ES2265742B1 - Sistema de refrigeracion por evaporacion de agua no pulverizada mediante doble circuito cerrado. - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Sistema de refrigeración o condensación de un fluido que circula por el interior de un serpentín metálico (1) bañado en agua que a su vez circula por un sistema de tuberías exterior (2). El sistema exterior está fabricado con un material poroso, que retiene el agua en su interior pero permite la evaporación de una parte de la misma en contacto con el aire aspirado mediante ventiladores (3) consiguiendo el efecto de refrigeración o condensación del fluido circulante por el circuito interno (1). El sistema permite refrigerar un fluido sin los inconvenientes de salud publica que produce la pulverización del agua y aprovechando la eficiencia energética del calor latente de vaporización del agua. El principio de transferencia de agua a través de una tubería porosa puede emplearse para humidificación o enfriamiento evaporativo de masas de aire.
Description
Sistema de refrigeración por evaporación de agua
no pulverizada mediante doble circuito cerrado.
La invención se encuadra dentro del sector del
frío industrial, acondicionamiento de aire y refrigeración de
fluidos en procesos industriales en general.
En los procesos de generación de frío o
disipación del calor de un proceso industrial, el agua se emplea
para disminuir la temperatura de un foco caliente, ya sea un
condensador o la etapa del proceso industrial a refrigerar.
En el proceso de refrigeración del foco, el agua
se calienta y por tanto es preciso disminuir su temperatura para
poder seguir reutilizándola, los sistemas actuales funcionan
promoviendo la evaporación de una parte del agua al ponerla en
contacto con una corriente de aire, de forma que el agua que
permanece en fase liquida cede calor al agua que se evapora
rebajando su temperatura. Para poner en contacto el aire y el agua
se suelen emplear sistemas de pulverización del agua sobre la
corriente de aire.
Un método alternativo en acondicionamiento de
aire y frío industrial es la denominada condensación por aire, en
la que no se emplea agua pulverizada sino que el fluido
refrigerante se circula sobre un serpentín forzando el paso del aire
a través del mismo mediante ventiladores. El propio aire ambiente
es capaz de disminuir la temperatura del gas refrigerante y
conseguir su condensación para reiniciar el
ciclo.
ciclo.
La condensación por agua es muy eficaz y
flexible, un sistema bien dimensionado garantiza el funcionamiento
en un rango de condiciones climáticas externas muy amplio a un
coste energético relativamente bajo, gracias al elevado calor
latente de vaporización del agua que permite disipar cargas térmicas
elevadas con sistemas relativamente modestos. Sin embargo, en los
últimos años se han conocido episodios en los que la contaminación
microbiológica del agua pulverizada ha provocado problemas de salud
publica debido a la presencia de bacterias muy patógenas por
inhalación que acompañan a las gotas de agua pulverizada
(Legionella pneumophila). Actualmente, hay una legislación
muy estricta (Real Decreto 865/2003 de prevención de legionellosis)
que obliga a realizar un costoso mantenimiento de estas
instalaciones para evitar la proliferación y diseminación de
la
bacteria.
bacteria.
La condensación por aire es totalmente limpia
desde el punto de vista microbiológico, pero plantea problemas
técnicos, ya que en áreas muy cálidas puede suponer dificultades
para disipar las cargas térmicas si la temperatura del aire sube
por encima de un cierto nivel, y económicos, debido a que es poco
eficiente energéticamente y necesita ocupar grandes superficies de
la edificación.
Para la realización de la invención es preciso
dimensionar el sistema, y eso depende sobre todo de los siguientes
parámetros:
- \bullet
- Carga térmica máxima a disipar
- \bullet
- Condiciones climáticas externas medias (temperatura y humedad relativa)
- \bullet
- Temperatura promedio anual del agua de aporte
- \bullet
- Calidad promedio anual del agua de aporte (dureza, corrosividad, etc)
Para simplificar el proceso de diseño, se ha
previsto que el sistema se realice en bloques modulares que
disponen de una superficie externa prefijada de contacto del
material poroso con el aire, y que permite disipar una cantidad de
energía calorífica máxima predeterminada.
Normalmente, en previsión de la necesidad de
realizar operaciones de mantenimiento y la posibilidad de roturas o
fallos en las instalaciones, estas se suelen sobredimensionar
ligeramente o incluso instalar sistemas redundantes, por tanto, en
el cálculo de proyecto se seleccionará el numero de módulos que
cubra la carga térmica máxima requerida por exceso.
Los factores que determinan la energía disipable
por cada modulo son los siguientes:
- \bullet
- La superficie de contacto material poroso/aire
- \bullet
- La tasa de transferencia de agua evaporada por unidad de superficie del material poroso
- \bullet
- El caudal de aire aspirado por los ventiladores
- \bullet
- El caudal de agua impulsado por las bombas.
Si bien los dos primeros factores son
características fijas de cada modulo, los caudales de agua y aire
son modificables mediante dispositivos electrónicos de
accionamiento de los motores de los ventiladores y las bombas, lo
cual permitiría ajustar el modo de trabajo del modulo para disipar
en cada momento la carga térmica puntual requerida, esta
posibilidad permite optimizar el consumo energético.
La calidad promedio anual del agua de aporte,
nos obligara a instalar un sistema específico de tratamiento de
agua para proteger la instalación de posibles incrustaciones o de
la corrosión. Asimismo, es posible prever diversas configuraciones
de materiales en la elaboración de los módulos, ajustados a
diferentes condiciones del agua. (acero inoxidable para la
realización de los serpentines en aguas corrosivas, etc...)
El calentamiento constante del agua puede
favorecer la formación interior de biocapas de microorganismos que
puede disminuir el rendimiento del sistema, por tanto, también es
preciso disponer de un sistema de tratamiento biocida del agua por
medio de adición de productos biocidas o tratamiento
fisicoquímicos.
La evaporación constante el agua favorece la
concentración de sales en el agua liquida residual, lo cual obliga
a disponer un sistema de purga, preferentemente automatizada, en
función de la conductividad del agua.
El sistema esta diseñado de tal forma que
permite el desmontaje para reparación, limpieza y mantenimiento por
la sección opuesta a la del serpentín. El serpentín en sí raramente
debe ser desmontado.
En la figura 1 situada en la pagina 8 se pueden
observar los siguientes componentes:
Sistema de refrigeración o condensación de un
fluido que circula por el interior de un serpentín metálico (1)
bañado en agua que a su vez circula por un sistema de tuberías
exterior (2). El sistema exterior esta fabricado con un material
poroso, que retiene el agua en su interior pero permite la
evaporación de una parte de la misma en contacto con el aire
aspirado mediante ventiladores (3).
El calor latente de vaporización es tomado del
agua líquida reduciendo su temperatura y a su vez, por
transferencia de calor sensible, del fluido circulante en el
interior del primer circuito (1), consiguiendo el efecto de
refrigeración o condensación del foco caliente (7).
El sistema mantiene el agua en circulación
mediante un grupo de bombas (4) que la recogen de un depósito de
compensación (5) en el que el agua evaporada se repone a través de
una boya (6) que acciona un grifo.
Claims (3)
1. Sistema de refrigeración mixto que puede
emplearse para refrigerar o humidificar aire y/o para refrigerar
agua, que incorpora sistema de circuito cerrado del agua
caracterizado porque el contacto agua/aire se realiza a
través de material poroso.
2. Sistema de refrigeración según reivindicación
1 caracterizado porque adicionalmente se le puede insertar
un sistema de foco caliente al circuito cerrado de agua.
3. Sistema de refrigeración según reivindicación
1 caracterizado porque adicionalmente se le puede insertar
una red de conductos de distribución de aire.
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|---|---|---|---|
| ES200402926A ES2265742B1 (es) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Sistema de refrigeracion por evaporacion de agua no pulverizada mediante doble circuito cerrado. |
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| ES200402926A ES2265742B1 (es) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Sistema de refrigeracion por evaporacion de agua no pulverizada mediante doble circuito cerrado. |
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| ES2265742A1 ES2265742A1 (es) | 2007-02-16 |
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| Country | Link |
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| JP2000018850A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-18 | Kyocera Corp | 熱交換器用伝熱管 |
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-
2004
- 2004-12-09 ES ES200402926A patent/ES2265742B1/es not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| ES2265742A1 (es) | 2007-02-16 |
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|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070216 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2265742B1 Country of ref document: ES |
|
| FD1A | Patent lapsed |
Effective date: 20101018 |