ES2211745T3 - Generador de aire con temperatura controlada, en particular para una construccion ganadera o industrial. - Google Patents

Abstract

Generador (1) de aire con temperatura controlada en particular para una construcción ganadera o industrial, estando dicho generador (1) constituido por un compartimento (2) que aloja por lo menos un quemador (3) y por lo menos un ventilador (4) de dilución para propulsar en un local, a la temperatura deseada, el aire que circula en dicho compartimento (2), comprendiendo dicho generador por lo menos dos fuentes (5, 6) de alimentación de aire, una fuente (5) de aire reciclado bombeado en el local a calentar, y otra fuente (6) de aire fresco proveniente del exterior del local, comprendiendo además el generador un mezclador (7) aeráulico controlable para obtener en el compartimento (2) un flujo de aire fresco o un flujo de aire reciclado o una mezcla de aire fresco y de aire reciclado en función de las variaciones de las condiciones climáticas y/o de las necesidades de ventilación de los ocupantes del local, caracterizado porque dicho mezclador está constituido por una trampilla (7) móvil dispuesta en la confluencia de las corrientes de aprovisionamiento de aire reciclado y de aire fresco para regular el caudal de dichas fuentes (5, 6) de aprovisionamiento de aire.

Description

Generador de aire con temperatura controlada, en particular para una construcción ganadera o industrial.

La presente invención se refiere a un generador de aire con temperatura controlada, en particular para construcciones ganaderas o industriales, estando constituido este generador por un compartimento que aloja por lo menos un quemador y por lo menos un ventilador de dilución para propulsar en un local, a la temperatura deseada, el aire que circula en dicho compartimento.

Los generadores de aire caliente utilizados para el recalentamiento del aire, en particular en las construcciones ganaderas, adolecen todavía de un cierto número de inconvenientes. Generalmente estos generadores son utilizados en la actualidad exclusivamente como dispositivo de calefacción. Comprenden generalmente una única fuente de aprovisionamiento de aire constituida o bien por el aire exterior o aire fresco, o bien por el aire del local o aire reciclado. En este segundo caso, la utilización del aire del local permite una reducción del consumo de energía, en particular en invierno, puesto que es menos oneroso calentar un aire próximo a la temperatura ambiente que un aire exterior cuya temperatura depende de las condiciones climáticas. Sin embargo, debido a que el aire utilizado es el aire del local, el generador está generalmente colocado en el interior de la construcción. Ello comporta riesgos de incendio. Por otra parte, la composición de este aire necesita disponer en paralelo de una instalación de ventilación importante. Por último, los quemadores utilizados en este tipo de generador son generalmente unos quemadores atmosféricos cuyo margen de potencia es reducido. El funcionamiento del generador es en este caso discontinuo y está constituido por una sucesión de paradas y de puestas en marcha que necesitan una mayor vigilancia y que aumentan el consumo de energía.

En el caso en que el aire de aprovisionamiento del generador está constituido por el aire exterior, se constata una combustión de mejor calidad con la producción, a la salida del generador, de un aire caliente menos cargado de óxidos de carbono y de nitrógeno. Sin embargo, en este caso, el consumo de energía es importante y pueden plantearse problemas de higrometría en particular en invierno cuando el aire es más seco. A la inversa, este generador puede, en ciertas condiciones, responder parcialmente a las exigencias de ventilación.

Unos generadores con dos fuentes de alimentación de aire han aparecido en el mercado hace una decena de años como lo ilustran la solicitud de patente internacional WO 96.19701 y la patente nº US-A-5.290.188 del mismo solicitante. En la solicitud internacional WO 96.19701, el generador de aire a temperatura controlada comprende una entrada de aire reciclado representado como (80) en las figuras, obturable por medio de elementos de obturación representados como (84) y (90), una entrada de aire exterior representada como (62), obturable por medio de elementos de obturación representados como (86) y (90) y una entrada de aire exterior representada como (76) para la alimentación del quemador con aire fresco. La cooperación de los elementos de obturación de las entradas de aire (80) y (62) permite obtener, en el interior del compartimento, un flujo de aire constituido por una mezcla de flujo de aire fresco y de flujo reciclado. Sin embargo, en este caso, cada entrada de aire está obturada por medio de un elemento de obturación que le es propio, pudiendo ser estos elementos de obturación mandados en funcionamiento en sincronismo para permitir la apertura de una entrada de aire paralelamente al cierre de otra entrada de aire. La disposición misma de las entradas de aire obliga a esta concepción particular de los elementos de obturación. Ocurre lo mismo para el generador descrito en la patente nº US-A-5.290.188. En efecto, este generador comprende a nivel del compartimento una entrada de aire exterior representada como (53) y obturable por medio de elementos de cierre, una entrada de aire exterior (40) destinada a alimentar el quemador y una entrada de aire reciclado (69) obturada por medio de un elemento de obturación (67). De nuevo, la disposición de las entradas de aire sobre unas paredes opuestas obliga a equipar cada entrada con un elemento de obturación particular que le es propio y a continuación a poner a punto un mecanismo de accionamiento de cada uno de los elementos de obturación de modo que estos últimos trabajen en sincronismo. Resulta de ello un dispositivo de mando de los elementos de obturación complejo y una multiplicación de los elementos de obturación.

Un objetivo de la presente invención es proponer un generador de aire a temperatura controlada cuya concepción simplificada permite un consumo reducido de energía permitiendo al mismo tiempo una utilización de este generador como dispositivo de calefacción a la vez que de ventilación.

Otro objetivo de la presente invención es proponer un generador de aire a temperatura controlada cuya concepción permite respetar al máximo las consignas de calefacción y de ventilación del local.

Con este fin, la invención tiene por objeto un generador de aire a temperatura controlada en particular para construcción ganadera o industrial, estando este generador constituido por un compartimento que aloja por lo menos un quemador y por lo menos un ventilador de dilución para propulsar en un local, a la temperatura deseada, el aire que circula en dicho compartimento, comprendiendo este generador por lo menos dos fuentes de alimentación de aire, una de aire reciclado bombeado en el local a calentar, la otra de aire fresco proveniente del exterior del local, comprendiendo además el generador un mezclador aeráulico controlable para obtener en el compartimento un flujo de aire fresco o un flujo de aire reciclado o una mezcla de aire fresco y de aire reciclado en función de las variaciones de las condiciones climáticas y/o de las necesidades de ventilación de los ocupantes del local, estando este mezclador constituido por una trampilla móvil dispuesta en la confluencia de las corrientes de aprovisionamiento de aire reciclado y de aire fresco para regular el caudal de dichas fuentes de aprovisionamiento de aire.

Gracias a la concepción de este generador de aire y en particular gracias a la presencia del mezclador aeráulico único, es posible calentar simultáneamente el local adaptando al mismo tiempo la calefacción a las necesidades de ventilación del local sin afectar el consumo de energía. La realización del mezclador en forma de una trampilla única permite evitar dispositivos de mando complejos.

La invención se pondrá claramente de manifiesto a partir de la lectura de la descripción siguiente de ejemplos de realización, con referencia a los dibujos anexos en los cuales:

la figura 1 representa una vista esquemática de un generador de acuerdo con la invención, habiendo sido representado el compartimento con una pared transparente;

la figura 2 representa una vista esquemática de otra forma de realización de un generador de aire de acuerdo con la invención y

la figura 3 representa una vista en detalle de la concepción del mezclador aeráulico.

El generador de aire a temperatura controlada, representado con la referencia general 1, objeto de la invención, está destinado más particularmente a ser utilizado en el marco de construcciones ganaderas o industriales.

Este generador de aire puede ser colocado indiferentemente en el exterior o en el interior del local a calentar.

Este generador 1 está constituido, de manera conocida en sí misma, por un compartimento 2, generalmente metálico, que aloja por lo menos un quemador 3 a gas y por lo menos un ventilador 4 de dilución. Este ventilador 4 de dilución, dispuesto corriente arriba o corriente abajo del quemador 3, está destinado a propulsar, por aspiración o por soplado, el aire que circula en dicho compartimento a un local a una temperatura deseada. Para ello, el compartimento 2 está equipado con una salida de aire caliente representada como 9 en las figuras.

Para permitir un funcionamiento del ventilador de dilución, el generador de aire comprende de forma clásica por lo menos una entrada de aire. Debe observarse que el caudal del ventilador de dilución, generalmente constante, se elige en función del volumen del local a calentar para permitir una calentamiento del conjunto del volumen del local.

De manera característica de la invención, el generador 1 comprende por lo menos dos fuentes de alimentación de aire, una representada como 5 en las figuras, de aire reciclado bombeado en el local a calentar, la otra, representada como 6 en las figuras, de aire fresco proveniente del exterior del local. La entrada 6 de aire fresco está así constituida por una abertura practicada en la pared de fondo o en una pared lateral de la carcasa del generador posicionada en el exterior de la construcción, mientras que la entrada 5 de aire reciclado está formada por un tubo conectado sobre una pared lateral del generador de tal modo que la pared de fondo del tubo está dispuesta coplanar a la pared de fondo de la carcasa y que el extremo del tubo desemboca en la vertical de la abertura que delimita la entrada 6 de aire fresco.

Este generador 1 comprende también un mezclador 7 aeráulico controlable para obtener en el compartimento 2 un flujo de aire fresco o un flujo de aire reciclado o una mezcla de aire fresco y de aire reciclado en función de las variaciones de las condiciones climáticas y/o de las necesidades de ventilación de los ocupantes del local. Así, gracias a un generador de este tipo, es posible obtener de 0 a 100% de flujo de aire fresco o de 0 a 100% de flujo de aire reciclado o una mezcla de aire fresco y de aire reciclado en cualesquiera proporciones determinadas por el operario en función de parámetros seleccionados por este último, en particular en función de las condiciones climáticas y/o de las necesidades de ventilación de los ocupantes del local.

En los ejemplos representados en las figuras 1 a 3, este mezclador está constituido por una trampilla 7 única móvil dispuesta en la confluencia de las corrientes de aprovisionamiento de aire reciclado y de aire fresco para regular el caudal de dichas fuentes 5, 6 de aprovisionamiento de aire. La trampilla 7 está así dispuesta en la intersección de las entradas 5, 6 delimitando en la carcasa del generador unos planos de apertura perpendiculares entre ellos. Los planos de abertura de las entradas 5, 6 en la carcasa del generador forman así un diedro, estando la trampilla 7, preferentemente alojada en el interior del volumen del diedro, unida de manera articulada a la arista del diedro, constituyendo esta arista el eje de pivotamiento de la trampilla 7. En los ejemplos representados, el eje pivote de la trampilla 7 es horizontal. Podría haber sido, de forma análoga, dispuesto verticalmente, estando la entrada 6 en este caso practicada en una pared lateral de la carcasa del generador. Esta trampilla 7 puede ser desplazada manualmente por medio de un tirador 10 que permite un pivotamiento de la trampilla alrededor de un eje 11 de rotación, como lo muestra la figura 3, o bien estar motorizada por medio de un servomotor controlado por un autómata. La disposición de esta trampilla en la confluencia de las corrientes permite utilizar esta trampilla como elemento de obturación único para las dos entradas 5, 6 de aire y simplificar su mando en desplazamiento debido a que naturalmente, cuando obtura una entrada con un porcentaje determinado, abre paralelamente la otra entrada con el mismo porcentaje.

Gracias a la presencia de este mezclador aeráulico único, el generador de aire a temperatura controlada puede ejercer a la vez las funciones de dispositivo de calefacción y de ventilación manteniendo al mismo tiempo el consumo de energía en un nivel razonable de acuerdo con el de un generador de aire utilizado exclusivamente como dispositivo de calefacción.

Para mejorar el funcionamiento de un generador de aire de este tipo y en particular para optimizar los periodos de funcionamiento de un generador de este tipo, el quemador 3, alojado en el compartimento del generador, puede ser de tipo de inducción de gas por aire. Este tipo de quemador permite obtener en particular un margen ampliado de regulación de la potencia de calefacción. Generalmente, este margen de regulación de la potencia de calefacción incluye unos valores que pueden variar de 1 a 10 mientras que los quemadores atmosféricos clásicos presentan una potencia de calefacción que puede variar en un margen de 1 a 3. Por otra parte, estos quemadores de tipo de inducción de gas por aire son más seguros puesto que no necesitan una alimentación de gas a presión. El gas es introducido en el aire en función del caudal de aire, siendo este caudal de aire obtenido por medio de un ventilador alimentado con un aire primario que corresponde generalmente al aire exterior. Por otra parte, se constata en general que la combustión obtenida por medio de este tipo de quemador es de mejor calidad, en particular en términos de cantidad de óxidos de nitrógeno y de carbono producidos. Este tipo de quemador podrá por otra parte ser utilizado con un soporte de combustión, también denominado atrapa-llamas, del tipo constituido por un conjunto de fibras metálicas formadas por una aleación hierro-cromo-aluminio completada con por lo menos una tierra rara tal como el ytrio. Dichos soportes de combustión están comercializados actualmente por la Sociedad Acotec situada en Bélgica. La combinación de este quemador y un soporte de combustión del tipo constituido por unas fibras metálicas permite aumentar de forma considerable el margen de regulación de la potencia de calefacción. Se obtiene así una potencia de calefacción que puede variar de 1 a 10 y no sólo de 1 a 3 como en el estado de la técnica. De ello resulta un descenso de la frecuencia de la conmutación entre las posiciones de marcha y parada del quemador. Esto se traduce para el usuario en una ausencia de sensación de incomodidad que era debida a la inercia de los quemadores clásicos.

Las mismas ventajas en términos de ampliación del margen de regulación de la potencia de calefacción se pueden obtener por medio de un quemador constituido por lo menos por dos quemadores respectivamente conectados a una conducción común de alimentación de gas. En este caso, uno de los quemadores, denominado maestro, BM, está equipado con un dispositivo de ignición de la mezcla aire/gas y con un dispositivo de control de la llama mientras que el o los otros quemadores, denominados esclavos, BE, están exentos de tales dispositivos. Cada quemador puede ser independientemente alimentado con gas por medio de una conexión obturable de apertura/cierre mandada entre la fuente de alimentación de gas y el quemador. La apertura/cierre de cada conexión se realiza según un orden predeterminado en función del posicionamiento relativo de los quemadores sobre la conducción común de alimentación de gas de manera que permita la ignición automática de la llama de un quemador esclavo BE por medio del contacto de la mezcla aire/gas expulsado de dicho quemador con la llama de un quemador maestro BM o esclavo BE adyacente.

El elemento de obturación de apertura/cierre de la conexión mandado entre un quemador maestro o esclavo y la fuente de alimentación de gas puede adoptar gran cantidad de formas. Así, puede estar constituido por un elemento único común al conjunto de los quemadores. En este caso, este elemento de obturación está montado en contacto de apoyo estanco que desliza en el interior de la conducción de alimentación de gas y es móvil axialmente en el interior de dicha conducción para liberar y obstruir sucesivamente durante su desplazamiento el orificio de conexión de un quemador a la conducción de alimentación de gas. El desplazamiento de este elemento de obturación puede ser mandado manualmente o por medio de un elemento motor. Este elemento de obturación puede estar constituido por ejemplo por un pistón o por un tirador equipado por lo menos por una junta periférica externa de estanqueidad.

El elemento de obturación también puede estar constituido por un elemento de obturación previamente equilibrado, tal como un registro cargado por un medio elástico de retorno cuya apertura o respectivamente el cierre dependen de la presión de gas que reina en el interior de la conducción de alimentación de gas. La tara de cada elemento de obturación se selecciona en función del posicionamiento relativo del quemador al cual afecta dicho elemento. Los elementos de obturación cargados por un medio elástico de retorno, tal como un resorte, están dispuestos respectivamente en el interior de la conducción de alimentación de gas, entre la fuente de alimentación de gas de la conducción y el quemador al que afectan.

El hecho de disponer en dicho generador de aire de un quemador cuyo margen de regulación de la potencia de calefacción está ampliado a la vez que de un mezclador aeráulico permite que el generador de aire sea completamente controlable por medio de un autómata. Estos medios de control del quemador 3 y del mezclador podrán ser dependientes y tener en cuenta en particular parámetros que contemplan por lo menos la temperatura exterior, la higrometría en el interior del local y la temperatura ambiente del local.

Claims (6)

1. Generador (1) de aire con temperatura controlada en particular para una construcción ganadera o industrial, estando dicho generador (1) constituido por un compartimento (2) que aloja por lo menos un quemador (3) y por lo menos un ventilador (4) de dilución para propulsar en un local, a la temperatura deseada, el aire que circula en dicho compartimento (2), comprendiendo dicho generador por lo menos dos fuentes (5, 6) de alimentación de aire, una fuente (5) de aire reciclado bombeado en el local a calentar, y otra fuente (6) de aire fresco proveniente del exterior del local, comprendiendo además el generador un mezclador (7) aeráulico controlable para obtener en el compartimento (2) un flujo de aire fresco o un flujo de aire reciclado o una mezcla de aire fresco y de aire reciclado en función de las variaciones de las condiciones climáticas y/o de las necesidades de ventilación de los ocupantes del local, caracterizado porque dicho mezclador está constituido por una trampilla (7) móvil dispuesta en la confluencia de las corrientes de aprovisionamiento de aire reciclado y de aire fresco para regular el caudal de dichas fuentes (5, 6) de aprovisionamiento de aire.

2. Generador (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el quemador (3) es de tipo de inducción de gas por aire para obtener un margen ampliado de regulación de la potencia de calefacción.

3. Generador (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque el soporte de combustión del quemador está constituido por un conjunto de fibras metálicas esencialmente a base de una aleación hierro-cromo-aluminio.

4. Generador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el quemador está constituido por lo menos por dos quemadores respectivamente conectados a una conducción común de alimentación de gas, estando uno de los quemadores, denominado maestro (BM), equipado con un dispositivo de ignición de la mezcla aire/gas y con un dispositivo de control de la llama, mientras que el o los otros quemadores, denominados esclavos (BE), están exentos de dichos dispositivos, pudiendo cada quemador estar independientemente alimentado con gas por medio de una conexión obturable de apertura/cierre mandada entre la fuente de alimentación de gas y el quemador, realizándose la apertura/cierre de cada conexión según un orden predeterminado en función del posicionamiento relativo de los quemadores (BE, BM) sobre la conducción común de alimentación de gas de manera que permita la ignición automática de la llama de un quemador esclavo (BE) por contacto de la mezcla aire/gas expulsada de dicho quemador con la llama de un quemador maestro (BM) o esclavo (BE) adyacente.

5. Generador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende unos medios de control del quemador (3) y del mezclador (7; 8A, 8B) en función de parámetros que contemplan por lo menos la temperatura exterior, la higrometría en el interior del local y la temperatura ambiente del local.

6. Generador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las fuentes (5, 6) de entrada de aire en el generador delimitan unos planos de apertura que forman entre ellos un diedro, estando la trampilla (7) unida de forma articulada a la arista del diedro que constituye el eje de pivotamiento de la trampilla (7).