agua sin tratar Hsin tratar pueden calcularse ahora, por el equipo de control 13, los porcentajes Asub1, Asub2 necesarios de las dos subcorrientes Vsub1, Vsub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada, para conseguir un determinado valor teórico SW de la dureza del agua mezclada Hmezclada.
La asociación entre la dureza en el agua blanda Hblanda, la dureza en el agua sin tratar Hsin tratar y la dureza Hmezclada en el agua mezclada es la siguiente
H mezclada — A subj ' H Wmd, + A ^ 2 ' tratar"
Con Asub2=1 -Asub1 y resuelta según Asub1 se obtiene
imagen4
Con Hmezclada=SW se obtiene entonces un porcentaje teórico Asub1(SW) para la primera subcorriente Vsub1, al que puede regularse ahora la válvula de mezclado. Si el porcentaje actual Asub1=Vsub1/Vmezclada es menor que Asub1(SW), se aumenta en el mezclado el porcentaje de agua blanda, entonces, mediante regulación de la válvula de mezclado 11. Si el porcentaje actual Asub1=Vsub1/Vmezclada es mayor que Asub1(SW), se disminuye entonces el porcentaje de agua blanda mediante regulación de la válvula de mezclado.
Por regla general puede suponerse, como una buena aproximación, Hblanda en la fórmula anterior como 0 0dH, con lo cual se simplifica aún más el cálculo.
Si, por ejemplo, con Hsin tratar de 16,8 0dH del ejemplo anterior, la dureza del agua mezclada tuviese que regularse a 5,0 0dH, es decir SW=5,0 0dH, entonces se obtiene para una dureza de agua blanda supuesta Hblanda de 0 0dH un porcentaje teórico para la primera subcorriente Asub1(SW)=0,70 o un 70 %. Este porcentaje se ajusta entonces, por el equipo de control 13 electrónico, por medio del servomotor 10 en la válvula de mezclado 11.
El equipo de control 13 electrónico supervisa también el estado de agotamiento de la resina de intercambio iónico 7 en ambos depósitos 6a, 6b. Al extraer agua, se pondera la cantidad de agua blanda extraída (cf. la primera subcorriente Vsub1 y el contador de agua 3a) en cada caso con la correspondiente dureza del agua sin tratar actual Hsin tratar’, calculada para el control de la regeneración, y se sustrae de la capacidad residual actual. Si un depósito 6a, 6b está agotado, el equipo de control 13 electrónico saca el depósito 6a, 6b agotado de la red y lo somete a una regeneración; el otro depósito 6a, 6b puede asumir mientras el suministro de agua blanda. Para la regeneración se acciona automáticamente una válvula de regeneración 14 con un servomotor 15 mediante el equipo de control 13 electrónico, con lo cual fluye una solución de agente regenerador (preferentemente salmuera) 16 desde un reciente de reserva 17 a través del depósito 6a, 6b agotado.
En una variante del procedimiento representado puede estar previsto recurrir, para la determinación de la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar, a valores promediados de LFblanda y LFmezclada. Para ello se efectúan normalmente un gran número de mediciones individuales, por ejemplo N=8 mediciones, y en cada caso se calcula el promedio, cf. la siguiente tabla 1 (datos en cada caso en pS/cm):
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Tabla 1
Ni
1 2 3 4 5 6 7 8 Promedio
LFblanda
660 665 690 655 660 640 610 665 656
LFmezclada
645 635 655 640 580 640 650 650 637
El cálculo del promedio evita, sobre todo, reajustes individuales sin sentido, en este caso, por ejemplo, en las mediciones n.° 5 (con evidentemente demasiada poca LFmezclada) y n.° 7 (donde LFmezclada se midió mayor que LFblanda, lo que es físicamente inverosímil). Un reajuste de la posición de regulación del equipo de mezclado 19 se realiza aquí, en cada caso, después de que se hayan efectuado (en este caso) N=8 mediciones individuales y el cálculo del promedio se realiza con estas mediciones individuales, sobre la base de los valores medios obtenidos. Obsérvese que las mediciones individuales pueden distribuirse uniformemente a lo largo del periodo entre dos reajustes, o también pueden realizarse agrupadas, en particular todas poco antes de que transcurra el periodo entre dos reajustes.
Además, es posible rechazar valores individuales de un grupo de valores para el cálculo del promedio, por ejemplo en el ejemplo anterior en cada caso el valor de medición máximo y el mínimo de cada grupo de N=8 mediciones individuales, cf. tabla 2 con las correspondientes anulaciones (datos de nuevo en pS/cm). De este modo puede mejorarse por regla general adicionalmente la calidad del promediado.
Tabla 2
Ni
1 2 3 4 5 6 7 8 Promedio
LFblanda
660 665 655 660 640 665 658
LFmezclada
645 635 640 640 650 650 643
En la figura 2 está representada una forma constructiva alternativa de una instalación de ablandamiento de agua 1’ de acuerdo con la invención. Se explican solamente las diferencias esenciales en comparación con la forma constructiva anterior.
En esta instalación de ablandamiento de agua 1’ solo hay un caudalímetro 3 en la corriente de agua sin tratar Vsin tratar que entra todavía sin dividir. La válvula de mezclado 11 está provista en este caso de un sensor 11a adicional, con el que puede leerse la posición de regulación de la válvula de mezclado 11, medida en este caso como longitud desplegada de un pasador de bloque. En el equipo de control 13 está depositada, para ello, por ejemplo la siguiente tabla 3:
Tabla 3
Longitud desplegada
Asub1 Asub2
0 mm
0,25 0,75
1 mm
0,30 0,70
2 mm
0,40 0,60
3 mm
0,55 0,45
4 mm
0,75 0,25
5 mm
1 0
El pasador de bloqueo puede desplegarse en este caso entre 0 mm y 5 mm. Con el pasador de bloqueo totalmente replegado (posición 0 mm) se establece la mayor segunda subcorriente Vsub2 posible del 75 % en la corriente de agua mezclada Vmezclada. La segunda subcorriente Vsub2 puede bloquearse completamente desplegando por completo el pasador de bloqueo (posición 5 mm); en este caso se pone a disposición en la salida 12 agua blanda.
A partir de la posición del pasador de bloqueo puede determinarse entonces en cualquier momento la división de los porcentajes Asub1, Asub2. Los porcentajes Asub1, Asub2 en relación con posiciones expresamente indicadas en la tabla pueden leerse directamente de la tabla 3, y en relación con posiciones del pasador de bloqueo entre los puntos indicados en la tabla se determinan los porcentajes Asub1, Asub2 mediante interpolación lineal. Así, por ejemplo, una longitud desplegada de 1,5 mm corresponde a un porcentaje Asub1 del 35 %, o un porcentaje Asub1 del 60 % corresponde a una longitud desplegada de 3,25 mm.
En esta forma de realización, para el control de mezclado no es necesario ningún caudalímetro. Con el caudalímetro 3 se hace un seguimiento (junto con el porcentaje Asub1 actual correspondiente, en caso de una respectiva extracción de agua, a la primera subcorriente Vsub1 y la dureza del agua sin tratar Hsin tratar’ actual) en este caso únicamente de la cantidad de agua absoluta que se ha tratado desde una última regeneración del dispositivo de ablandamiento 4, para poder activar puntualmente la siguiente regeneración.
La figura 3 ofrece, ilustrado en un diagrama, el desarrollo del procedimiento de acuerdo con la invención, tal como se desarrolla por ejemplo en la instalación de ablandamiento de agua de la figura 1.
La instalación de ablandamiento de agua pone a disposición 100, durante el funcionamiento normal, de manera
continua agua mezclada, estando predefinidos los porcentajes Asubi de agua ablandada (primera subcorriente) y Asub2 de agua no ablandada (segunda subcorriente) en el agua mezclada, a los que se ajusta el equipo de mezclado automático, por ejemplo mediante un cálculo precedente (véase la etapa 112) o una programación convencional para el inicio del procedimiento de acuerdo con la invención. Con estos porcentajes se obtiene al menos 5 aproximadamente un valor teórico SW predefinido como dureza del agua mezclada Hmezclada.
Normalmente, una vez transcurrido un determinado periodo desde el inicio del procedimiento o desde la última vez que se recalcularon los porcentajes Asub1, Asub2 (véase la etapa 112), por ejemplo una vez transcurridos 10 minutos, se realiza una medición 102 de la conductividad del agua blanda LFblanda actual, de la conductividad del agua 10 mezclada LFmezclada actual y en este caso también de los porcentajes Asub1, Asub2 actuales. Alternativamente, también pueden realizarse varias mediciones 104 de estos valores, en particular distribuidas a lo largo de dicho determinado periodo, y a continuación se efectúa un cálculo del promedio 106. Obsérvese que los porcentajes Asub1, Asub2 también pueden determinarse sin mediciones de caudal a partir de la posición de regulación del equipo de mezclado automático.
15
Con estos valores o valores promediados, evaluando tanto LFblanda como LFmezclada, medidas en el área de agua blanda y en el área de agua mezclada con sensores, se calcula 108 la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar actual. A partir de esta conductividad del agua sin tratar LFsin tratar se determina 110 entonces la dureza del agua sin tratar Hsin tratar para fines de control de mezclado. Adicionalmente puede realizarse ahora también el cálculo de una 20 dureza del agua sin tratar Hsin tratar’ para fines de control de la regeneración.
Con la dureza del agua sin tratar Hsin tratar se determinan 112 de nuevo los porcentajes teóricos de las subcorrientes en el agua mezclada, para obtener una dureza del agua mezcla Hmezclada conforme al valor teórico SW predefinido. Entonces se sigue proporcionando agua mezclada 100, ajustándose o regulándose ahora los porcentajes Asub1, Asub2 25 de las subcorrientes a los valores teóricos recién obtenidos. Una vez transcurrido dicho determinado periodo se repiten las mediciones 102, 104, y así sucesivamente.

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de ablandamiento de agua (1; 1’) con un equipo de mezclado (19) automático, en donde se divide una corriente de agua sin tratar entrante Vsin tratar en
    - una primera subcorriente Vsub1, que se ablanda, y
    - una segunda subcorriente Vsub2, que no se ablanda,
    y se unen las dos subcorrientes Vsub1, Vsub2 en una corriente de agua mezclada Vmezclada,
    en donde se ajustan los porcentajes de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada por el equipo de mezclado (19) automático de tal modo que se obtiene una dureza deseada SW en la corriente de agua mezclada Vmezclada (100), calculándose (112) los porcentajes que han de ajustarse de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 a partir de la dureza del agua sin tratar Hsin tratar y de la dureza del agua ablandada Hblanda, y en donde la dureza del agua sin tratar Hsin tratar se deduce (110) a partir de la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar por medio de una curva característica de calibración o una función de calibración, caracterizado por que
    los porcentajes que han de ajustarse de las dos subcorrientes Asubi, ASub2 se calculan de acuerdo con
    A
    HL
    ■H
    H -H
    -í -^¡n tratar í ^blai
    en donde se establece que Hmezclada=SW, y Asub2=1-Asub1; por que la conductividad del agua ablandada LFblanda se mide con un sensor de conductividad (9a) en la primera subcorriente ablandada Vsub1 y la conductividad del agua mezclada LFmezclada se mide con un sensor de conductividad (9b) en la corriente de agua mezclada Vmezclada, y se determinan (102, 104, 106) los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada,
    en donde los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 en la corriente de agua mezclada Vmezclada se determinan por medio de dos caudalímetros (3a, 3b) o se determinan a través de una posición de regulación del equipo de mezclado (19) automático, que presenta un sensor (11a) para determinar la posición de regulación, y por que la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar se calcula (108) a partir de la conductividad medida del agua blanda LFblanda, la conductividad medida del agua mezclada LFmezclada y los porcentajes determinados de las subcorrientes Asub1, Asub2 de acuerdo con
    imagen1
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que para la determinación de los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 está dispuesto un primer caudalímetro (3a) en la primera subcorriente Vsub1 y está dispuesto un segundo caudalímetro (3b) en la corriente de agua mezclada Vmezclada.
  3. 3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la conductividad LFblanda medida por el sensor de conductividad (9a) en la primera subcorriente ablandada Vsub1 y la conductividad LFmezclada medida por el sensor de conductividad (9b) en la corriente de agua mezclada Vmezclada se promedian (106) a lo largo de un periodo de promediado T o entre un número N de mediciones individuales, y los valores promediados de LFblanda y LFmezclada se usan (1 08) para calcular LFsin tratar.
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que, durante el periodo de promediado T o entre el número N de mediciones individuales, los porcentajes de las subcorrientes Asub1, Asub2 no se cambian mediante el equipo de mezclado (19) automático.
  5. 5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que también los porcentajes de las dos subcorrientes Asub1, Asub2 se promedian a lo largo del periodo de promediado T o entre un número N de determinaciones individuales, y los valores promediados de Asub1 y Asub2 se usan para calcular LFsin tratar.
  6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el periodo de promediado T abarca al menos 2 minutos, preferentemente al menos 10 minutos o el número N de mediciones individuales o determinaciones individuales asciende a al menos 100, preferentemente a al menos 1000.
  7. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado por que una parte de los valores que entran dentro de un periodo de promediado T o que pertenecen a un número N de mediciones individuales o determinaciones individuales se ignoran para la determinación del valor promediado de LFblanda y/o LFmezclada y/o los porcentajes Asub1, Asub2,
    y por que los valores ignorados
    - se sitúan fuera de un intervalo de valores predefinido, o
    - pertenecen a un porcentaje relativo predefinido de valores máximos o mínimos en el periodo de promediado
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    T o dentro de las N mediciones individuales o determinaciones individuales.
  8. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, a intervalos regulares, preferentemente al menos cada 10 minutos, especialmente preferentemente al menos cada 2 minutos, de manera automática
    - se calcula (108) de nuevo la conductividad del agua sin tratar LFsin tratar a partir de valores actuales de
    LFblanda, LFmezclada, Asub1 y Asub2,
    - se deduce (110) de nuevo, a partir de la misma, la dureza del agua sin tratar Hsin tratar,
    - se calculan (112) de nuevo, con ello, los porcentajes que han de ajustarse de las subcorrientes Asub1, Asub2,
    - y se reajusta (100) de manera correspondiente la posición de regulación del equipo de mezclado (19) automático.
  9. 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la dureza de la primera subcorriente ablandada Hblanda se establece en Hblanda=0 0dH.
  10. 10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que
    una dureza del agua sin tratar Hsin tratar’, que se usa para controlar una operación de regeneración de un dispositivo de ablandamiento (4) de la instalación de ablandamiento de agua (1; 1’), se deduce por medio de una primera función de calibración K1 a partir de la conductividad calculada LFsin tratar del agua sin tratar,
    y por que la dureza del agua sin tratar Hsin tratar, que se usa para controlar el equipo de mezclado (19) automático, se deduce por medio de una segunda función de calibración K2 a partir de la conductividad calculada LFsin tratar del agua sin tratar.
  11. 11. Instalación de ablandamiento de agua (1; 1’) con un equipo de mezclado (19) automático, con un sensor de conductividad (9a) en un área de agua blanda y un sensor de conductividad (9b) en un área de agua mezclada, además con dos caudalímetros (3a, 3b) para determinar porcentajes de subcorrientes Asub1, Asub2 en una corriente de agua mezclada Vmezclada o con un sensor (11a) para determinar la posición de regulación del equipo de mezclado (19) automático, y con un equipo de control (13) electrónico con una memoria (18), en la que está depositada toda la información necesaria para las funciones de control y regulación de la instalación de ablandamiento de agua (1), configurada para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10.
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