ES2201630T3 - Depurador de aire humedo. - Google Patents
Depurador de aire humedo.Info
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Abstract
Depurador de aire húmedo diseñado para humidificar y enfriar corriente de aire utilizadas en instalaciones de ventilación y aire acondicionado diseñadas y fabricadas para los sectores civiles, industriales y de servicios, que comprende una carcasa (12) en la que se aloja un sistema de pulverización de agua con una presión y caudal variables presentando el sistema pulverizador de agua por lo menos un banco (16) de toberas (14) instalado en contracorriente con la dirección del flujo de la corriente de aire que se va a tratar, una pluralidad de dispositivos impactadores (15) instalados en oposición a las toberas (14) y un eliminador de neblina (17) instalado corriente abajo de dicho banco de toberas (16) a una distancia (d) que varía según la velocidad de tránsito de la corriente de aire tratada y el caudal/presión del agua pulverizada; y una bomba de inyección de agua (18) que está conectada a dicho juego de toberas pulverizadoras (14) en un margen de presión adecuado para el campo de uso requerido.
Description
Depurador de aire húmedo.
La presente invención se refiere a un dispositivo
depurador de aire húmedo, diseñado para aplicarse en particular a
unidades de ventilación y aire acondicionado para uso en
instalaciones civiles e industriales.
La moderna tecnología utilizada para los procesos
de fabricación en general, y en algunos sectores en particular,
exige el control preciso del nivel de saturación de la salida de
aire desde tipos especiales de aparatos denominados depuradores de
aire. En particular, por razones técnicas y financieras, las
industrias textil y papelera saturan la corriente de aire que se
transporta a los lugares de trabajo lo más completamente
posible.
Las unidades instaladas, hasta ahora, realizan
completamente la tarea exigida en términos técnicos. Sin embargo,
modificaciones y mejoras en los componentes de estas unidades se
necesitan habida cuenta del desarrollo de los mercados, que
requieren, cada vez más, reducciones en gastos de instalación y
mantenimiento y por la necesidad de reducir los gastos de
explotación. Cuestiones de protección medioambiental, incluyendo una
gran necesidad de ahorro de energía, influyen sobre las decisiones
de diseño, que deben satisfacer los objetivos técnicos
prioritarios.
El sector de la ingeniería de instalaciones
técnicas ha ofrecido diferentes soluciones a este problema,
principalmente dirigidas a una configuración especial del sistema
que transporta la corriente de aire al área de contacto/intercambio
entre la corriente de aire y el fluido implicado en el proceso y el
uso de altas presiones para nebulizar el agua inyectada.
Una solución recientemente conocida se refiere a
depuradores de aire que funcionan a una velocidad de tránsito de
aire de entre 5 y 6 metros por segundo y que utilizan un aparato
especial que genera una gama particular de longitudes de onda,
diseñado para mejorar el contacto y la homogeneización en el
proceso de intercambio entre corriente de aire y fluido. Estos
depuradores tienen la asistencia de una bomba de alta presión que
funciona en una gama de presiones entre 80 y 120 bar.
Dicha solución técnica presenta el inconveniente
de crear considerables problemas de limpieza y de mantenimiento así
como altos costes de fabricación. Además, las toberas están
instaladas de tal manera que inyectan el agua en la misma dirección
en la que ha de tratarse la corriente de aire.
Otro tipo de depurador, que funciona en la misma
gama de presiones que el anterior, utiliza elementos inyectores
situados uno frente al otro. Sin embargo, aunque esta solución es
barata por sus bajos costes de fabricación, no permite la
pulverización exacta del fluido inyectado cuando pequeños depósitos
se forman en el extremo de la abertura del inyector.
En ambos casos, el depurador tiene que instalarse
con un enderezador de flujo de aire en la admisión del depurador.
Aunque estas soluciones han proporcionado una considerable
reducción en las dimensiones de las unidades depuradoras y en
algunos casos, una eliminación parcial del depósito de recirculación
de agua y todos los problemas asociados de explotación e higiene,
todavía presentan grandes caídas de presión. Esto significa que
altos costes de explotación están implicados en el proceso de
tránsito del aire tratado e incrementos en la presión de inyección
de agua.
El perfeccionamiento del proceso de saturación
exige el diseño de soluciones técnicas en las que el intercambio de
partículas de agua con las corrientes de aire circundantes es lo
más uniforme y limitador posible.
Aunque las soluciones propuestas, hasta ahora,
cumplen los parámetros de la saturación, presentan el inconveniente
de que son caras de fabricar y sobre todo, difíciles de limpiar,
con consecuencias desfavorables sobre el plan de mantenimiento. Este
último parámetro es de gran importancia, sobre todo en las
instalaciones industriales, que están expuestas a problemas de
polvo residual y servicio continuo, por lo que no son admisibles
operaciones de mantenimiento de larga duración.
Además, el consumo es alto y necesita mejorarse
lo más posible para el objetivo de ahorro de energía y agua.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un depurador de aire para usos civiles e industriales,
que trate el aire con un proceso de saturación parcial, saturación
total o supersaturación, que garantice el estricto cumplimiento con
los parámetros termohigrométricos requeridos.
Otro objetivo es conseguir un alto grado de
ahorro de energía optimizando y reduciendo las caídas de la presión
en términos hidráulicos y aerohidráulicos.
Otro objetivo es reducir las dimensiones del
depurador, facilitando así la integración e instalación de la
unidad en la que se utiliza dentro de los edificios e instalaciones
pertinentes, sobre todo edificios e instalaciones industriales.
Otro objetivo es facilitar el mantenimiento del
depurador y proporcionar una configuración diseñada con el más
pequeño número posible de piezas expuestas a los contaminantes
exteriores.
Éste y otros objetivos se realizan mediante un
depurador de aire húmedo según se especifica en la reivindicación
1.
Otras características se describirán en las
reivindicaciones adjuntas.
Las características y ventajas de un depurador de
aire húmedo según esta invención resultarán evidentes a partir de
la siguiente descripción más detallada, proporcionada a título de
ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos
esquemáticos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista en alzado que ilustra
una sección transversal de parte de un depurador de aire húmedo
construido según la invención;
- la figura 2 es una vista en alzado lateral
ampliada de una de las toberas de pulverización, con el
correspondiente impactador, instalado en el banco de toberas en el
depurador.
La Figura 1 ilustra un depurador de aire húmedo
11 que se utiliza para humidificar y enfriar corrientes de aire
destinadas a instalaciones de ventilación de aire acondicionado
diseñadas y utilizadas para los sectores de obras civiles, servicios
e industriales.
El depurador de aire 11, según la presente
invención, se utiliza dentro del contexto de instalaciones
completamente controladas por unidades de medición, control y
regulación.
El depurador de aire 11 está constituido por una
carcasa 12, hecha de varios tipos de materiales ferrosos, no
ferrosos y/o sintéticos, que está dimensionado, según esta
invención, de tal manera que se consiga una alta velocidad de
tránsito, pero bajas caídas de presión. El depurador, según la
invención, suele fabricarse sin un enderezador de flujo de aire de
tránsito, ilustrado en la figura 1 por una línea de trazos 13.
La carcasa 12 aloja un sistema de pulverización
de agua con presión y caudal variable, que depende de las
necesidades de la aplicación final. En este sistema de
pulverización, la dirección de inyección de las toberas
pulverizadoras 14 está en contracorriente con la dirección del
flujo de aire tratado, según se indica por las flechas A.
Una disposición de elementos impactantes 15, que
variará sobre la base de las tres coordenadas cartesianas y los
parámetros de caudal/presión, está instalada en posición opuesta a
las toberas pulverizadoras 14. Una distancia adecuada "d" entre
un banco 16 de toberas 14 y un eliminador de neblina sucesivo 17
debe identificarse sobre la base de la velocidad de tránsito de la
corriente de aire tratada y el caudal/presión del aire
pulverizado.
El eliminador de neblina final 17 tendrá
evidentemente una configuración coordinada con los parámetros
anteriormente mencionados y será adecuado para funcionar con una
corriente de aire saturada y otra supersaturada. Las toberas 14 del
banco 16 deben alimentarse por una bomba de inyección de agua 18
conectada a dicho juego de toberas pulverizadoras y dicha bomba
puede ser del tipo de pistón o centrífuga, en un margen de presión
adecuado al campo de uso requerido.
Las toberas pulverizadoras 14 pueden agruparse en
bloques configurados para adaptarse a los requerimientos de la
aplicación final. El depurador de aire puede tener cualquier forma,
por ejemplo, cilíndrica.
Una nebulización eficiente del agua inyectada a
través de las toberas está acompañada no solamente por la
disposición en contracorriente de las toberas pulverizadoras, sino
también por la presencia de impactadores especiales 15.
La mayor novedad y originalidad de esta invención
se refiere así a toberas 14 e impactadores 15, que están instalados
en una configuración que tiene las características siguientes:
- tobera pulverizadora con efecto
cónico/periférico o cónico/integral;
- ángulo de incidencia de pulverización entre 60º
y 120º;
- impactador con perfil elíptico/circular y
diámetro que varía entre 15 y 50 mm;
- distancia entre el extremo de la tobera y el
dispositivo impactador que varía entre 15 y 45 mm, sobre la base de
la presión de inyección de fluido y el ángulo de incidencia.
Esta comparación paramétrica, en la presencia de
una disposición en contracorriente de las toberas, produce un
efecto nebulizante particular sobre el fluido inyectado, lo que, a
su vez, produce un perfil nebulizante en la dirección del flujo de
la corriente de aire con una forma elíptica/esférica y un gran área
que hace máxima la saturación o supersaturación de la corriente de
aire tratada.
Esta selección particular de componentes permite
la eliminación del enderezador del flujo de aire 13, que de no ser
así sería necesario como lo es en todas las demás
construcciones.
La eliminación del enderezador del flujo de aire
o generador de turbulencias reduce considerablemente las caídas de
presión causadas por el tránsito de la corriente de aire. Esto
lleva a una reducción en los costes de fabricación y explotación. La
estructura anteriormente descrita está considerablemente
simplificada, facilitando así las operaciones de mantenimiento con
las consiguientes ventajas financieras.
El perfil del dispositivo impactador 15 está
diseñado para incrementar la magnitud del contacto entre el agua
nebulizada y la corriente de aire en tránsito. Un juego de pruebas
in situ ha demostrado que esta configuración de toberas
particular permite que la velocidad de tránsito de la corriente de
aire se incremente todavía más a valores entre 6 y 9 n/seg.,
mientras que las caídas de presión causadas por el tránsito de la
corriente de aire permanecen bajo 150 Pa. De este modo, esta
invención racionaliza la construcción, reduce los costes de
fabricación y mejora las condiciones de alojamiento de la
invención, tanto si se apoya sobre una superficie como si tiene un
montaje mural, con las consiguientes ventajas en relación con las
cargas colgantes dentro del edificio, cualquiera que sea su uso.
También puede instalarse un generador de turbulencia especial.
El tipo y elección de componentes para este
depurador de aire fueron también determinados por las prioridades
siguientes:
- para configurar un sistema de introducción del
flujo aerohidráulico dentro del depurador, que tiene
características aerodinámicas tales que reducen al mínimo las
caídas de presión causadas por el tránsito de la corriente de aire
tratado y cumpliendo los requisitos de la aplicación sin necesidad
de un enderezador del flujo de aire;
- para configurar un sistema de inyección de agua
instalado en contracorriente al flujo de aire que facilita el
contacto de fluido/corriente de aire, de modo que permita
diferentes niveles de saturación y supersaturación;
- para configurar las coordenadas
tridimensionales de la cámara de intercambio de corriente de
aire/fluido, en este caso concreto la distancia entre los bancos de
toberas, que varía según las exigencias de la instalación y la
aplicación y la relación de anchura/altura de la cámara de
tratamiento, para poder optimizar el funcionamiento, según se
requiera por cada instalación, en la presencia de velocidades de
tránsito de la corriente de aire de hasta 9,0 m/seg.;
- para crear las condiciones requeridas para
obtener una nebulización óptima, termohigrométricamente estable,
utilizando toberas particulares acopladas a accesorios especiales
diseñados para incrementar el área de contacto entre la corriente de
aire y el fluido y conseguir así el máximo ahorro de agua y
energía;
- para evitar la recirculación del agua inyectada
y al mismo tiempo, para reducir al mínimo el caudal del agua
inyectada;
- para configurar la invención de modo que
permita el uso de una amplia gama de presiones de nebulización,
desde aproximadamente 10 a más de 60 bar, dependiendo de las
necesidades de la instalación y las prioridades paramétricas
requeridas por el usuario final;
- para permitir la incorporación de un generador
de turbulencias, diseñado para mezclar el fluido inyectado y la
corriente de aire en tránsito de una manera especial, a esta
invención corriente arriba de las toberas pulverizadoras.
De este modo, el depurador de aire según la
invención constituye una unidad compacta capaz de producir y
mantener una corriente de aire en tránsito a través de dicha
unidad, que presenta condiciones de saturación total, saturación
parcial o supersaturación. Las condiciones termohigrométricas de
dicha corriente de aire presentan así características de
estabilidad y uniformidad capaces de cumplir los requerimientos de
procesos de fabricación industriales e instalaciones diseñadas para
uso civil, industrial y servicios.
Claims (12)
1. Depurador de aire húmedo diseñado para
humidificar y enfriar corriente de aire utilizadas en instalaciones
de ventilación y aire acondicionado diseñadas y fabricadas para los
sectores civiles, industriales y de servicios, que comprende una
carcasa (12) en la que se aloja un sistema de pulverización de agua
con una presión y caudal variables presentando el sistema
pulverizador de agua por lo menos un banco (16) de toberas (14)
instalado en contracorriente con la dirección del flujo de la
corriente de aire que se va a tratar, una pluralidad de
dispositivos impactadores (15) instalados en oposición a las
toberas (14) y un eliminador de neblina (17) instalado corriente
abajo de dicho banco de toberas (16) a una distancia (d) que varía
según la velocidad de tránsito de la corriente de aire tratada y el
caudal/presión del agua pulverizada; y una bomba de inyección de
agua (18) que está conectada a dicho juego de toberas
pulverizadoras (14) en un margen de presión adecuado para el campo
de uso requerido.
2. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque la disposición de los dispositivos
impactadores (15) varía sobre la base de las tres coordenadas
cartesianas y los parámetros de caudal/presión.
3. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos dispositivos impactadores (15)
tienen una configuración y un perfil dimensionado de modo que se
incremente el coeficiente de contacto entre la corriente de aire y
el fluido inyectado.
4. Depurador de aire según la reivindicación 3,
caracterizado porque la distancia entre dichos dispositivos
impactadores (15) y las toberas (14) varía sobre la base de los
valores de presión de trabajo del fluido, estando dichos valores
asignados sobre la base de la utilización que se vaya a dar al
depurador.
5. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque un enderezador de flujo de aire está
instalado corriente arriba de dicho banco (16) de toberas (14).
6. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de agua inyectada en dichas
toberas (14) varía sobre la base de los requerimientos de los
dispositivos de medición, regulación y control que regulan la
instalación de ventilación y/o aire acondicionado en la que está
instalado dicho depurador.
7. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque la carcasa (12) es de varios tipos de
materiales ferrosos, no ferrosos y/o sintéticos y con unas
dimensiones tales que se consiga una alta velocidad de tránsito pero
bajas caídas de presión.
8. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque está provisto de un generador de
turbulencias, en el lado de la admisión de aire, con una
configuración tal que se crean condiciones especiales de turbulencia
corriente abajo del generador, con el objetivo de crear un tipo
especial de contacto y mezcla entre los vectores de aire/agua y
para reducir al mínimo las caídas de presión causadas por el paso de
la corriente de aire que se va a tratar a través de dicho
generador.
9. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque los eliminadores de neblina especiales,
coordinados en el diseño de la unidad y la disposición de las
piezas dentro de la carcasa (12), están instalados corriente abajo
de las toberas pulverizadoras (14).
10. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque incluye generadores de turbulencia para
aplicaciones especiales, presentando dichos generadores diferentes
configuraciones elegidas sobre la base de diferentes combinaciones
de parámetros, tales como la velocidad de la corriente de aire
tratada, la presión del fluido transportado a dichas toberas
pulverizadoras y el equilibrio de energía asignado a dicho
depurador.
11. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas toberas pulverizadoras (14)
están agrupadas en bloques, configurados dependiendo de los
requerimientos de la aplicación final.
12. Depurador de aire según la reivindicación 1,
caracterizado porque presenta una forma cilíndrica.
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