ES2956665T3 - Sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado - Google Patents

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ES2956665T3 ES16847013T ES16847013T ES2956665T3 ES 2956665 T3 ES2956665 T3 ES 2956665T3 ES 16847013 T ES16847013 T ES 16847013T ES 16847013 T ES16847013 T ES 16847013T ES 2956665 T3 ES2956665 T3 ES 2956665T3
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Abstract

La presente divulgación se refiere a un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado que incluye un regulador que disminuye la presión del servicio público que fluye a través del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado mientras produce energía eléctrica como resultado de la regulación de la presión. Además, el sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado incluye un medidor electrónico de servicios públicos que monitorea una cantidad (por ejemplo, volumen) de servicio público que fluye a través del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado y hacia un consumidor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado
Antecedentes
El objeto descrito en la presente memoria se refiere a un sistema de suministro de servicios públicos y, específicamente, a un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado.
Los proveedores de servicios públicos colocan contadores de servicios públicos en varias ubicaciones para monitorizar el uso de un servicio público suministrado (p. ej., gas y/o agua), permitiendo de este modo una facturación adecuada de los servicios públicos suministrados. Por ejemplo, un proveedor de servicios públicos puede activar un contador de servicios públicos al inicio del servicio público y obtener o recibir periódicamente las lecturas del contador de servicios públicos durante el servicio. En consecuencia, el contador de servicios públicos puede transmitir información de consumo al proveedor de servicios públicos a través de transmisiones inalámbricas y/o por cable.
La presión de los servicios públicos suministrados por el proveedor de servicios es típicamente bastante alta. En consecuencia, se puede colocar un regulador de presión corriente arriba de un contador de servicios públicos para que la presión del servicio público se reduzca a un nivel que permita al contador de servicios públicos medir con precisión una cantidad del servicio público que fluye a un consumidor. Además, un regulador puede reducir la presión del servicio público a un nivel adecuado para el consumo (p. ej., en o por debajo de las especificaciones de consumo de flujo). A medida que la tecnología ha mejorado, se han utilizado contadores electrónicos de servicios públicos (p. ej., avanzados) para medir y para transmitir datos de consumo desde un contador de servicios públicos a un proveedor de servicios públicos (p. ej., a través de comunicaciones inalámbricas o por cable). Sin embargo, tales contadores electrónicos, aunque son cómodos, pueden utilizar energía externa para funcionar. En algunos casos, los contadores de servicios públicos pueden no colocarse próximos a una fuente de energía. De forma adicional, la utilización de baterías como fuente de energía puede no ser deseable porque puede realizarse un reemplazo regular de las baterías para mantener un funcionamiento constante del contador de servicios públicos.
US494.097.6 A describe un contador de agua que comprende un generador termoeléctrico para convertir un diferencial de temperatura en electricidad. El diferencial de temperatura se basa en la temperatura en el registro del contador que está sometido a variaciones de temperatura diurnas exteriores, creando así el diferencial de temperatura necesario para el efecto Seebeck termoeléctrico.
WO201.107.262.5 A1 describe un sistema contador de agua con dos contadores para agua fría y agua caliente respectivamente, por lo que un generador termoeléctrico puede usar el diferencial de temperatura entre agua caliente y la temperatura ambiente para producir electricidad.
Breve descripción
Un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado según la invención se define en la reivindicación 1.
Un método de captación de energía con un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado según la invención se define en la reivindicación 10.
Breve descripción de las figuras
Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a la Figura 13. Otras figuras y pasajes correspondientes se refieren a ejemplos que no entran en el alcance de la presente invención:
la Fig. 1 es un diagrama de bloques de un sistema de generación, transmisión y distribución de servicios públicos, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra componentes de un contador de servicios públicos de la Fig. 1, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 3 ilustra una realización de un proceso general que puede utilizar un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 4 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 5 ilustra un diagrama de bloques del sistema de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3 que tiene el contador de servicios públicos corriente arriba del regulador; según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 6 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3 donde un regulador y un contador de servicios públicos están integrados en un solo componente, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 7 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3 que incluye un dispositivo de almacenamiento de energía, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 8 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3 que incluye un sensor de presión, un procesador y un ajustador, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 9 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 8 donde el procesador está acoplado al contador de servicios públicos, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 10 ilustra un diagrama de bloques del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 8 que incluye un sensor adicional, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 11 ilustra un diagrama de bloques del regulador de la Fig. 4, donde un captador de energía del regulador está configurado para convertir directamente una presión del servicio público en energía eléctrica, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 12 ilustra un diagrama de bloques del regulador de la Fig. 4, donde un captador de energía está configurado para convertir una presión del servicio público en una forma intermedia de energía y posteriormente convertir la forma intermedia de energía en energía eléctrica, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención;
la Fig. 13 ilustra un diagrama de bloques del regulador de la Fig. 4, donde el captador de energía incluye un dispositivo termoeléctrico y una tubería de calor, según la presente invención; y
la Fig. 14 ilustra una realización de un diagrama de flujo para un método que va a realizarse mediante el sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la Fig. 3, según un aspecto que no entra en el alcance de la presente invención.
Descripción detallada
Los proveedores de servicios públicos pueden suministrar un servicio público a los consumidores a través de varias tuberías, cables y/u otras redes de transmisión. Como se utiliza en la presente memoria, un servicio público puede incluir gas natural, agua, un fluido o similares. Para determinar una cantidad de un servicio público dado que utiliza un consumidor, puede instalarse un contador para que el proveedor de servicios pueda monitorizar el consumo del servicio público. Por ejemplo, los contadores de servicios públicos pueden ubicarse a lo largo de una tubería de suministro y cerca de una estructura (p. ej., edificio comercial o residencial) donde se puede consumir el servicio público. Por lo tanto, un proveedor de servicios puede monitorizar cuánta cantidad de servicio fluye desde la tubería de suministro a la estructura y cargar al consumidor en consecuencia (p. ej., un precio por unidad de una cantidad medida).
Puede disponerse un regulador corriente arriba del contador de servicios públicos a lo largo de la línea de suministro de manera que la presión del servicio público que fluye a través del contador de servicios públicos pueda estar en un nivel adecuado. Por ejemplo, las líneas de suministro pueden incluir el servicio público a presiones relativamente altas para que el servicio público en la línea de suministro pueda suministrarse a varios consumidores ubicados a una distancia o en un área relativamente grande. En ciertos casos, la presión del servicio público en la línea de suministro puede ser demasiado alta para que el contador de servicios públicos la reciba (p. ej., un contador de servicios públicos puede estar capacitado para recibir un servicio público hasta una presión umbral). Por lo tanto, el regulador puede permitir que el contador de servicios públicos reciba el servicio público suministrado a una presión adecuada y también permitir que el contador de servicios públicos monitorice con precisión el consumo del servicio público. En otras realizaciones, el regulador puede estar dispuesto corriente abajo del contador de servicios públicos, tal como en los casos en los que puede ser deseable que el contador de servicios públicos funcione a una presión de entrada más alta.
A medida que la tecnología ha avanzado, los contadores de servicios públicos han aumentado en complejidad. Por ejemplo, los contadores de servicios públicos pueden configurarse para monitorizar una cantidad de consumo de servicios públicos (p. ej., gas natural o agua) y transmitir de forma inalámbrica una señal al proveedor de servicios. Por lo tanto, el proveedor de servicios puede monitorizar una cantidad del servicio público consumida a distancia, eliminando de este modo las lecturas físicas del contador de servicios públicos. Sin embargo, tales contadores avanzados de servicios públicos (p. ej., contadores electrónicos de servicios públicos) pueden ser alimentados por una fuente de alimentación externa. En algunos casos, los contadores avanzados de servicios públicos (p. ej., contadores electrónicos de servicios públicos) pueden ser alimentados por una batería u otra fuente de energía ubicada próxima al contador. Ahora se reconoce que tales suministros de energía externos pueden no ser deseables ya que el proveedor de servicios puede tener que hacer viajes rutinarios de mantenimiento para reemplazar la fuente de alimentación (p. ej., baterías) para asegurar que el contador tenga un suministro constante de electricidad. Cuando el contador tiene un suministro constante de energía eléctrica, el proveedor de servicios puede recibir señales constantes, actualizadas con respecto al consumo de servicios públicos por el consumidor en una ubicación dada.
Ahora se reconoce que puede ser deseable incorporar un captador de energía en el regulador para generar energía como resultado de la regulación de la presión del servicio público. Por ejemplo, la energía generada puede utilizarse para alimentar un contador avanzado de servicios públicos (p. ej., un contador electrónico de servicios públicos) y eliminar el uso de una fuente de alimentación externa. Según las realizaciones de la presente descripción, se puede incorporar un captador de energía (p. ej., integrado) en el regulador para generar energía utilizando una energía potencial del servicio público en la línea de suministro. En otras realizaciones, el captador de energía puede estar separado del regulador. En cualquier caso, el regulador puede disminuir una presión del servicio público desde una presión de servicio público a una presión intermedia mientras se produce simultáneamente energía eléctrica. En algunos casos, la presión intermedia puede ser adecuada para que el contador avanzado de servicios públicos (p. ej., en o por debajo de un límite de presión predeterminado del contador de servicios públicos) la reciba. Además, el contador avanzado de servicios públicos puede disminuir la presión del servicio público desde la presión intermedia hasta una presión de consumo.
A modo de introducción, la Fig. 1 describe un sistema 10 de distribución y medición de servicios públicos. Más específicamente, el sistema 10 de distribución y medición de servicios públicos distribuye un servicio público (p. ej., gas natural o agua) a varios consumidores 12 de un proveedor 14 de servicios y monitoriza el uso de servicios públicos por parte de los consumidores 12 a través de contadores 16 de servicios públicos. Como se ilustra, el proveedor 14 de servicios distribuye servicios públicos a los diversos consumidores 12 a través de una red 18 de distribución. Por ejemplo, cuando el proveedor 14 de servicios proporciona gas natural, la red 18 de distribución puede ser un sistema de tuberías de gas.
Como se ha descrito anteriormente, los contadores 16 de servicios públicos monitorizan el uso de servicios públicos de los diversos consumidores 12, que pueden incluir consumidores comerciales y/o residenciales. Como se ilustra, cada uso del consumidor puede ser monitorizado por un contador 16 de servicios públicos separado. En algunas realizaciones, los contadores 16 de servicios públicos pueden ser un contador de diafragma, un contador giratorio, un contador de turbina, un contador con placa de orificio tarado, un contador de flujo ultrasónico, un contador coriolis o cualquier otro contador adecuado para medir una cantidad de flujo de servicio público. De forma adicional o alternativa, los contadores 16 de servicios públicos pueden ser un contador electrónico de servicios públicos (p. ej., un contador avanzado de servicios públicos) tal como un medidor de flujo DigitalFlow™ CTF868, un medidor de flujo DigitalFlow™ GM868, un medidor de flujo DigitalFlow™ GC868, un medidor de flujo DigitalFlow™ XGF868, un medidor de flujo PanaFlow™ Z3 y/o un medidor de flujo Sentinel comercializados por General Electric Company de Schenectady, Nueva York, y contadores tales como contadores DVC también fabricados por General Electric Company de Schenectady, Nueva York. Más específicamente, cada contador 16 de servicios públicos puede recopilar datos que caractericen el uso del servicio público del consumidor, tal como una demanda máxima del servicio público, una demanda mínima del servicio público, una longitud de intervalo de demanda, calendarios de Time Of Use (Tiempos de uso - TOU), información de estado y similares. En algunas realizaciones, los datos recopilados por el contador 16 de servicios públicos pueden comunicarse al proveedor 14 de servicios a través de una red 20 de comunicación. En algunas realizaciones, la red 20 de comunicación puede ser un sistema inalámbrico que transmita señales inalámbricas al proveedor 14 de servicios desde el contador 16 de servicios públicos, y viceversa.
Como ejemplo no limitativo, un contador 16 de servicios públicos puede comunicar los datos recopilados (p. ej., datos de uso del servicio público) al sistema 22 de facturación del proveedor de servicios. En algunas realizaciones, los datos de uso de servicios públicos pueden incluir el uso total de servicio público y el servicio público máximo requerido para permitir que el proveedor 14 de servicios facture al consumidor 12. En consecuencia, el sistema 22 de facturación puede incluirse en uno o más dispositivos informáticos, tal como una estación de trabajo, un dispositivo móvil o un ordenador de sobremesa. De forma adicional, la red 20 de comunicación puede ser por cable, inalámbrica o ambas. Por ejemplo, un contador 16 de servicios públicos puede comunicarse de forma inalámbrica con un lector de contador de mano o comunicarse a través de una red inteligente. En algunas realizaciones, la red 20 de comunicación puede incluir una Advanced Metering Infrastructure (Infraestructura de medición avanzada - AMI) que permita la comunicación bidireccional entre el proveedor 14 de servicios y los contadores 16 de servicios públicos. Por ejemplo, esto puede permitir que el proveedor 14 de servicios programe la desconexión o conexión de servicios, la Automatic Meter Reading (Lectura del contador automática - AMR), la transmisión de actualizaciones del firmware del contador de servicios públicos y similares.
En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede incluir una funcionalidad de medición avanzada, comunicaciones y/o procesamiento de señales por mediación del procesador. La funcionalidad de medición avanzada, las comunicaciones y/o el procesamiento de señales por mediación del procesador pueden incluir una funcionalidad tal como la medición electrónica (p. ej., recibir señales de sensores electrónicos en el contador 16 de servicios públicos), la detección de flujo (p. ej., medir una cantidad de flujo basada en las señales recibidas de los sensores en el contador 16 de servicios públicos), la medición del flujo de volumen (p. ej., medir una cantidad de volumen que fluye a través del contador 16 de servicios públicos mediante el uso de sensores en el contador 16 de servicios públicos), la conversión de volumen (p. ej., convertir un flujo de servicios públicos a un volumen total consumido usando condiciones de base), autodiagnósticos (p. ej., el contador 16 de servicios públicos determina si la medición es válida o evalúa de forma predictiva la probabilidad de un evento del servicio), la pantalla electrónica, la corrección de la medición (p. ej., indicando temperaturas, presiones y/o mediciones de flujo anómalas), la comunicación con el proveedor 14 de servicios (p. ej., a través de la lectura automática del contador), otra forma de procesamiento de señales, o cualquier combinación de los mismos. El inicio de las comunicaciones y/o el procesamiento de señales por mediación del procesador puede ocurrir mediante la interacción manual con el contador 16 de servicios públicos o el inicio puede ocurrir automáticamente (p. ej., mediante lectura automática del contador).
De forma adicional, el contador 16 de servicios públicos puede configurarse para medir una cantidad de servicios públicos que se proporcione en última instancia al consumidor 12. Por ejemplo, el contador 16 de servicios públicos puede ajustarse (p. ej., a través de un accionador) para controlar una cantidad del servicio público suministrado al consumidor 12. En ciertas realizaciones, la medición del servicio público a través del contador 16 de servicios públicos también puede utilizar electricidad.
Como se ha descrito anteriormente, para facilitar las comunicaciones y/o procesamiento de señales por mediación del procesador, el contador 16 de servicios públicos puede incluir un firmware 24. Como se ilustra en la Fig. 2, el firmware 24 puede almacenarse en la memoria 26 del contador 16 de servicios públicos. De forma adicional, para facilitar las funciones del contador 16 de servicios públicos, el contador 16 de servicios públicos puede incluir un sistema 28 de comunicación (p. ej., una tarjeta de comunicaciones), uno o más procesadores 30, entradas de contador/componentes 32 de filtrado, una pantalla 34 y una interfaz 35 de entrada de usuario. En ciertas realizaciones, las señales electrónicas recibidas en el contador 16 de servicios públicos pueden filtrarse, amplificarse, digitalizarse o similares. Por ejemplo, el contador 16 de servicios públicos puede incluir las entradas de contador y los componentes 32 de filtro, que pueden realizar tales manipulaciones sobre mediciones recibidas de diversos sensores electrónicos 36, tales como sensores de flujo y/o sensores de presión (p. ej., sensores electrónicos y/o sensores mecánicos) incluidos en el contador 16 de servicios públicos. Las entradas de contador y los componentes 32 de filtro pueden incluir un procesador separado, un circuito integrado específico de aplicación (p. ej., ASIC) u otro dispositivo informático para realizar tales manipulaciones. Además, ya sea antes o después de la manipulación, las señales electrónicas pueden guardarse en la memoria 26 del contador 16 de servicios públicos y/o enviarse al proveedor 14 de servicios para facturar al consumidor 12.
Como se muestra en la realización ilustrada de la Fig. 2, la memoria 26 puede incluirse en el procesador 30. En otras realizaciones, la memoria 26 puede estar separada del procesador 30 e incluirse como otro componente del contador 16 de servicios públicos. De forma adicional o alternativa, puede incluirse un segundo dispositivo 37 de memoria para almacenar señales relacionadas con mediciones del flujo y/o volumen del servicio público (p. ej., manipuladas o no manipuladas). En cualquier caso, el contador 16 de servicios públicos incluye una pluralidad de componentes que funcionan utilizando electricidad y, por lo tanto, pueden utilizar una fuente de alimentación para funcionar.
Como se muestra en el ejemplo ilustrado de la Fig. 2, las entradas del contador y los componentes 32 de filtro están acoplados operativamente al procesador 30 para comunicar los datos recopilados al procesador 30. Más específicamente, el procesador 30 puede realizar diversas funciones de monitorización y/o control. Por ejemplo, el procesador 30 puede ajustar un regulador de presión, una válvula incluida en el contador 16 de servicios públicos y/u otro dispositivo configurado para regular una presión del servicio público suministrado al consumidor 12 para que la presión cumpla con cualquier norma o regulación que rija los niveles de presión de consumo (p. ej., especificaciones de consumo de flujo). Para facilitar estas diversas funciones, el procesador 30 también puede acoplarse operativamente a la memoria 26 que almacena contenido, datos, instrucciones o similares. Por ejemplo, la memoria 26 puede ser un medio tangible no transitorio que puede almacenar datos (p. ej., datos de uso de servicios públicos) transmitidos a/desde el contador 16 de servicios públicos, así como instrucciones (p. ej., firmware 24) que permitan que el procesador 30 ejecute las etapas asociadas con el funcionamiento del contador 16 de servicios públicos. En algunas realizaciones, el firmware 24 puede almacenarse en una memoria flash actualizable, aunque la memoria 26 puede incluir memoria de solo lectura (ROM) adicional. En consecuencia, la memoria 26 puede incluir memoria no volátil (p. ej., una parte actualizable, ROM, discos duros o cinta magnética) así como una memoria volátil (p. ej., memoria de acceso aleatorio).
De forma adicional, la pantalla 34 y la interfaz 35 de entrada de usuario permiten a un usuario (p. ej., el consumidor 12 o el proveedor 14 de servicios) interactuar directamente (p. ej., manualmente) con el contador 16 de servicios públicos. Por ejemplo, la pantalla 34 puede comunicar información al usuario mostrando información tal como uso de servicios públicos, uso instantáneo de servicios públicos, mensajes de error, estado del contador y similares. En consecuencia, la pantalla 34 puede ser una pantalla de diodos emisores de luz (LED), una pantalla de cristal líquido (LCD) o similares. La interfaz 35 de entrada de usuario puede recibir entradas de usuario. Por ejemplo, la interfaz 35 de entrada de usuario puede permitir al usuario configurar el contador 16, seleccionar diferente información para mostrar, y similares. En consecuencia, la interfaz 35 de entrada de usuario puede incluir un teclado, una palanca de mando, una pantalla táctil, un dispositivo de entrada de datos (p. ej., un lector de CD o un puerto USB), o similares.
En algunas realizaciones, la interfaz 35 de entrada de usuario puede configurarse para comunicar de forma inalámbrica esta información mostrada y/o introducida en la interfaz 35 de entrada de usuario al proveedor 14 de servicios públicos a través de la red 20 de comunicación.
En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede interactuar con la red 20 de comunicación a través de la tarjeta 28 de comunicación. En otras palabras, la tarjeta 28 de comunicación permite que el contador 16 de servicios públicos se comunique con el proveedor 14 de servicios u otras entidades (p. ej., entidades reguladoras). Como se ha descrito anteriormente, la red 20 de comunicación puede permitir la comunicación bidireccional entre el contador 16 de servicios públicos y el proveedor 14 de servicios. En otras palabras, además de transmitir datos, tales como datos de uso de servicios públicos, desde el contador 16 de servicios públicos al proveedor 14 de servicios, la tarjeta 28 de comunicación puede recibir datos, tales como actualizaciones 38 del firmware por parte del proveedor 14 de servicios. Para facilitar la comunicación con el proveedor 14 de servicios, la tarjeta 28 de comunicación puede compartir el procesador 30 y la memoria 26. De forma adicional o alternativa, la tarjeta 28 de comunicación puede incluir un procesador 40 y/o memoria 42 dedicados.
Como se ha explicado anteriormente, los contadores 16 de servicios públicos incluyen componentes electrónicos (p. ej., el firmware 24, la memoria 26, el sistema 28 de comunicación, el procesador 30, las entradas de contador y los componentes 32 de filtro, la pantalla 34 y/o la interfaz 35 de entrada de usuario) que pueden funcionar usando energía eléctrica. Tradicionalmente, las fuentes de alimentación separadas y/o externas (p. ej., baterías o conductores flexibles eléctricos) se han utilizado para proporcionar electricidad a los contadores 16 de servicios públicos de manera que el contador 16 de servicios públicos pudiera monitorizar el uso de servicios públicos (p. ej., consumo) y/o medir el servicio público, así como comunicar datos al proveedor 14 de servicios. Sin embargo, tales fuentes de alimentación externas pueden no ser deseables porque pueden realizarse viajes de mantenimiento periódicos para determinar si la fuente de alimentación externa está proporcionando suficiente energía eléctrica al contador 16 de servicios públicos y/o si el contador 16 de servicios públicos funciona correctamente. Por lo tanto, ahora se reconoce que la energía (p. ej., energía eléctrica) puede generarse (p. ej., captarse) como resultado o subproducto de regular una presión del servicio público que fluye a través del contador 16 de servicios públicos. En consecuencia, esta energía resultante puede proporcionarse al contador 16 de servicios públicos de manera que los componentes electrónicos puedan recibir un suministro suficiente de energía eléctrica. En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede incluirse en un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado, que también puede incluir un regulador.
La Fig. 3 ilustra un ejemplo de un proceso general 50 que puede utilizar el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Por ejemplo, el proveedor 14 de servicios puede obtener un suministro de un servicio público (p. ej., gas natural o agua) de una planta de procesamiento y/u otra fuente (p. ej., una formación subterránea). El proveedor 14 de servicios puede entonces transferir el servicio público (p. ej., gas natural o agua) a un recipiente 54 de almacenamiento (p. ej., un tanque u otro dispositivo de almacenamiento). El recipiente 54 de almacenamiento puede recibir el servicio público (p. ej., gas natural o agua) a través de una tubería 56 y mantener el servicio público (p. ej., gas natural o agua) hasta que el consumidor 12 realice una demanda de tal servicio público (p. ej., gas natural o agua). El servicio público puede fluir entonces a través de una tubería 58 de suministro y a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En ciertas realizaciones, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede captar electricidad y suministrar energía al contador 16 de servicios públicos como resultado de la regulación de una presión del servicio público. La regulación de la presión del servicio público puede ser deseable para garantizar que el servicio público se proporcione al consumidor 12 a un nivel adecuado para el consumo (p. ej., dentro de las especificaciones de consumo de flujo). Por ejemplo, el servicio público puede almacenarse en el recipiente 54 de almacenamiento a una primera presión 59, que puede ser relativamente alta en comparación con una presión que las normativas y/o especificaciones identifiquen como apropiada para el consumo. Por lo tanto, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado realiza una doble función tanto en la regulación de una presión del servicio público que fluye a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado como en la captación de energía como resultado de esta regulación.
De forma adicional, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede utilizar la electricidad captada (p. ej., energía eléctrica o potencia) para proporcionar información al proveedor 14 de servicios relacionada con el consumo de servicios públicos (p. ej., un flujo de servicio público a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado). Además, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede transmitir retroalimentación (p. ej., una señal inalámbrica) al proveedor 14 de servicios de manera que el proveedor 14 de servicios pueda monitorizar el consumo del servicio público de forma remota (p. ej., en una ubicación diferente a en la que se coloca el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado).
Al salir del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado, el servicio público puede fluir a través de una tubería 60 de consumo a una segunda presión 61 y hacia el consumidor 12 (p. ej., una casa, apartamento, oficina). En ciertas realizaciones, el consumidor 12 puede utilizar el servicio público como combustible en una amplia variedad de ámbitos. Por ejemplo, cuando el servicio público es gas natural, el consumidor 12 puede utilizar el gas como combustible para calentadores, estufas y hornos, secadores, calentadores de agua, incineradores, sistemas de fundición de vidrio, plantas de procesamiento de alimentos, calderas industriales, generadores eléctricos, entre muchos otros. En otras realizaciones, el servicio público puede utilizarse de cualquier manera adecuada.
Como se ha explicado anteriormente, un contador de servicios públicos tradicional usado para monitorizar el consumo de servicios públicos (p. ej., gas natural o agua) puede no alimentarse o puede alimentarse mediante una fuente de alimentación externa (p. ej., una batería o cable de alimentación por cable). Por el contrario, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede configurarse para captar energía de una presión relativamente alta (p. ej., la primera presión 59) del servicio público que entra al sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado, por ejemplo. Por lo tanto, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede generar energía eléctrica y potencia el contador 16 de servicios públicos, que puede incluirse en el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Por ejemplo, la Fig. 4 ilustra una realización del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado que no incluye una fuente de alimentación externa. Como se muestra en la realización ilustrada de la Fig. 4, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado incluye un regulador 70 y el contador 16 de servicios públicos como componentes separados. En ciertas realizaciones, el regulador 70 y el contador 16 de servicios públicos están situados en una carcasa 72 del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Como se muestra en la realización ilustrada, el regulador 70 está corriente arriba del contador 16 de servicios públicos en la carcasa 72. En consecuencia, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede recibir un flujo 73 de suministro del servicio público (p. ej., gas natural o agua a la primera presión 59) a través de un puerto 74 de entrada de la carcasa 72. El servicio público en el flujo 73 de suministro puede estar a la primera presión 59, que puede ser relativamente alta en comparación con los estándares y especificaciones de consumo (p. ej., especificaciones de consumo de flujo). En algunos casos, la alta presión 59 puede permitir que el proveedor 14 de servicios suministre simultáneamente el servicio público (p. ej., gas natural o agua) a numerosas ubicaciones a una distancia y/o en un área grande (p. ej., una mayor presión dirige el servicio público a un mayor número de ubicaciones porque el servicio público fluye desde alta presión a baja presión). Sin embargo, antes del consumidor 12 que recibe el servicio público, la presión del servicio público puede reducirse. Cabe señalar que, en otras realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede colocarse corriente arriba del regulador 70, tal como cuando es deseable suministrar el contador 16 de servicios públicos con el servicio público a una presión entrante relativamente alta. Esta configuración se explica con más detalle a continuación con referencia a la Fig. 5.
En ciertas realizaciones, el regulador 70 puede configurarse para reducir la primera presión 59 relativamente alta del servicio público de manera que la presión esté a un nivel adecuado para el consumo. Por ejemplo, el regulador 70 puede disminuir la presión del servicio público desde la primera presión 59 hasta una presión intermedia 76. En ciertas realizaciones, el regulador 70 puede monitorizar la presión intermedia 76 (p. ej., la presión del servicio público que sale del regulador 70) y realizar ajustes basados en el valor medido de la presión intermedia 76. En otras realizaciones, el regulador puede monitorizar una diferencia de presión entre la primera presión 59 y la presión intermedia 76 y realizar ajustes según los cambios en esta diferencia de presión. En cualquier caso, un flujo intermedio 77 del servicio público (p. ej., gas natural o agua) puede dirigirse desde el regulador 70 al contador 16 de servicios públicos. En consecuencia, el servicio público (p. ej., gas natural o agua) puede entrar en el contador 16 de servicios públicos a la presión intermedia 76. En ciertas realizaciones, la presión intermedia 76 puede ser una presión adecuada para que el contador 16 de servicios públicos monitorice con precisión el consumo de servicios públicos por parte del consumidor 12.
De forma adicional, el regulador 70 incluye un captador 75 de energía que puede utilizar la primera presión 59 relativamente alta del flujo 73 de suministro para crear energía eléctrica (p. ej., puede generarse energía mediante el uso del flujo 73 de suministro para girar un rotor de una turbina). En ciertos ejemplos que no entran en el alcance de la invención, el captador 75 de energía del regulador 70 puede captar energía a través de vibraciones (p. ej., un generador alimentado por vibración), fluctuaciones de presión (p. ej., una turbina), dinámica de flujo del servicio público, caídas de presión, fluctuaciones magnéticas y/o electromagnéticas (p. ej., un captador inductivo) o cualquier combinación de los mismos. Además, puede generarse energía (p. ej., captarse) como resultado de la disminución de la presión en la que incurre el servicio público a través del regulador 70. Por ejemplo, el captador 75 de energía puede generar energía como resultado de una presión dinámica del servicio público (p. ej., gas natural o agua) que fluye a través del regulador 70. Como se utiliza en la presente memoria, la presión dinámica puede ser una medida de energía cinética por unidad de volumen del servicio público (p. ej., gas natural o agua). Por lo tanto, el captador 75 de energía puede producir energía cinética como resultado de una caída de presión (y, en consecuencia, una disminución de la velocidad) que se produce en el regulador 70. En algunas realizaciones, el captador 75 de energía puede incluir un rotor que gira como resultado del flujo del servicio público a través del regulador 70. El captador 75 de energía se describe con más detalle en la presente memoria con referencia a las Figuras 10-12.
El captador de energía según la invención es un generador termoeléctrico y se describe con más detalle con referencia a la Figura 13.
El contador 16 de servicios públicos puede recibir energía del captador 75 de energía y, por lo tanto, el contador 16 de servicios públicos puede monitorizar una cantidad (p. ej., volumen) del servicio público (p. ej., gas natural o agua) que fluye a través del contador 16 de servicios públicos y hacia el consumidor 12. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede monitorizar una velocidad, velocidad de flujo, temperatura, presión y/u otra variable para determinar una cantidad (p. ej., volumen) del servicio público (p. ej., gas natural o agua) que fluye desde la tubería 58 de suministro hacia el consumidor 12 (p. ej., usando sensores electrónicos 36). En algunas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede transmitir una señal al proveedor 14 de servicios con respecto a cuánto servicio público fue consumido por el consumidor 12 para que el proveedor 14 de servicios pueda cobrar al consumidor 12 en proporción al consumo.
En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos también puede hacer que una presión del servicio público disminuya (p. ej., como resultado de las mediciones tomadas por el contador 16 de servicios públicos). Por lo tanto, el servicio público que sale del contador 16 de servicios públicos puede estar a una presión adecuada para su uso por parte del consumidor 12 (p. ej., la presión del servicio público que sale del contador 16 de servicios públicos puede ser igual o inferior a las especificaciones de consumo de flujo). El servicio público puede fluir hacia el consumidor 12 (p. ej., hacia un horno, calentador de agua y/u otro dispositivo que utilice el servicio público) a través de un paso 78 de flujo de consumo y salir del contador 16 de servicios públicos y/o del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado a través de un puerto 79 de salida. En algunas realizaciones, la salida del contador 16 de servicios públicos también puede servir como puerto 79 de salida del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede configurarse para reducir la presión del servicio público desde la presión intermedia 77 a la segunda presión 61. En consecuencia, el consumidor 12 puede recibir el servicio público a una presión adecuada, de manera que el consumidor 12 pueda utilizar el servicio público según desee (p. ej., para combustible).
En ciertas realizaciones, la energía generada (p. ej., captada) por el captador 75 de energía del regulador 70 puede suministrarse al contador 16 de servicios públicos, de manera que los componentes electrónicos del contador 16 de servicios públicos puedan funcionar. Por lo tanto, puede existir una conexión eléctrica 80 (p. ej., un conductor flexible eléctrico u otro dispositivo de acoplamiento eléctrico) entre el captador 75 de energía y el contador 16 de servicios públicos para proporcionar electricidad al contador 16 de servicios públicos. Sin embargo, en algunos casos puede ser deseable integrar el contador 16 de servicios públicos y el regulador 70 en un único componente de manera que la conexión eléctrica 80 entre el contador 16 de servicios públicos y el captador 75 de energía pueda acortarse o, en algunos casos, eliminarse.
Además, el contador 16 de servicios públicos puede incluir un regulador eléctrico 81 (p. ej., un regulador electrónico) que puede monitorizar y controlar una cantidad de energía suministrada al contador 16 de servicios públicos del captador 75 de energía. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el captador 75 de energía puede generar (p. ej., captar) una cantidad de energía que exceda una demanda del contador 16 de servicios públicos. En consecuencia, el regulador eléctrico 81 puede enviar solo la cantidad requerida de energía al contador 16 de servicios públicos para conservar la energía generada (p. ej., captada) por el captador 75 de energía. De forma adicional, cuando la demanda del contador 16 de servicios públicos excede la cantidad generada (p. ej., captada) por el captador 75 de energía, el regulador eléctrico 81 puede suministrar energía de reserva y/o energía de otra fuente (p. ej., un dispositivo de almacenamiento de energía) al contador 16 de servicios públicos. Cabe señalar que el regulador eléctrico 81 regula un suministro de energía al contador 16 de servicios públicos, y que esta regulación está separada de la regulación de presión realizada por el regulador 70.
Cabe señalar que, en otras realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede colocarse corriente arriba del regulador 70, tal como cuando es deseable suministrar el contador 16 de servicios públicos con el servicio público a una presión entrante relativamente alta. Por ejemplo, la Fig. 5 ilustra el sistema 52 de distribución de servicios públicos autoalimentado que tiene el regulador 70 dispuesto corriente abajo del contador 16 de servicios públicos en la carcasa 72. En consecuencia, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede recibir el flujo 73 de suministro del servicio público (p. ej., gas natural a la primera presión 59) a través del puerto 74 de entrada de la carcasa 72. El servicio público en el flujo 73 de suministro puede estar a la primera presión 59, que puede ser relativamente alta. El contador 16 de servicios públicos puede recibir el servicio público y monitorizar y/o medir una presión, caudal y/o volumen de flujo del servicio público a través del sistema 52 de distribución de servicios públicos autoalimentado. En ciertas realizaciones, el servicio público puede incurrir en una disminución de la presión a través del contador 16 de servicios públicos, de manera que el flujo intermedio 77 esté a la presión intermedia 76. Cuando el contador 16 de servicios públicos está corriente arriba del regulador 70, la presión 76 intermedia del servicio público en el flujo intermedio 77 puede ser mayor que la presión intermedia 76 cuando el contador 16 de servicios públicos está corriente abajo del regulador 70. Por lo tanto, el captador 75 de energía del regulador 70 todavía puede producir una cantidad suficiente de energía para alimentar el contador 16 de servicio. Cuando fluye a través del regulador 70, la presión del servicio público puede disminuir desde la presión intermedia 76 a la segunda presión 61, lo que puede ser adecuado para el consumo por parte del consumidor 12. De forma adicional, el servicio público puede entonces fluir hacia el consumidor a través del puerto 79 de salida y el paso 78 de flujo de consumo.
La Fig. 6 ilustra un ejemplo del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado donde el regulador 70, el captador 75 de energía y el contador 16 de servicios públicos están integrados en un único componente. Por ejemplo, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede incluir uno o más sensores electrónicos (p. ej., sensores de flujo y/o sensores de presión; entradas de contador/componentes de filtrado) que están configurados para monitorizar un flujo del servicio público (p. ej., gas natural o agua) a través del regulador 70 (p. ej., los sensores electrónicos 36). En ciertas realizaciones, los sensores electrónicos pueden ser transductores de presión o transductores de flujo que determinen la cantidad (p. ej., volumen) del servicio público transferido desde la tubería 58 de suministro (p. ej., el flujo de suministro) hasta el consumidor 12.
Sin embargo, cuando un flujo de servicio público a través del regulador 70 está ausente o es relativamente bajo, el captador 75 de energía puede no producir una cantidad sustancial de energía. Cuando no hay demanda del servicio público por parte del consumidor 12, el servicio público en la tubería 58 de suministro (p. ej., el flujo 73 de suministro) así como el servicio público en la tubería 60 de consumo (p. ej., el flujo 78 de consumo) pueden ser sustancialmente estáticos (p. ej., una velocidad de aproximadamente cero), de manera que el servicio público no fluya a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Más bien, el servicio público puede permanecer sustancialmente estacionario con respecto al sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En tales realizaciones, el captador 75 de energía puede no producir una cantidad sustancial de energía debido a la ausencia de una presión dinámica del servicio público. Como resultado, el suministro de electricidad proporcionado al contador 16 de servicios públicos puede disminuir, lo que eventualmente puede hacer que el proveedor 14 de servicios pierda la conexión con el contador 16 de servicios públicos, así como la capacidad de monitorizar el consumo del servicio público.
Para evitar un lapso de alimentación al contador 16 de servicios públicos, puede incluirse un dispositivo 90 de almacenamiento de energía en el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado, como se muestra en la Fig. 7. El dispositivo 90 de almacenamiento de energía puede estar configurado para recibir energía generada por el captador 75 de energía del regulador 70 y para almacenar esta energía hasta que la demande el contador 16 de servicios públicos. En ciertas realizaciones, el dispositivo 90 de almacenamiento de energía puede estar acoplado al captador de energía y al contador 16 de servicios públicos a través de conexiones eléctricas por cable (p. ej., conductores flexibles de energía) que están configurados para transferir energía eléctrica desde el captador 75 de energía al dispositivo 90 de almacenamiento de energía y/o desde el dispositivo 90 de almacenamiento de energía al contador 16 de servicios públicos.
En ciertas realizaciones, el dispositivo 90 de almacenamiento de energía puede ser un dispositivo de almacenamiento eléctrico (p. ej., un condensador, un condensador electroquímico, un supercondensador), un dispositivo de almacenamiento químico (p. ej., una batería de plomo-ácido o una batería de iones de litio que reciba corriente eléctrica del regulador 70), un dispositivo de almacenamiento mecánico (p. ej., un circuito compensador), un dispositivo de almacenamiento electromagnético, un dispositivo de almacenamiento betavoltaico o cualquier combinación de los mismos. El dispositivo 90 de almacenamiento de energía puede estar configurado para recibir energía durante períodos en los que el contador 16 de servicios públicos requiera poca o ninguna energía y/o cuando el captador 75 de energía produzca un exceso de energía. Por ejemplo, cuando el captador 75 de energía crea más energía eléctrica que una cantidad requerida por el contador 16 de servicios públicos, el exceso de energía eléctrica puede dirigirse hacia el dispositivo 90 de almacenamiento de energía. Por el contrario, cuando el captador 75 de energía produce una cantidad de energía que es insuficiente para alimentar el contador 16 de servicios públicos (p. ej., cuando el servicio público no fluye a través del regulador 70 o cuando el servicio público comienza primero a fluir a través del regulador 70), la energía eléctrica puede dirigirse al contador 16 de servicios públicos desde el captador 75 de energía y el dispositivo 90 de almacenamiento de energía.
En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede incluir una primera entrada 92 de energía y una segunda entrada 94 de energía. Por ejemplo, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede incluir una línea 96 de derivación de energía para permitir que la energía generada por el captador 75 de energía eluya el dispositivo 90 de almacenamiento de energía. En consecuencia, puede suministrarse energía al contador 16 de servicios públicos directamente desde el captador 75 de energía (p. ej., a través de la primera entrada 92 de energía) y/o desde el dispositivo 90 de almacenamiento de energía (p. ej., a través de la segunda entrada 94 de energía). En otras realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede incluir la primera entrada 92 de energía pero no la segunda entrada 94 de energía. En tales realizaciones, la línea 96 de derivación de energía y una línea 98 de suministro de energía del dispositivo 90 de almacenamiento de energía pueden converger (p. ej., unirse en una T u otro conector) de manera que el contador 16 de servicios públicos incluya una única entrada de energía. En otras realizaciones adicionales, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede no incluir la línea 96 de derivación de energía y, por lo tanto, algo de energía del captador 75 de energía puede fluir a través del dispositivo 90 de almacenamiento de energía sin almacenarse durante un período de tiempo sustancial cuando el contador 16 de servicios públicos demande energía eléctrica. En consecuencia, la energía puede ser recibida por el contador 16 de servicios públicos a través de la segunda entrada 94 de energía, y el contador 16 de servicios públicos puede no incluir la primera entrada 92 de energía.
En algunos casos, la cantidad de energía captada puede basarse, al menos parcialmente, en una presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Por ejemplo, cuando aumenta la diferencia de presión entre el servicio público que entra (p. ej., a través del puerto 74 de entrada) y el que sale (p. ej., a través del puerto 79 de salida) del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado, también puede aumentar la cantidad de energía que capta el captador 75 de energía. En consecuencia, los ajustes realizados en el regulador 70 y/o el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado que aseguran que la presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado está a un nivel apropiado (p. ej., asegura que la presión cumpla con las especificaciones de consumo de flujo) pueden determinar, en última instancia, la cantidad de energía captada.
La Fig. 8 ilustra un ejemplo del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado que incluye un sensor 110 de presión (p. ej., un transductor de presión), un procesador 112 y un ajustador 114. Cabe señalar que el procesador 112 puede ser el mismo o diferente del procesador o procesadores 30 asociados al contador 16 de servicios públicos. En ciertas realizaciones, el sensor 110 de presión está configurado para monitorizar una presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado a través del puerto 79 de salida (p. ej., la segunda presión 61). Por ejemplo, el sensor 110 de presión puede determinar un valor de presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado y enviar la retroalimentación 116 indicativa de tal presión al procesador 112. En consecuencia, el procesador 112 puede comparar la retroalimentación recibida del sensor 110 de presión con un valor de presión predeterminado. En algunas realizaciones, el valor de presión predeterminado puede corresponder a una presión que cumpla las especificaciones de consumo de flujo y permita que el servicio público se suministre al consumidor 12 a una presión adecuada. Por ejemplo, el valor de presión predeterminado puede programarse previamente en el procesador 112 en función de las especificaciones de consumo de flujo. De forma adicional o alternativa, una interfaz de usuario del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede permitir que un usuario u operador introduzca un valor de presión deseado del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Cabe señalar que, en otras realizaciones, el sensor 110 de presión puede monitorizar la presión intermedia 76 del servicio público corriente abajo del regulador 70 y corriente arriba del contador 16 de servicios públicos. En consecuencia, el sensor 110 de presión puede enviar retroalimentación al procesador 112 relacionada con la presión intermedia 76 del servicio público dentro del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado.
En ciertas realizaciones, cuando la presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado está por encima del valor de presión predeterminado almacenado en el procesador 112, el procesador 112 puede enviar una señal 118 al ajustador 114. El ajustador 114 puede entonces ajustar (p. ej., a través de uno o más accionadores) una o más válvulas del regulador 70 para modificar la presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado y/o el servicio público corriente abajo del regulador 70 y corriente arriba del contador 16 de servicios públicos. Por ejemplo, el ajustador 114 puede configurarse para disminuir la diferencia de presión entre el servicio público que entra y sale del regulador 70 disminuyendo la velocidad de flujo del servicio público. En consecuencia, el regulador 70 puede incluir una válvula que controle la velocidad de flujo del servicio público a través del regulador 70 y, por lo tanto, a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En otras realizaciones, el ajustador 114 puede configurarse para regular la presión del servicio público que sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado ajustando otros componentes de control del regulador 70.
En otras realizaciones adicionales, se puede incluir un segundo sensor 117 de presión en el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. El segundo sensor 117 de presión puede enviar retroalimentación al procesador 112 con respecto a la primera presión 59 del servicio público que entra en el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En consecuencia, el procesador 112 puede calcular una diferencia de presión entre el servicio público que entra y sale del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. El procesador 112 puede entonces enviar señales al ajustador 114 para modificar la segunda presión 61 en función de la diferencia de presión calculada.
En algunas realizaciones, el sensor 110 de presión, el procesador 112, el ajustador 114 y/o el segundo sensor 117 de presión pueden ser componentes electrónicos de manera que uno o más de estos componentes funcionen usando electricidad. En tales realizaciones, el captador 75 de energía puede configurarse para proporcionar energía al sensor 110, al procesador 112, al ajustador 114 y/o al segundo sensor 117 de presión además de suministrar energía al contador 16 de servicios públicos. En consecuencia, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede no incluir una fuente de alimentación externa.
En el ejemplo ilustrado de la Fig. 8, el procesador 112 y el ajustador 114 son componentes del regulador 70. Por lo tanto, el regulador 70 puede recibir la retroalimentación 116 del sensor 110 de presión y enviar internamente una señal al ajustador 114 para aumentar o disminuir la presión del servicio público que sale del regulador 70 en función de la retroalimentación 116. Sin embargo, en otras realizaciones, el procesador 112 puede ser un componente del contador 16 de servicios públicos en lugar del regulador 70. Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado de la Fig. 9, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado utiliza el procesador 30 del contador 16 de servicios públicos en lugar del procesador separado 112 de la Fig. 8. De forma adicional, en tales ejemplos, el captador 75 de energía puede suministrar energía al sensor 110 de presión, al procesador 30, al segundo sensor 117 de presión y/o al ajustador 114.
En algunas realizaciones, el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede incluir sensores 130 además del sensor 110 de presión y/o el segundo sensor 117 de presión. Por ejemplo, la Fig. 10 ilustra el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado que incluye sensores 130. Los sensores 130 pueden usarse cuando el contador 16 de servicios públicos está configurado para tener en cuenta variaciones en la temperatura u otros factores ambientales (p. ej., presión) para monitorizar con precisión la cantidad (p. ej., volumen) del servicio público que fluye a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. Por lo tanto, los sensores 130 pueden incluir sensores de temperatura, sensores de presión (p. ej., barómetros), sensores de flujo (p. ej., medidores de flujo en el contador 16 de servicios públicos) o cualquier combinación de los mismos. En ciertas realizaciones, los sensores 130 pueden enviar retroalimentación 132 al procesador 112 (o al procesador 30) relacionada con estos factores ambientales que pueden afectar a la precisión del contador 16 de servicios públicos. Los sensores 130 también pueden funcionar usando energía eléctrica y, por lo tanto, el captador 75 de energía puede configurarse para producir suficiente energía eléctrica para suministrar energía a los sensores 130 además de al sensor 110 de presión, al procesador 112, al ajustador 114, al contador 16 de servicios públicos y/o al segundo sensor 117 de presión.
Como se ha explicado en detalle anteriormente, el captador 75 de energía puede suministrar energía a los diversos componentes del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado como resultado de la regulación de la presión del servicio público. En ciertos ejemplos, el captador 75 de energía puede configurarse para convertir directamente un cambio de presión del servicio público (p. ej., gas natural o agua) que fluye a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado en energía eléctrica 140. Por ejemplo, la Fig. 11 ilustra un ejemplo del regulador 70. El regulador 70 recibe el servicio público desde la tubería 58 de suministro (p. ej., el flujo 73 de suministro) a la primera presión 59. La primera presión 59 y el flujo del servicio público son utilizados por el captador 75 de energía para generar la energía eléctrica 140. Por lo tanto, el captador 75 de energía puede crear energía como resultado de que el regulador disminuye la presión del servicio público desde la primera presión 59 hasta la presión 76 intermedia.
De forma adicional, como se muestra en el ejemplo ilustrado de la Fig. 11, el ajustador 114 puede incluirse como un componente del regulador 70. Por ejemplo, el ajustador 114 puede recibir una señal 142 indicativa de la segunda presión 61 y/o una señal indicativa de la presión intermedia 76. La señal 142 puede enviarse desde el procesador 112 u otro dispositivo electrónico configurado para enviar una señal electrónica al ajustador 114. En ciertas realizaciones, la señal 142 recibida por el ajustador 114 puede transmitirse de forma inalámbrica. En otras realizaciones el ajustador 114 puede acoplarse electrónicamente al procesador 112 u otro dispositivo electrónico a través de un cable o conductor flexible. El ajustador 114 puede configurarse para ajustar el regulador 70 para que la segunda presión 61 y/o la presión intermedia 76 del servicio público estén a un nivel adecuado (p. ej., una presión que cumpla con las especificaciones de consumo de flujo). Por ejemplo, el ajustador 114 puede accionar una válvula del regulador 70 para modificar la diferencia de presión del servicio público que entra y sale del regulador 70 de manera que la segunda presión 61 corresponda a una presión de consumo deseada.
Sin embargo, generar la energía eléctrica 140 de la primera presión 59 y/o el flujo del servicio público a través del regulador 70 puede no ser una conversión directa. En consecuencia, el captador 75 de energía puede configurarse para transformar la primera presión 59 y/o el flujo del servicio público a través del regulador 70 a una forma intermedia de energía 144 a través de un primer componente 150, y luego convertir la forma intermedia de energía 144 a la energía eléctrica 140 a través de un segundo componente 152. Como ejemplo no limitativo que no entra en el alcance de la presente invención, la forma intermedia de energía 144 puede ser energía mecánica, energía dinámica de flujo, energía piezoeléctrica, energía magnética, energía vibratoria, energía química o cualquier combinación de las mismas. En ciertos ejemplos, la forma intermedia de energía 144 puede no ser adecuada para proporcionar energía al contador 16 de servicios públicos, al sensor 110 de presión, al segundo sensor 117 de presión, al procesador 112, al ajustador 114 y/o a los sensores adicionales 130. Por lo tanto, el regulador 70 puede convertir la forma intermedia de energía 144 en la energía eléctrica 140 a través del segundo componente 152.
En ciertos ejemplos, convertir la forma intermedia de energía 144 (p. ej., energía piezoeléctrica, energía potencial) a la energía eléctrica 140 puede reducir aún más la presión del servicio público. Por ejemplo, el servicio público que sale del segundo componente 152 puede estar a la presión intermedia 76, y el servicio público que sale del primer componente 150 estar a una segunda presión intermedia 153. En ciertos ejemplos, la presión intermedia 76 es menor que la segunda presión intermedia 153. En cualquier caso, el segundo componente 152 puede permitir que el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado transforme la forma intermedia de energía 144 a la energía eléctrica 140 y alimente a los componentes del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado.
En ciertos ejemplos que no entran en el alcance de la presente invención, el segundo componente 152 puede incluir un generador (p. ej., generador eléctrico), una batería, elementos piezoeléctricos, Microelectromechanical Systems (Sistemas microelectromecánicos - MEMS) o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, cuando el ajustador 114 ajusta el regulador 70, el regulador puede incurrir en vibraciones por estos ajustes. Por lo tanto, en ciertos ejemplos, el captador 75 de energía del regulador 70 puede incluir un captador de energía piezoeléctrico. El captador de energía piezoeléctrico puede permitir que el captador 75 de energía convierta la energía piezoeléctrica (p. ej., vibraciones) en electricidad. En consecuencia, el captador 75 de energía puede configurarse para capturar energía (p. ej., energía resultante de las vibraciones del propio regulador 70) que de otro modo se perdería y utilizar esta energía para alimentar al contador 16 de servicios públicos.
En otros ejemplos que no entran en el alcance de la presente invención, el captador 75 de energía puede incluir micro celdas de combustible (p. ej., pilas de p-combustible) para generar energía. Como se utiliza en la presente memoria, una micro celda de combustible es un dispositivo que puede utilizar eficientemente un contenido calórico del servicio público (p. ej., gas natural) para generar energía (p. ej., la micro celda de combustible puede quemar pequeñas cantidades del servicio público para generar energía). La micro celda de combustible puede ser más pequeña que una celda de combustible tradicional, de manera que una cantidad del servicio público consumida por la micro celda de combustible es relativamente insignificante en comparación con una cantidad total del servicio público (p. ej., gas natural) presente. Las micro celdas de combustible pueden ser deseables porque pueden permitir que se capte energía del servicio público incluso cuando el servicio público no fluye a través del regulador 70 (p. ej., el consumidor 12 no demanda ningún servicio público). De forma adicional o alternativa, el captador 75 de energía puede utilizar un rotor o una turbina que puede captar energía del servicio público cuando el servicio público fluya a través del regulador 70, como se ha explicado anteriormente.
Según la presente invención, el captador 75 de energía incluye un dispositivo termoeléctrico. Por ejemplo, la Fig. 13 ilustra el regulador 70 que tiene un dispositivo termoeléctrico 154 y una tubería 156 de calor incorporados directamente en el regulador 70. El dispositivo termoeléctrico 154 puede ser un termopar que tenga dos extremos, donde cada extremo tenga un material diferente. El dispositivo termoeléctrico 154 está configurado para utilizar una diferencia de temperatura para formar una tensión y, por lo tanto, electricidad. Una diferencia de temperatura bastante sustancial puede estar presente entre el servicio público que entra en el regulador 70 (p. ej., el servicio público que tiene una primera temperatura 158) y el servicio público que sale del regulador 70 (p. ej., el servicio público que tiene una segunda temperatura 160). Sin embargo, puede no ser factible conectar el dispositivo termoeléctrico 154 a través del regulador 70 de manera que el dispositivo termoeléctrico 154 esté en equilibrio térmico tanto con la primera como la segunda temperaturas 158 y 160. En consecuencia, la tubería 156 de calor se incorpora directamente en el regulador 70 para que el dispositivo termoeléctrico 154 esté en equilibrio térmico tanto con la primera temperatura 158 como con la segunda temperatura 160. Cabe señalar que la incorporación de la tubería 156 de calor directamente en el regulador 70 puede aumentar la cantidad de electricidad captada por el dispositivo termoeléctrico 154 porque se minimiza la cantidad de energía térmica perdida en un entorno ambiental 162 (p. ej., la tubería 156 de calor no está en una relación de intercambio de calor ni con el servicio público en el regulador 70 ni con el entorno ambiental 162). Por lo tanto, utilizar el dispositivo termoeléctrico 154 y la tubería 156 de calor incorporados directamente en el regulador 70 permite que el captador 75 de energía genere una mayor cantidad de energía para alimentar al contador 16 de servicio.
De forma adicional, con referencia de nuevo a la Fig. 12, el ajustador 114 puede incluirse como un componente del regulador 70. Por ejemplo, el ajustador 114 puede recibir la señal 142 indicativa de la segunda presión 61 y/o la presión intermedia 76 del servicio público. La señal 142 puede enviarse desde el procesador 112 u otro dispositivo electrónico configurado para enviar una señal electrónica al ajustador 114. El ajustador 114 puede entonces ajustar una válvula u otro dispositivo de control del regulador 70 para controlar un valor de la segunda presión 61 del servicio público.
La Fig. 14 ilustra un ejemplo de un diagrama 200 de flujo para un método que va a realizarse por el sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. En un primer bloque 202, el servicio público puede recibirse a través del puerto 74 de entrada de la carcasa 72 del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado. El servicio público puede estar a la primera presión 59 al entrar en el puerto 74 de entrada, y en ciertas realizaciones, la primera presión 59 puede exceder las especificaciones de consumo de flujo. En consecuencia, en el bloque 204, el regulador 70 puede reducir una presión del servicio público desde la primera presión 59 hasta la presión intermedia 76 y/o la segunda presión 61. En ciertas realizaciones, la segunda presión 61 puede estar en o por debajo de las especificaciones de consumo de flujo de manera que el consumidor 12 pueda recibir el servicio público a una presión adecuada para el consumo. Además, en el bloque 205, el captador 75 de energía puede producir energía eléctrica como resultado de la regulación de la presión del servicio público. En el bloque 206, el captador 75 de energía del regulador 70 puede suministrar la energía eléctrica producida al contador 16 de servicios públicos de manera que los componentes electrónicos del contador 16 de servicios públicos puedan tener energía para funcionar. En ciertas realizaciones, el contador 16 de servicios públicos puede configurarse para proporcionar uno o ambos de comunicaciones y/o procesamiento de señales por mediación del procesador, como se ha explicado anteriormente.
En el bloque 208, el servicio público puede suministrarse al consumidor 12 a la segunda presión 61 a través del puerto 79 de salida. Finalmente, en el bloque 210, el contador 16 de servicios públicos puede monitorizar el volumen del servicio público que fluye a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado a través de las entradas de contador/componentes 32 de filtrado, por ejemplo. En consecuencia, el volumen del servicio público que fluye a través del sistema 52 de suministro de servicios públicos autoalimentado puede transmitirse al proveedor 14 de servicios (p. ej., a través de una transmisión inalámbrica por la red 20 de comunicación). El proveedor 14 de servicios puede entonces adquirir la información necesaria para facturar al consumidor 12 por la cantidad de servicio público (p. ej., gas natural o agua) utilizado.
Los efectos técnicos de la invención incluyen un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado que puede regular una presión de un servicio público que fluye desde una tubería de suministro a un consumidor, y como resultado, generar simultáneamente energía eléctrica a través de un captador de energía directamente incorporado en un regulador. La energía eléctrica generada puede ser adecuada para alimentar un contador electrónico de servicios públicos u otro dispositivo de monitorización que determine cuánto servicio público utiliza o consume el consumidor. En consecuencia, el contador puede permitir que un proveedor de servicios monitorice el consumo de servicios públicos en una ubicación particular (p. ej., un edificio comercial o residencial) de forma remota.
El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado, que comprende:
    un puerto de entrada configurado para recibir un servicio público a una primera presión (59); un puerto de salida configurado para suministrar el servicio público a una segunda presión (76), en donde el servicio público está configurado para fluir entre el puerto de entrada y el puerto de salida; un contador electrónico de servicios públicos que proporciona uno o ambos de comunicaciones o procesamiento de señales por mediación del procesador y configurado para medir el servicio público suministrado desde el puerto de salida; y
    un regulador (70) que comprende un captador (75) de energía configurado para generar energía eléctrica a partir de la regulación del servicio público desde la primera presión hasta la segunda presión,
    caracterizado por que el captador (75) de energía es un dispositivo termoeléctrico (154) configurado para utilizar una diferencia de temperatura entre una primera temperatura (158) a la que el servicio público entra en el regulador (70) y una segunda temperatura (160) a la que el servicio público sale del regulador (70), para formar una tensión, y
    en donde una tubería (155) de calor se incorpora directamente en el regulador (70) para conectar el dispositivo termoeléctrico (154) a través del regulador (70) a la primera temperatura (158) y de manera que la tubería de calor no entre en contacto con un entorno circundante del sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado.
  2. 2. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde la primera presión es una presión suministrada por un proveedor de servicios.
  3. 3. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde la segunda presión es una presión de consumo especificada por una norma, una regulación, una especificación o cualquier combinación de las mismas.
  4. 4. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde el puerto de salida está configurado para suministrar el servicio público con una velocidad de flujo que se adapta a las especificaciones del consumo de flujo.
  5. 5. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde el uno o ambos de comunicaciones o procesamiento de señales por mediación del procesador comprende la conversión del volumen en condiciones de base de procesamiento, autodiagnóstico, visualización electrónica, corrección del contador, comunicación de la salida del contador, lectura automática del contador, otra forma de procesamiento eléctrico o cualquier combinación de los mismos.
  6. 6. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, que comprende una carcasa configurada para recibir el contador electrónico de servicios públicos y el regulador, y en donde la carcasa está acoplada al puerto de entrada y al puerto de salida.
  7. 7. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde la energía eléctrica es suficiente para alimentar sustancialmente al contador electrónico de servicios públicos.
  8. 8. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, que comprende además sensores, en donde el regulador está configurado para proporcionar la energía eléctrica a dichos sensores, y en donde los sensores están configurados para ser utilizados en el contador electrónico de servicios públicos.
  9. 9. El sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado de la reivindicación 1, en donde el contador de servicios públicos comprende un regulador electrónico configurado para controlar una cantidad de energía eléctrica suministrada al contador de servicios públicos.
  10. 10. Un método, de captación de energía con un sistema de suministro de servicios públicos autoalimentado según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, comprendiendo dicho método las etapas de:
    recibir un servicio público a través de un puerto de entrada, en donde el servicio público está a una primera presión;
    regular una presión del servicio público desde la primera presión hasta una segunda presión; generar energía eléctrica como resultado de la regulación de la presión del servicio público, convirtiendo la primera presión en una forma intermedia de energía y convirtiendo la forma intermedia de energía en la energía eléctrica, en donde la forma intermedia de energía es energía térmica a través de dicho dispositivo termoeléctrico;
    suministrar la energía eléctrica a un contador electrónico de servicios públicos, en donde el contador electrónico de servicios públicos está configurado para proporcionar uno o ambos de comunicaciones o procesamiento de señales por mediación del procesador;
    suministrar el servicio público a un consumidor a la segunda presión a través de un puerto de salida; y
    monitorizar un volumen del servicio público suministrado al consumidor mediante el uso del contador electrónico de servicios públicos.
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