ES3058366T3 - Método para evaluar el estado de una red neumática - Google Patents

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para evaluar el estado de una red neumática

[0003] Campo técnico de la invención

[0004] La presente invención se sitúa en el campo de los compresores para comprimir y suministrar un gas a una red neumática, y más particularmente en la evaluación de un estado de dicha red neumática.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] Se sabe que los compresores se utilizan para comprimir gas en una o varias etapas. Este gas comprimido se suministra a uno o más consumidores neumáticos a través de una red neumática.

[0007] De forma sencilla, la red neumática consta de un compresor al que se conecta un consumidor. Sin embargo, en un entorno industrial real, la red neumática consta, por un lado, de un grupo de compresores dispuestos en una sala técnica, también llamada sala de compresores, y, por otro, de un grupo de consumidores dispersos por el recinto industrial. Además, también puede haber otros componentes en la red, como recipientes de aire comprimido, válvulas de cierre, filtros, reguladores y/o sistemas de lubricación.

[0008] La sala de compresores, y más concretamente el número y las capacidades respectivas de los compresores, se seleccionan en función de un consumo previsto en el emplazamiento, opcionalmente incrementado por un margen de expansión futuro previsto o estimado. Además, la elección del compresor se hará en función de las aplicaciones previstas. La elección de compresores incluye, por ejemplo, compresores de tornillo frente a turbocompresores, compresores con inyección de aceite frente a compresores sin aceite.

[0009] Normalmente, los consumidores de aire comprimido se encuentran en un lugar distinto de la sala de compresores. En muchos casos, un consumidor utilizará por tanto la red neumática sin tener que saber dónde se encuentra la sala de compresores ni cuáles son sus especificaciones técnicas.

[0010] Sin embargo, el consumidor espera poder consumir continuamente aire comprimido -u otro gas- en todo momento con unas propiedades del medio especificadas previamente para su aplicación concreta, como una presión, un caudal, una humedad, una concentración de aceite, etc. deseados. Por otro lado, el operador de una red neumática, o más generalmente el operador de un emplazamiento industrial, intentará gestionar la red neumática de forma eficaz y/o eficiente en términos de consumo de energía y costes económicos relacionados.

[0011] Por lo tanto, para gestionar la red neumática de forma eficaz y/o eficiente, se necesita un método y un sistema asociado para evaluar el estado de la red.

[0012] Una solución existente es, por un lado, colocar manómetros en determinados puntos de la red y, por otro, medirlos manualmente. A continuación, se puede elaborar una visión general de las presiones presentes para evaluar el estado de la red. Además de los manómetros, también pueden utilizarse otros sensores que describan el estado de la red, como, por ejemplo, un termómetro, un medidor de humedad, un caudalímetro o similares.

[0013] Este método también puede automatizarse, como, por ejemplo, se divulga en US9395262B1. En la presente, se supervisa un subsistema de la red neumática para poder detectar fugas. Se utilizan datos históricos en los que una diferencia entre los datos medidos y los históricos puede indicar la presencia de una fuga. Los datos históricos consistirán normalmente en datos medidos en los que la red neumática no contenga fugas.

[0014] Una desventaja de las soluciones anteriores es que la iniciación requiere mucho tiempo. Además, hay que asegurarse con gran certeza de que los datos iniciales corresponden efectivamente a los datos de una red neumática sin fugas. Además, una tendencia sólo se notará pasado un tiempo, mientras que preferiblemente una posible desviación debería detectarse a tiempo.

[0015] DE102008064490A1 se refiere a un método para controlar una instalación de compresores que comprende una pluralidad de compresores, en el que el objetivo es mantener una sobrepresión predeterminada mediante la instalación de compresores.

[0016] En consecuencia, existe la necesidad de un método y un aparato para gestionar una red neumática de forma más eficaz mediante la evaluación del estado de una red neumática con mayor precisión.

[0017] Breve descripción de la invención

[0018] Es objetivo de la presente invención proporcionar un método y un aparato para gestionar una red neumática de forma eficaz y/o eficiente.

[0019] Este objetivo se consigue, según un primer aspecto de la invención, proporcionando un método para evaluar un estado de una red neumática que comprende al menos un compresor configurado para comprimir un gas, y al menos un consumidor neumático, comprendiendo el método los pasos de:

[0020] ● detectar uno o más parámetros e información contextual asociada del gas en al menos dos ubicaciones diferentes de la red neumática y en dos momentos diferentes; y

[0021] ● sincronizar la detección en un primer y un segundo momento, respectivamente, obteniendo así un primer y un segundo registro momentáneo, respectivamente, de la red neumática; y

[0022] ● evaluar el estado de la red neumática basándose en el primero y el segundo registro momentáneamente ● detectar el parámetro o parámetros y la información contextual asociada a lo largo de un horizonte temporal predefinido que comprende una serie de grabaciones momentáneas;

[0023] ● generar un conjunto de datos que comprenda la secuencia de grabaciones momentáneas y en el que la evaluación se realice además basándose en el conjunto de datos.

[0024] La red neumática consta de al menos un compresor y al menos un consumidor, pero generalmente estará formada por un grupo de compresores y un grupo de consumidores. Los consumidores consumen el gas comprimido en un lugar distinto al de los compresores.

[0025] La red neumática comprende además un grupo de sensores configurados para detectar u observar parámetros característicos del gas. Estos parámetros son, por ejemplo, una presión, un caudal, una densidad de flujo, un punto de rocío, una humedad y/o una temperatura. Además, también se recuperará información contextual junto con los parámetros. Esta información contextual, también llamada metadatos, es una descripción adicional de una relación entre los parámetros medidos y el entorno de la red neumática. Esto incluye, entre otros: un momento del día o de la semana, los días festivos legales, la geolocalización, las condiciones meteorológicas, la planificación de la producción, el porcentaje de carga del compresor, la posición del sensor en la red neumática y/o el estado operativo de la red y/o de los consumidores neumáticos, del sensor y/o del compresor.

[0026] En al menos dos ubicaciones físicamente diferentes, este parámetro o parámetros se observan junto con la información contextual. Además, la observación se realiza en diferentes momentos, por lo que es importante que las observaciones estén sincronizadas. En otras palabras, en un primer momento se detectan simultáneamente uno o más parámetros con la información contextual en al menos dos lugares diferentes. Un tiempo después, los parámetros con la información contextual vuelven a observarse simultáneamente en los mismos lugares. De este modo, se consigue una grabación momentánea o "instantánea" de la red neumática en dos momentos distintos. La detección puede realizarse mediante medidores digitales, o medidores analógicos con un convertidor analógicodigital, en los que la sincronización de las observaciones puede realizarse entonces mediante el uso de marcas de tiempo en los paquetes registrados. Los medidores digitales deben estar sincronizados inicialmente, es decir, los relojes internos de los medidores deben estar sincronizados.

[0027] Los medidores digitales pueden ser además de tipo inalámbrico, en los que una unidad central de procesamiento puede procesar las observaciones.

[0028] Las dos -o preferiblemente varias- grabaciones momentáneas o instantáneas se utilizan entonces para evaluar el estado de la red neumática. Esta evaluación se realiza comparando las instantáneas, preferiblemente obtenidas en el mismo contexto, a lo largo del tiempo. Por ejemplo, cuando se observa una diferencia significativa entre dos instantáneas sucesivas, en las que la diferencia temporal entre estas instantáneas es pequeña, se puede inferir una posible anomalía en la red. En otras palabras, una detección de anomalías consiste en una combinación de parámetros sincronizados junto con la información contextual.

[0029] De este modo, la evaluación se lleva a cabo, por una parte, comparando las dos instantáneas entre sí, pero también, según la invención, mediante un conjunto de datos que comprende una serie de instantáneas a lo largo de un horizonte temporal predefinido. El horizonte temporal es, por ejemplo, un día, una semana laboral, un mes o cualquier otro periodo de tiempo que sea característico de un uso de la red neumática con respecto a las aplicaciones utilizadas.

[0030] Una ventaja de la invención es que no se requiere ningún periodo de iniciación. En otras palabras, con la mera instalación de al menos dos sensores en la red neumática, se puede iniciar inmediatamente la evaluación de la misma. La elección de la ubicación de los sensores determinará la precisión de la evaluación, pero debe entenderse que esto no limita la invención. En otras palabras, un operador de la red neumática puede optar por colocar al menos los dos sensores en una parte de la red para evaluar únicamente esta parte. Esto puede ser ventajoso si, por ejemplo, sólo esta parte requiere la supervisión necesaria.

[0031] Otra ventaja es que tampoco es necesario tener conocimientos iniciales de la red neumática. Utilizando tanto los parámetros como la información contextual, ya se puede realizar una evaluación suficiente basada en ellos, que puede ser útil para esforzarse por conseguir un funcionamiento más eficaz y/o eficiente de la red neumática.

[0032] Otra ventaja es que, a diferencia de la técnica anterior, la atención no se centra únicamente en las posibles fugas, sino también en las pérdidas de presión, las pérdidas de punto de rocío, las diferencias de humedad, las diferencias de concentración de partículas, las diferencias de microorganismos, etc.

[0033] De acuerdo con lo divulgado anteriormente, de acuerdo con la invención, el método comprende además los pasos de:

[0034] ● detectar el parámetro o parámetros a lo largo de un horizonte temporal predefinido que comprenda una serie de instantáneas;

[0035] ● generar un conjunto de datos que comprenda la secuencia de instantáneas;

[0036] y en el que la evaluación se realiza además basándose en el conjunto de datos.

[0037] El método también puede generar un conjunto de datos que comprenda varias instantáneas a lo largo de un horizonte temporal determinado. A continuación, este conjunto de datos puede almacenarse en una base de datos. Posteriormente, se puede generar un conjunto de datos similar en el mismo horizonte temporal específico y realizar la evaluación mediante una comparación de los distintos conjuntos de datos.

[0038] Por otro lado, la evaluación también puede realizarse a partir de un único conjunto de datos, con lo que puede derivarse una determinada tendencia que sea indicativa del estado de la red neumática.

[0039] De acuerdo con una realización, el método comprende además los pasos de:

[0040] ● preparar un conjunto de datos de referencia indicativo del estado de la red neumática; y en el que la evaluación se realiza comparando el conjunto de datos con el conjunto de datos de referencia.

[0041] El conjunto de datos de referencia puede ser preparado de antemano, por ejemplo por un usuario o un administrador con conocimientos de la red neumática. Basándose en las características de la red, el usuario o administrador elaborará entonces el conjunto de datos de referencia, por ejemplo con ayuda de una interfaz de usuario, que será entonces representativo de una red en funcionamiento. El conjunto de datos de referencia también puede elaborarse en función de otra red previamente evaluada. En otras palabras, se puede utilizar un conjunto de datos externo para evaluar la red. Por lo tanto, debe entenderse que esta última opción sólo es aplicable después de que el método haya observado ya una serie de instantáneas en otra red neumática similar. El conjunto de datos de referencia también puede elaborarse recuperando características de la red neumática. Estas características pueden, por ejemplo, almacenarse como parámetros y/o variables en una base de datos con la que el método pueda comunicarse.

[0042] Las características de la red neumática comprenden entonces una del grupo de un diámetro de conducto, una longitud de conducto, un coeficiente de fricción de uno o más conductos, y/o la potencia neumática y/o eléctrica instalada de uno o más compresores.

[0043] De acuerdo con una realización, el método comprende además el paso de tomar medidas correctivas basadas en la evaluación. Esta medida correctiva incluye una del grupo de cambiar un ajuste del compresor, generar una señal de alarma, disminuir y/o aumentar la presión de entrada de la red neumática y/o la presión de salida del compresor, formular una recomendación, como instalar un compresor adicional o un compresor con una capacidad diferente, mejorar el conducto con un diámetro mayor, sellar de forma selectiva una fuga para reducir la pérdida de punto de rocío, sustituir un filtro, y/o cualquier otra medida correctiva que pueda tomarse mediante el método para llevar la red neumática a un estado operativo deseado.

[0044] De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se da a conocer un sistema para evaluar el estado de una red neumática, el sistema comprende una unidad de procesamiento configurada para realizar el método implementado por ordenador de acuerdo con el primer aspecto de la invención.

[0045] De acuerdo con un tercer aspecto, la invención comprende un producto de programa de ordenador que contiene instrucciones ejecutables por ordenador para realizar el método del primer aspecto cuando este programa se ejecuta en un ordenador.

[0046] De acuerdo con un cuarto aspecto, la invención comprende un medio de almacenamiento legible por ordenador que contiene el producto de programa de ordenador de acuerdo con el tercer aspecto.

[0047] Breve descripción de los dibujos

[0048] La invención se describirá ahora con más detalle haciendo referencia a los dibujos en los que:

[0049] La figura 1 ilustra una red neumática compuesta por dos compresores y dos consumidores; y

[0050] La figura 2 ilustra esquemáticamente los pasos, realizados por el método implementado por ordenador de acuerdo con una realización de la invención.

[0051] Descripción de las Realizaciones

[0052] La figura 1 ilustra un sistema de gas comprimido o de vacío de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención. La red neumática 105 comprende dos compresores 100 y 101 que están conectados a la red 105 a través de un punto de conexión 102. La red neumática 105 comprende además dos consumidores 103 y 104. El punto de conexión 102 también puede considerarse un consumidor y, además, también un recipiente de almacenamiento.

[0053] La red neumática 105 está configurada para suministrar a los consumidores 103 y 104 aire comprimido, vacío o cualquier otro gas o líquido que pueda comprimirse, como oxígeno, dióxido de carbono u otros gases inertes. La red neumática 105 comprende además sensores que pueden medir diversos parámetros como, por ejemplo, una presión, un caudal, un punto de rocío, una humedad, una temperatura y/u otros parámetros descriptivos del estado del gas o del vacío. Estos sensores se ilustran con los puntos en los consumidores 103 y 104, pero debe entenderse además que estos sensores también pueden colocarse en otros lugares de la red neumática 105. En esta ilustración, los sensores son de tipo inalámbrico y transmiten digitalmente sus mediciones a una unidad informática central 106, 107, pero debe entenderse además que también pueden ser de tipo analógico y/o estar cableados. Es importante que los datos medidos por estos sensores puedan registrarse y que las mediciones realizadas en diferentes lugares puedan sincronizarse.

[0054] Además, hay una unidad de control que recibe las mediciones. Esta unidad de control puede implementarse en un ordenador 107, por ejemplo, dispuesto en una sala de control, en la nube 106, en un compresor 101 u, opcionalmente, en el propio sensor 104. No obstante, los datos medidos se intercambiarán 108, 109 de forma que un usuario 110 pueda acceder a estas mediciones, o al menos ser notificado de los resultados originados por el método implementado por ordenador, como se explicará más adelante.

[0055] Por ejemplo, el usuario 110 dispone de una interfaz en la que se muestra el estado de la red neumática 105. Además, también pueden hacerse recomendaciones para mejorar la eficacia y/o el rendimiento del funcionamiento de la red neumática. Esto se ilustrará con más detalle en función de la figura 2, que ilustra los pasos realizados por el método implementado por ordenador de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención.

[0056] Un primer paso es la medición sincrónica 202 de uno o más parámetros del gas en al menos dos ubicaciones distintas 102, 103, 104 de la red neumática 105. Con medición sincrónica 202 se entiende que se realizan instantáneas 200, 201 de la situación o estado en los dos lugares distintos 102, 103, 104 y que estas instantáneas están sincronizadas 202.

[0057] Además, valores descriptivos, como el estado de funcionamiento del compresor y de la bomba de vacío, la presión ambiente, la corriente eléctrica absorbida, una velocidad de rotación, una temperatura (ambiente), una tensión, una potencia, una humedad, un caudal, una especificación del compresor o de la bomba de vacío, si se dispone de ella, una actividad de uno o varios consumidores neumáticos, o cualquier otro valor descriptivo que pueda servir de parámetro para su procesamiento por el método implementado por ordenador, medido y/o derivado y sincronizado 202.

[0058] Este paso de mediciones sincronizadas 202 se repite regularmente para disponer de una serie de mediciones en diferentes estados de funcionamiento de la red neumática 105.

[0059] Los valores descriptivos se ilustran con los valores 205 para la instantánea 201. Basándose en las cantidades medidas sincronizadas 203, pueden derivarse 211 otras cantidades 204. Estas cantidades derivadas 204 son cantidades descriptivas de diferentes ubicaciones y/o de su relación en la red neumática 105 calculadas y/o derivadas 211 a partir de las cantidades medidas 203 sincronizadas. Estas cantidades derivadas pueden incluir diferencias de presión, caudal, temperatura, punto de rocío y/o energía, o relaciones de presión, caudal, temperatura, punto de rocío u otras relaciones matemáticas posibles.

[0060] En un paso siguiente, se miden en un momento posterior las mismas cantidades que en el primer paso y las cantidades derivadas se calculan también como en el paso anterior.

[0061] Tras realizar estas segundas mediciones, se comprueba si ambos conjuntos de mediciones se realizaron en condiciones similares. Esto se ilustra con el paso 206, que ilustra una evaluación del contexto 206. Esto significa además que con un estado operativo similar del compresor o de la bomba de vacío, una presión ambiente, una corriente eléctrica absorbida, una velocidad de rotación, una temperatura (ambiente), una tensión, una potencia, una humedad, un caudal, una especificación del compresor, si se dispone de ella, y/o una actividad de uno o varios consumidores neumáticos son similares.

[0062] Si el estado operativo de las dos mediciones es lo suficientemente similar, entonces las cantidades medidas y derivadas pueden compararse 207 considerando su diferencia, proporción y/u otras relaciones matemáticas. Si los estados no son similares, o no son suficientemente similares a las mediciones anteriores, se realiza una nueva medición hasta que los estados sean suficientemente similares. Esto puede hacerse en tiempo real, aunque no necesariamente, y también permite comparar los datos históricos entre sí hasta obtener el mismo contexto 205. Además, el contexto 205 actual de los datos medidos también puede compararse con un contexto 205 de datos medidos anteriormente y almacenarse en una base de datos.

[0063] Debe entenderse que también puede realizarse una comparación 207 entre las cantidades medidas y derivadas y un conjunto de datos generado a partir de características de la red neumática como el diámetro del conducto, la longitud del conducto, el coeficiente de fricción de un conducto y similares, así como valores descriptivos, como el estado operativo del compresor y de la bomba de vacío, la presión ambiente, la corriente eléctrica absorbida, una velocidad de rotación, una temperatura (ambiente), una tensión, una potencia, una humedad, un caudal, una especificación del compresor o de la bomba de vacío si están disponibles, una actividad de uno o varios consumidores neumáticos, o cualquier otro valor descriptivo que pueda servir de parámetro para su procesamiento por el método implementado por ordenador.

[0064] En un paso opcional 208, una comparación 207 de las cantidades medidas 203 y/o de las cantidades derivadas 204 puede escalarse en una escala de, por ejemplo, cero a uno, o cualquier otra escala que permita una comparación entre las cantidades. Este paso opcional tiene la ventaja de que, independientemente del tipo de cantidad o cantidad derivada y de las dimensiones físicas de esta cantidad, la comparación puede tratarse de manera uniforme.

[0065] Dada la magnitud de esta ecuación 207, escalada o no, de las cantidades medidas 203 y/o derivadas 204, ésta proporciona una medida de la equivalencia del estado de la red neumática 105.

[0066] Dado que estas evaluaciones se realizan de forma similar, se pueden clasificar las diferencias y, de este modo, realizar una evaluación del estado de la red neumática 105. Esta evaluación puede conducir, por ejemplo, a la identificación de una fuga o un bloqueo en la red neumática 105. Esto se ilustra con más detalle como diagnóstico 209 en la figura 2.

[0067] Por último, pueden proponerse entonces medidas correctivas 210 que permitan al usuario 110 limitar los posibles daños económicos derivados de un defecto. Las medidas correctivas 210 son, por ejemplo, disminuir la presión del sistema, temporizar los compresores en función del consumo, ajustar la red para disminuir la caída de presión, como aumentar el diámetro de un conducto, cerrar parte de la red cuando no se utilice y/o sellar las fugas.

[0068] La presente invención no se limita en modo alguno a las realizaciones descritas a modo de ejemplo y mostradas en las figuras, sino que dicho método según la invención para evaluar un estado de una red neumática, un dispositivo de procesamiento de datos y un medio de almacenamiento legible por ordenador pueden implementarse según diversas modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

1. Un método para evaluar el estado de una red neumática (105) que comprende al menos un compresor (100, 101) configurado para comprimir un gas, y al menos un consumidor neumático (102, 103, 104), comprendiendo el método los pasos de:

- detectar uno o más parámetros del gas e información contextual asociada en al menos dos ubicaciones distintas (102, 103, 104) de la red neumática (105) y en dos momentos distintos (200, 201); y

- sincronizar (202) la detección en un primer (200) y un segundo momento (201) respectivamente, obteniendo así un primer y un segundo registro momentáneo, respectivamente, de la red neumática; y

- evaluar el estado de la red neumática basándose en el primer (200) y el segundo (201) registros momentáneos, - detectar el parámetro o parámetros y la información contextual asociada a lo largo de un horizonte temporal predefinido que comprende una serie de grabaciones momentáneas;

- generar un conjunto de datos que comprenda la secuencia de grabaciones momentáneas;

y en el que la evaluación se realiza además basándose en el conjunto de datos.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende los pasos de:

- preparar un conjunto de datos de referencia indicativo del estado de la red neumática;

y en el que la evaluación se realiza comparando el conjunto de datos con el conjunto de datos de referencia.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que además comprende los pasos de:

- recuperar las características de la red neumática;

y en el que la preparación del conjunto de datos de referencia se realiza además en función de las características.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, comprendiendo las características una del grupo de:

- un diámetro de conducto;

- una longitud de conducto;

- un coeficiente de fricción de un conducto;

- una longitud equivalente de un conducto y/o componente de conducto;

- una potencia instalada.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el parámetro o parámetros que comprenden uno o más del grupo de:

- una presión;

- un caudal;

- una densidad de corriente;

- un punto de rocío;

- una humedad;

- una temperatura;

- una concentración de aceite;

- una concentración de partículas;

y la información de contexto asociada que comprende uno o más del grupo de:

- un momento;

- un calendario de producción;

- una condición meteorológica;

- un porcentaje de carga;

- una geolocalización;

- una posición; y/o

- un estado.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende el paso de: - tomar una medida correctiva (210) basada en la evaluación.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, la medida correctiva comprende una del grupo de:

- cambiar un ajuste del compresor;

- generar una señal de alarma;

- disminuir y/o aumentar una presión de entrada de una red neumática y/o la presión de salida del compresor; - formular una recomendación.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la formulación de una recomendación comprende: - instalar un compresor adicional; y/o

- mejorar un conducto con un diámetro mayor; y/o

- cuyo objetivo sea sellar una fuga para reducir la pérdida de punto de rocío; y/o

- sustituir un filtro.

9. Sistema para evaluar un estado de una red neumática, el sistema comprende una unidad de procesamiento configurada para realizar el método implementado por ordenador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones

precedentes.

10. Un producto de programa de ordenador que contenga instrucciones ejecutables por ordenador para realizar el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando este programa se ejecuta en un ordenador.

11. Un medio de almacenamiento legible por ordenador que contenga el producto de programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 10.