ES2977232T3 - Dispositivo, instalación y procedimiento para suministrar gas - Google Patents
Dispositivo, instalación y procedimiento para suministrar gas Download PDFInfo
- Publication number
- ES2977232T3 ES2977232T3 ES20152779T ES20152779T ES2977232T3 ES 2977232 T3 ES2977232 T3 ES 2977232T3 ES 20152779 T ES20152779 T ES 20152779T ES 20152779 T ES20152779 T ES 20152779T ES 2977232 T3 ES2977232 T3 ES 2977232T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- ambient temperature
- corrected
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 157
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
- F17C13/045—Automatic change-over switching assembly for bottled gas systems with two (or more) gas containers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
- F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
- F17C13/026—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the temperature as the parameter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/002—Automated filling apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/056—Small (<1 m3)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/058—Size portable (<30 l)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
- F17C2205/013—Two or more vessels
- F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
- F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0388—Arrangement of valves, regulators, filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2225/0107—Single phase
- F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2225/036—Very high pressure, i.e. above 80 bars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/04—Methods for emptying or filling
- F17C2227/041—Methods for emptying or filling vessel by vessel
- F17C2227/042—Methods for emptying or filling vessel by vessel with change-over from one vessel to another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/03—Control means
- F17C2250/032—Control means using computers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/03—Control means
- F17C2250/034—Control means using wireless transmissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
- F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
- F17C2250/043—Pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
- F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
- F17C2250/0439—Temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
- F17C2250/0605—Parameters
- F17C2250/0636—Flow or movement of content
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/03—Dealing with losses
- F17C2260/035—Dealing with losses of fluid
- F17C2260/038—Detecting leaked fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Details Of Flowmeters (AREA)
Abstract
Dispositivo de suministro de gas que comprende una unidad de inversión (2), comprendiendo la unidad de inversión (2) dos entradas destinadas a conectarse respectivamente a dos fuentes distintas (4, 5) de gas a presión y una salida destinada a conectarse a un órgano de usuario (3).), comprendiendo la unidad de inversión (2) un mecanismo de conmutación automático y/o manual que permite conmutar el suministro de gas al órgano usuario (3) desde una fuente (4) u otra fuente (5) para garantizar la continuidad. de suministro, comprendiendo el dispositivo un sensor de presión (6) que mide la presión del gas en la salida y/o al menos una entrada de la unidad de inversión (2), caracterizado porque el dispositivo comprende un sensor de temperatura ambiente (7) y un dispositivo electrónico. unidad de almacenamiento y procesamiento de datos (8), la unidad de almacenamiento y procesamiento electrónico (8) dispositivo de procesamiento de datos que recibe la medición del sensor de temperatura ambiente (7) y la medición del sensor de presión (6) y está configurado para calcular, a partir de estos mediciones de presión y temperatura ambiente, la variación de presión del gas corregida que no se debe a la variación de la temperatura ambiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo, instalación y procedimiento para suministrar gas
La invención se refiere a un dispositivo, una instalación y un procedimiento para suministrar gas.
La invención se refiere más particularmente a un dispositivo de suministro de gas que comprende una central de inversión, comprendiendo la central de inversión dos entradas para conectarse, respectivamente, a dos fuentes distintas de gas presurizado y una salida para conectarse a una unidad de usuario, comprendiendo la central de inversión un mecanismo de conmutación automática y/o manual que permite cambiar la alimentación de gas a la unidad de usuario desde una fuente u otra fuente para garantizar la continuidad de la alimentación, comprendiendo el dispositivo un sensor de presión que mide la presión del gas en la salida y/o en al menos una entrada de la central de inversión.
Una central de inversión de bloques de bombonas de gas está compuesta por un sistema de cambio manual y/o automático. Este sistema bien conocido permite pasar la alimentación de gas de una central desde una primera bombona o desde un primer bloque de bombonas a una segunda bombona o un segundo bloque de bombonas cuando el nivel de presión del primer bloque durante el uso cae por debajo de un cierto umbral de seguridad. La función de la central de inversión es garantizar una alimentación continua de gas durante un cambio de bloque o bombona(s).
La central de inversión suele estar equipada con un regulador que permite reducir la presión del gas en las bombonas fuente al nivel de presión necesario para el uso final.
Un sensor de presión alimentado por cables o un manómetro a menudo se instala aguas arriba del regulador (aguas abajo de la salida de la central de inversión) para controlar la presión restante en la fuente de gas y así saber si se debe cambiar de una fuente de gas a otra.
Esta presión medida está sujeta a variaciones en la temperatura ambiente. De hecho, cuanto más aumenta la temperatura ambiente, más tiende a aumentar la presión en las bombonas fuente no usadas (y viceversa cuando la temperatura desciende). El impacto de las variaciones en la temperatura ambiente introduce errores significativos en la estimación de la masa de gas que permanece en la fuente de gas y también en las variaciones de presión.
La detección de fugas en una tubería alimentada por una potencia de gas presurizado a menudo se lleva a cabo con uno o más detectores externos instalados a lo largo de la tubería. Por lo tanto, este sistema requiere la instalación de un detector de gas a intervalos regulares. Para una tubería de gas de varias decenas de metros de longitud, esto representa un coste significativo y requiere un control regular para calibrar los detectores a fin de garantizar su confiabilidad a lo largo del tiempo.
En el documento US6581623 se describe un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un objetivo de la presente invención es superar la totalidad o parte de las desventajas de la técnica anterior indicadas anteriormente.
Para este propósito, el dispositivo según la invención, que también está de acuerdo con la definición genérica dada en el preámbulo anterior, se define en la reivindicación 1, comprendiendo el dispositivo un sensor de temperatura ambiente y una unidad electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos, recibiendo la unidad electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos la medición del sensor de temperatura ambiente y la medición del sensor de presión y estando configurada para calcular, sobre la base de estas mediciones de presión y temperatura ambiente, la variación de presión de gas corregida, que no se debe a la variación de temperatura ambiente.
Es más, las realizaciones de la invención pueden comprender una o más de las siguientes características:
- el dispositivo comprende un sensor de detección de consumo de gas proporcionado por el dispositivo de suministro de gas, recibiendo la unidad electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos la señal de este sensor de detección de consumo de gas y estando configurada para detectar una fuga y generar una señal de alerta en respuesta cuando la variación de presión de gas calculada corregida supera la variación de presión real correspondiente a la señal del sensor de detección de consumo de gas proporcionada,
- la unidad electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos está configurada para detectar una fuga y generar una señal de alerta en respuesta cuando el sensor de detección de consumo no detecta el consumo de gas proporcionado por el dispositivo mientras que la variación de presión de gas corregida calculada corresponde a una disminución de la presión,
- el dispositivo comprende un regulador de presión dispuesto en la salida de la central de inversión y configurado para reducir la presión proporcionada a una unidad de usuario a un valor determinado.
La invención también se refiere a una instalación para suministrar gas a una unidad de usuario que comprende un dispositivo para suministrar gas de acuerdo con cualquiera de las características anteriores o siguientes y dos fuentes de gas a presión conectadas, respectivamente, a las dos entradas de la central de inversión.
La invención también se refiere a un procedimiento para suministrar gas a una unidad de usuario por medio de un circuito que incluye una central de inversión conectada a dos fuentes distintas de gas presurizado, comprendiendo la central de inversión un mecanismo de conmutación automático y/o manual que permite cambiar la alimentación de gas de la unidad de usuario desde una fuente o desde la otra fuente para garantizar la continuidad de la alimentación, comprendiendo el procedimiento una etapa de medición de la presión del gas en el circuito, especialmente entre la central de inversión y la unidad de usuario, una etapa de medición de la temperatura ambiente, una etapa de cálculo de la presión corregida del gas en el circuito a partir de los valores de presión medidos y la temperatura ambiente, para determinar las variaciones de presión solo debidas a una transferencia de gas desde una fuente a la unidad de usuario.
Según otras posibles particularidades:
- el procedimiento comprende una etapa de detección de un suministro de gas a una unidad de usuario a través del circuito y, cuando la presión corregida calculada disminuye y no se detecta ninguna alimentación de gas a una unidad de usuario, una etapa de generación de una señal de alerta,
- la temperatura del gas en el circuito y, especialmente, en las fuentes se aproxima mediante el valor del promedio móvil de la temperatura ambiente medida durante un periodo igual a tres veces el tiempo total característico del intercambio de calor entre el medio ambiente y el gas de la fuente,
- la variación corregida de la presión del gas se calcula calculando la presión P (en Pa) a partir de la ecuación [Mat. 1] de los gases reales PV = n.R.Z.T, en la que V es el volumen del gas (en m3), n el número de moles de gas, R la constante del gas ideal (unidades en J.K-1.mol-1), Z el factor de compresibilidad del gas en cuestión (adimensional según la naturaleza del gas, la temperatura y la presión del gas), T la temperatura del gas (en K) y, en ese caso, la temperatura T del gas aproximado como un promedio móvil a partir de la temperatura ambiente medida durante un periodo determinado comprendido entre una hora y cinco horas, y especialmente tres horas,
- la presión corregida (Pc) del gas en el circuito se calcula en forma de una función polinómica a la temperatura T del gas (en grados K) y cuyos coeficientes son polinomios a la presión medida (P en bar abs.),
- la presión corregida (Pc) del gas en el circuito se calcula en forma de una función polinómica de orden 2 a la temperatura T del gas (en grados K) y cuyos coeficientes son polinomios de orden 3 a la presión medida (P en bar abs.) [Mat. 8] : Pc = [A.P3+B.P2+C.P+D].T2+ [E.P3+F.P2+G.P+H].T+ [I.P3+J.P2+K.P+L],
en que los coeficientes A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K y L son coeficientes reales obtenidos mediante el suavizado polinomial de la función que implica el coeficiente de compresibilidad del gas.
La invención puede referirse igualmente a cualquier dispositivo o procedimiento alternativo que comprenda cualquier combinación de las características anteriores o siguientes dentro del bloque de las reivindicaciones.
Otras particularidades y ventajas aparecerán al leer la siguiente descripción, hecha con referencia a la figura 1, que representa esquemática y parcialmente un ejemplo de la estructura y el funcionamiento de la invención.
La instalación de suministro de gas ilustrada en la figura 1 comprende dos bloques 4, 5 de bombonas de gas presurizado conectadas, respectivamente, a dos entradas de una central 2 de inversión. Como se ilustra, en la salida de la central 2 de inversión, el circuito puede comprender un regulador 10 de presión para controlar la presión suministrada al usuario 3 a un valor determinado. La instalación comprende un sensor 6 de presión que mide la presión en el circuito antes de la expansión.
La instalación 1 también comprende un sensor 7 de temperatura ambiente, por ejemplo, que mide la temperatura alrededor del bloque de las fuentes 4, 5.
La instalación comprende (local o remotamente) una unidad 8 electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos. Esta unidad 8 electrónica comprende, por ejemplo, un microprocesador, un ordenador, una tarjeta electrónica y/o cualquier otro dispositivo apropiado. Esta unidad 8 electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos está configurada (conectada) para recibir la medición del sensor 7 de temperatura ambiente y la medición del sensor 6 de presión. Asimismo, esta unidad 8 electrónica está configurada (programada o gestionada en especial) para calcular, sobre la base de estas mediciones, la variación corregida de la presión del gas que no se debe a la variación de la temperatura ambiente.
Por ejemplo, esta unidad 8 electrónica está conectada a la medición de la presión, a la medición de la temperatura ambiente y recibe información o una señal representativa del uso o no de la instalación (suministro de gas o no).
Como se ilustra, y sin que esto sea limitativo, la unidad 8 electrónica puede estar ubicada físicamente al nivel del sensor 6 de presión. Las señales de los sensores se pueden transmitir de forma inalámbrica o no inalámbrica (señal Bluetooth o Internet de las cosas, por ejemplo).
Así, el dispositivo permite la detección de una fuga de gas en el circuito (en especial, en una tubería aguas abajo de la central 2 de inversión) basándose en el perfil de medición de presión medido por el sensor 6 de presión y sobre la temperatura ambiente medida por el sensor 7.
De hecho, el valor de presión medido se corrige con respecto a la variación de la temperatura ambiente. Esto permite analizar, por ejemplo, la pendiente (variación) de la presión corregida para detectar la presencia o ausencia de una fuga de gas.
Así, la medición de la presión (antes de la expansión en caso de expansión), de la temperatura ambiente y de una señal representativa del no uso / uso del gas permite determinar la presencia o ausencia de una fuga de gas en el circuito (entre la fuente 4, 5 de gas a presión y el lugar de uso final del gas aguas abajo de la central 2 de inversión). De hecho, según la ley de los gases reales (o posiblemente según la ley de los gases ideales con menos precisión), existe una relación
[Mat. 1]
P V = n R Z T
siendo V el volumen del gas expresado en m3, P la presión del gas en Pa, T la temperatura del gas en K, n el número de moles contenidos en el volumen y Z la compresibilidad del gas (factor que depende de la naturaleza del gas, de la temperatura y de la presión del gas).
Esta relación se puede poner en forma de una masa de gas m contenida en el volumen V en función de los demás parámetros ya mencionados
[Mat. 2]
M es la masa molar del gas. Para un volumen dado y un gas dado, la masa de gas contenida en él es constante si la siguiente relación permanece constante
[Mat. 3]
p
ZT = f(T' P)
Esta relación depende de la presión y la temperatura promedio del gas en el volumen. Sin embargo, es muy difícil medir la temperatura dentro de una o más bombonas de gas. Según la invención, la temperatura promedio del gas en la fuente o el circuito se deduce (se aproxima) a partir de la medición de la temperatura ambiente a su alrededor. Para ello, las variaciones en la temperatura del gas en el interior de las bombonas se deducen de las variaciones en la temperatura ambiente.
La variación de la temperatura ambiente alrededor de las fuentes 4, 5 influye de hecho en la temperatura del gas en las fuentes a través del flujo de calor que pasa a través de las paredes de las bombonas. El flujo de calor por convección y radiación en la pared externa de las bombonas se transforma en un flujo conductor a través de la pared de las bombonas y luego en forma convectiva entre la pared interna de la bombona y el gas del interior.
Para estimar el tiempo requerido después del cual la temperatura interna del gas varía como resultado de las variaciones en la temperatura ambiente, con frecuencia es habitual introducir los tiempos característicos relacionados con cada uno de los modos de transferencia de calor a cada lado de la pared de la bombona.
El tiempo de intercambio de calor característico alrededor de la pared externa de la bombona se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
[Mat. 4]
Donde mw es la masa (en kg) de la pared de una bombona y Cpw es el calor específico de la pared de la bombona (en W/(m2.K)), ke es el coeficiente de intercambio externo total (convectivo y radiativo W/(m2.K)) alrededor de la pared de la bombona y Se es la superficie externa de la pared de la bombona (en m2).
Por ejemplo, para una bombona metálica de acero del tipo B50, que pesa 74 kg, cuyo coeficiente de intercambio externo total es del orden de 10 W/(m2K), con un volumen interno de 50 litros y una superficie de intercambio externo de 1,08 m2, este tiempo de intercambio de calor externo característico es, por lo tanto, igual a (74 x 460)/(10 x 1,08) = 3152 segundos.
El tiempo de convección característico en la pared interna de la bombona se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
[Mat. 5]
Donde kcvi es el coeficiente de intercambio convectivo entre el gas de la bombona y la pared interna de esta bombona, si la superficie interna de la pared de la bombona está en contacto con el gas (en m2), mg es la masa de gas contenida en la bombona (en kg) y cpg es el calor específico de la bombona.
Por ejemplo, para una bombona metálica de tipo B50 que contiene, por ejemplo, monóxido de carbono (CO) a 10 MPa (100 barg), cuya masa en la bombona a 15 °C es de 5,94 kg, el calor específico de 1234 J/(kg.K), el coeficiente de intercambio convectivo interno es del orden de 50 W/(m2.K), la superficie de intercambio interno es 1 m2, el tiempo de convección interna característico es igual a (5,94 x 1234)/(50 x 1) = 146,6 segundos.
El tiempo de conducción característico en el espesor de la pared de la bombona se puede expresar en la forma [Mat. 6]
donde ew es el grosor de la pared de la bombona y aw es la difusividad térmica de esta pared.
Para una bombona de acero inoxidable B50 cuyo espesor promedio es de 9 mm y cuya difusividad térmica de la pared es de 4,3510-6 m2/s, para este tiempo característico se obtienen 81 x 10-6/4,35 x 10-6 = 18,6 segundos.
El tiempo total característico de transferencia de calor desde el medio ambiente alrededor de la bombona al gas dentro de la bombona se puede representar mediante la suma de los 3 tiempos característicos mencionados anteriormente, es decir, 3152 18,6 146,6 = 3317 segundos = 3317 segundos = 55,3 minutos o aproximadamente una hora. Por lo tanto, el orden de magnitud del tiempo característico total es de aproximadamente 1 hora y está claramente dominado por el tiempo de intercambio de calor externo característico, que representa casi la totalidad (95 %) del tiempo total. En otras palabras, la variación en la temperatura del gas en la bombona alcanza la de la temperatura ambiente después de aproximadamente tres veces el tiempo característico total.
Se encontró que el promedio móvil de la temperatura ambiente durante un periodo de 3 horas (tres veces el tiempo característico total) da una buena estimación de la temperatura interna del gas en la bombona en el caso de que no haya consumo de gas.
Así, la temperatura T del gas puede aproximarse mediante el promedio móvil de la temperatura ambiente durante un periodo comprendido entre una hora y cinco horas, y en especial tres horas.
En conclusión, la temperatura promedio del gas en la bombona (sin consumo, es decir, sin extracción) puede aproximarse mediante el promedio móvil durante un periodo igual a tres veces el tiempo total característico del intercambio de calor entre el entorno ambiental y el gas en la bombona.
En la presión corregida Pc (que es proporcional a la masa de gas que queda en la bombona) se tienen en cuenta las variaciones en la temperatura del gas y el factor de compresibilidad Z en forma de
[Mat. 7]
Donde f (T, P) es una función que depende de la naturaleza del gas, la presión y la temperatura del gas en la bombona. Esta función se puede tabular o ajustar mediante un polinomio T y P.
Z0(T0, P0) es el factor de compresibilidad del gas a T0 et P0 (respectivamente temperatura y presión iniciales) de la bombona después del llenado (por ejemplo, 22 MPa [220 barg] y 15 °C = 288,15 K).
La presión corregida Pc se puede poner en forma de una función polinomial de orden 2 en T (temperatura del gas en la bombona) donde los coeficientes son polinomios de orden 3 en P (presión medida en la bombona o bombonas del bloque antes de la expansión) con P en bar abs. y T en K (la temperatura se puede expresar en grados K o en grados C, pero en este caso el valor de los coeficientes se modifica en consecuencia).
[Mat. 8]
PC(T, P) = [A. P3 B.P2 C.PD]. T2[E. P3F.P2+ G,P+ H]. T
[I. P3 J. P2 K.P+ L]
Los coeficientes A a L pueden indicarse como los valores de una matriz A (3, 4), que para el monóxido de carbono (CO) con P0 = 221 bar abs. y T0= 15 °C = 288,15 K se puede definir en la siguiente tabla:
[Tabla 1]
Estos coeficientes dependen de la naturaleza del gas. De hecho, la fórmula para la presión corregida Pc implica el coeficiente de compresibilidad del gas. Este coeficiente depende de la naturaleza del gas, de la temperatura del gas y de su presión. Este coeficiente de compresibilidad Z se puede tabular para cada gas en función de la temperatura y la presión del gas. Podemos extraer este coeficiente de compresibilidad Z basándonos, por ejemplo, en los datos suministrados por el sitio del NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) (https://webbook.nist.gov/chemistry/). Conociendo el coeficiente de compresibilidad del gas en cuestión, la presión corregida se calcula así para varios valores de presión y temperatura del gas. A continuación, se ajustan una o, si es necesario, varias funciones de ajuste polinomial («fit» en inglés) que permiten reproducir la presión corregida en todo el intervalo de variación de temperatura y presión del gas. Del ajuste del polinomio para el gas en cuestión, se obtienen los coeficientes A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K y L.
Así, conociendo la medición de la presión del sensor 6 y la temperatura del gas T deducida de la temperatura ambiente medida por el sensor 7, el dispositivo puede calcular la presión corregida Pc a partir de la fórmula anterior.
Si la unidad 8 electrónica recibe una señal representativa de la falta de uso de gas en la red después de la central de inversión (sin extracción, sin suministro de gas al usuario 3) y si la presión corregida Pc calculada mediante la fórmula anterior disminuye con el tiempo (por ejemplo, Pc(t) - Pc (t delta t) es mayor que un umbral), esto implica que hay una fuga en el circuito. Se puede generar una señal de alerta (visual y/o acústica) y se puede activar cualquier otra acción (detener, cerrar válvulas...). La señal representativa de la falta de uso de gas en la red se puede obtener, por ejemplo, mediante una señal de una válvula cerrada al nivel del uso final del gas o mediante una señal de caudal cero al nivel del caudalímetro muy cerca del uso final del gas.
Este umbral en bar puede ser igual a al menos el doble de la precisión del sensor de presión usado (por ejemplo, el umbral de 0,5 MPa (5 bar) para un sensor de 256 MPa (250 bar) como máximo tiene una precisión del 1 %). El valor delta t es preferiblemente del orden de varias horas, en especial tres horas, como se ha descrito anteriormente. En estas condiciones, se puede mostrar una señal en el sensor de presión y/o se puede enviar un mensaje de forma remota usando, por ejemplo, una red de Internet de las cosas o una red GSM o cualquier otra red de telecomunicaciones (Bluetooth, etc.) para alertar de la presencia de una fuga de gas.
Claims (9)
1. Dispositivo de suministro de gas que comprende una central (2) de inversión, comprendiendo la central (2) de inversión dos entradas para conectarse, respectivamente, a dos fuentes (4, 5) distintas de gas a presión y una salida para conectarse a una unidad (3) de usuario, comprendiendo la central (2) de inversión un mecanismo de conmutación automático y/o manual que permite cambiar la alimentación de gas a la unidad (3) de usuario desde una fuente (4) o desde la otra (5) fuente para garantizar la continuidad de la alimentación durante el uso del dispositivo, comprendiendo el dispositivo un sensor (6) de presión que mide la presión de gas en la salida y/o al menos una entrada de la central (2) de inversión, un sensor (9) de detección de consumo de gas proporcionado por el dispositivo (1) de suministro de gas y una unidad (8) electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos, que recibe la señal de este sensor (9) de detección de consumo de gas, caracterizado por que el dispositivo comprende un sensor (7) de temperatura ambiente, recibiendo la unidad (8) electrónica de almacenamiento y procesamiento de los datos la medición del sensor (7) de temperatura ambiente y la medición del sensor (6) de presión y estando configurado para calcular, a partir de estas mediciones de presión y temperatura ambiente, la variación de presión de gas corregida que no se debe a la variación de temperatura ambiente, y por que, la unidad (8) electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos está configurada para detectar una fuga y generar una señal de alerta de respuesta cuando la variación de presión de gas calculada corregida supera la variación de presión real correspondiente a la señal (9) del sensor para detectar el consumo de gas proporcionado.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad (8) electrónica de almacenamiento y procesamiento de datos está configurada para detectar una fuga y generar una señal de alerta en respuesta cuando el sensor (9) de detección de consumo no detecta el consumo de gas proporcionado por el dispositivo mientras que la variación de presión de gas corregida calculada corresponde a una disminución de la presión.
3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que comprende un regulador (10) de presión dispuesto en la salida de la central (2) de inversión y configurado para reducir la presión proporcionada a una unidad (3) de usuario a un valor determinado.
4. Instalación para suministrar gas a una unidad (3) de usuario que comprende un dispositivo de suministro de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y dos fuentes (4, 5) de gas a presión conectadas, respectivamente, a las dos entradas de la central (2) de inversión.
5. Procedimiento para suministrar gas a una unidad (3) de usuario mediante un circuito que incluye una central (2) de inversión conectada a dos fuentes (4, 5) distintas de gas a presión, comprendiendo la central (2) de inversión un mecanismo de conmutación automático y/o manual que permite cambiar la alimentación de gas de la unidad (3) del usuario desde una fuente (4) o desde la otra (5) fuente para garantizar la continuidad de la alimentación durante el uso del dispositivo, comprendiendo el procedimiento una etapa de medición de la presión del gas en el circuito, en especial entre la central (2) de inversión y la unidad (3) de usuario, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa de medición de la temperatura ambiente, una etapa de cálculo de la presión corregida del gas en el circuito a partir de los valores de presión medidos y la temperatura ambiente, para determinar las variaciones de presión solo debidas a una transferencia de gas desde una fuente a la unidad (3) de usuario, comprendiendo el procedimiento una etapa de detección de un suministro de gas a una unidad (3) de usuario a través del circuito y, cuando la presión corregida calculada disminuye y no se detecta el suministro de gas a una unidad (3) del usuario, una etapa de generación de una señal de alerta.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la temperatura del gas en el circuito y, especialmente, en las fuentes (4, 5) se aproxima mediante el valor del promedio móvil de la temperatura ambiente medida (7) durante un periodo igual a tres veces el tiempo total característico del intercambio de calor entre el medio ambiente y el gas de la fuente (4, 5).
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado por que la variación de la presión del gas corregida se calcula calculando la presión P (en Pa) a partir de la ecuación [Mat. 1] de los gases reales PV = n.R.Z.T, en la que V es el volumen del gas (en m3), n el número de moles de gas, R la constante del gas ideal (unidades en J.K-1.mol-1), Z el factor de compresibilidad del gas en cuestión (adimensional según la naturaleza del gas, la temperatura y la presión del gas), T la temperatura del gas (en K) y, por que, la temperatura T del gas aproximado como un promedio móvil de la temperatura ambiente medida durante un periodo determinado comprendido entre una hora y cinco horas, y especialmente tres horas.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que la presión corregida (Pc) del gas en el circuito se calcula en forma de una función polinómica a la temperatura T del gas (en grados K) y cuyos coeficientes son polinomios a la presión medida (P en bar abs.).
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que la presión corregida (Pc) del gas en el circuito se calcula en forma de una función polinómica de orden 2 en temperatura T del gas (en grados K) y cuyos coeficientes son polinomios de orden 3 en presión medida (P en bar abs.)
Pc = [A. P3+B . P2+C . P+D] . T2+ [ E . P 3+ F . P 2+G.P+H] . T+
[ I . P 3+ J . P 2+ K.P L ]
en que los coeficientes A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K y L son coeficientes reales obtenidos mediante el suavizado polinomial de la función que implica el coeficiente de compresibilidad del gas.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1901644A FR3092896B1 (fr) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Dispositif, installation et procédé de fourniture de gaz |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2977232T3 true ES2977232T3 (es) | 2024-08-20 |
Family
ID=67185318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES20152779T Active ES2977232T3 (es) | 2019-02-19 | 2020-01-21 | Dispositivo, instalación y procedimiento para suministrar gas |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200263834A1 (es) |
| EP (1) | EP3699478B1 (es) |
| DK (1) | DK3699478T3 (es) |
| ES (1) | ES2977232T3 (es) |
| FR (1) | FR3092896B1 (es) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114061691B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-11-08 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种航天供气系统用气量测量方法及系统 |
| CN114413169B (zh) * | 2021-12-25 | 2023-12-22 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种加氢站用氮气控制管路系统 |
| EP4293274A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-20 | Gasokay ApS | Optimized gas delivery system |
| DE102023209926A1 (de) * | 2023-10-11 | 2025-04-17 | Stellantis Auto Sas | Druckgasversorgungssystem, damit ausgestattetes kraftfahrzeug und betriebsverfahren dafür |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259424A (en) * | 1991-06-27 | 1993-11-09 | Dvco, Inc. | Method and apparatus for dispensing natural gas |
| US5531242A (en) * | 1993-12-28 | 1996-07-02 | American Air Liquide | Cylinder solvent pumping system |
| US6536456B2 (en) * | 1997-03-03 | 2003-03-25 | William H. Dickerson, Jr. | Automatically switching valve with remote signaling |
| US6581623B1 (en) * | 1999-07-16 | 2003-06-24 | Advanced Technology Materials, Inc. | Auto-switching gas delivery system utilizing sub-atmospheric pressure gas supply vessels |
| JP6001315B2 (ja) * | 2012-04-26 | 2016-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | ガス充填システム及び車両 |
-
2019
- 2019-02-19 FR FR1901644A patent/FR3092896B1/fr active Active
-
2020
- 2020-01-21 EP EP20152779.3A patent/EP3699478B1/fr active Active
- 2020-01-21 DK DK20152779.3T patent/DK3699478T3/da active
- 2020-01-21 ES ES20152779T patent/ES2977232T3/es active Active
- 2020-02-19 US US16/794,324 patent/US20200263834A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3092896A1 (fr) | 2020-08-21 |
| EP3699478B1 (fr) | 2024-03-06 |
| US20200263834A1 (en) | 2020-08-20 |
| EP3699478A1 (fr) | 2020-08-26 |
| DK3699478T3 (da) | 2024-04-22 |
| FR3092896B1 (fr) | 2021-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2977232T3 (es) | Dispositivo, instalación y procedimiento para suministrar gas | |
| TWI261270B (en) | Transformer monitoring system | |
| US8591102B2 (en) | Measuring device for a heat exchanger | |
| US9228881B2 (en) | Method and apparatus for in-situ calibration and function verification of fluid level sensor | |
| JP2021518905A (ja) | 非侵襲性パイプ壁診断法 | |
| EP1373796B1 (en) | Pressurised steam boilers and their control | |
| TW200702641A (en) | Flow rate measurement device | |
| CN114864115A (zh) | 一种安全壳泄漏率测量试验系统 | |
| DE60232506D1 (de) | Strömungsmessung | |
| ES2393055T3 (es) | Procedimiento para la estimación del potencial de riesgo de una contaminación microbiana con un caudalímetro | |
| KR20140049759A (ko) | 동파방지 발열선 제어장치 | |
| RU2005105041A (ru) | Тапловой газовый расходомер с индикатором качества газа | |
| JP2017517013A (ja) | 計時監視または流体漏れ検出及び凍結バースト防止を備えた非侵襲熱分散流量計 | |
| US9127835B2 (en) | Boiler steam amount measuring method, boiler load analyzing method, boiler steam amount measuring apparatus, and boiler load analyzing apparatus | |
| US20130060492A1 (en) | Method of deducing time based metrics using flow rate | |
| ES2690444T3 (es) | Grifo para una botella de un fluido a presión y botella correspondiente | |
| GB2432220A (en) | Attitude error self-correction for thermal sensors of mass flow meters and controllers | |
| WO2010018337A3 (fr) | Dispositif et procédé de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugée | |
| JP4449513B2 (ja) | ガス遮断装置 | |
| JP4487552B2 (ja) | ガス遮断装置 | |
| KR102133537B1 (ko) | 압력탱크 충진·배기 시스템의 이상 감지 제어 방법 | |
| US20140260665A1 (en) | Module For Gas Flow Measurements | |
| GB2412958A (en) | Measuring of total dissolved solids in a steam boiler | |
| CN105473992A (zh) | 具有集成传感器的测试泄漏装置 | |
| JP2001355800A (ja) | ガス供給装置 |