ES2293155T3 - Instalacion para la preparacion de agua caliente. - Google Patents
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Abstract
Instalación para la preparación de agua caliente, que comprende: un depósito de agua fría (50), una unidad de calentamiento (51), un tubo de agua fría (52) entre el depósito de agua fría (50) y la unidad de calentamiento (51), un punto de extracción (53) para la extracción de agua caliente, un tubo de agua caliente (54) entre la unidad de calentamiento (51) y el punto de extracción, (53), una bomba (55) para hacer que el agua fluya desde el depósito de agua fría (50) a través del tubo de agua fría (52), la unidad de calentamiento (51) y el tubo de agua caliente (54) al punto de extracción (53), en la cual un tubo de ventilación (59, 60) está conectado a al menos uno de dichos tubos, caracterizada por el hecho de que cada tubo de ventilación (59, 60) se extiende hacia arriba a un nivel sobre el nivel de agua más elevado en la instalación y se extiende hacia abajo desde ese punto, y por el hecho de que la sección del tubo de ventilación que se extiende hacia abajo (66; 67) descarga sobre el depósito de agua fría (50).
Description
Instalación para la preparación de agua
caliente.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere a una instalación para
la preparación de agua caliente, según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Tal instalación es conocida de la publicación de
patente europea EP 0 232 460 A, en la cual el tubo de ventilación
está conectado al tubo de agua caliente. Además, tal instalación es
conocida de la publicación de patente suiza
CH 689 607 A, en la cual el tubo de ventilación tiene la forma de una válvula de ventilación, que nuevamente está conectado al tubo de agua caliente. Una instalación de este tipo también es descrita en EP 0 771 542. En esta instalación, la bomba está instalada en el tubo de agua fría entre el depósito de agua fría y la unidad de calentamiento. No obstante, la invención que aún ha de ser descrita no está restringida a esto y también cubre instalaciones donde la bomba ha sido instalada en el tubo de agua caliente entre la unidad de calentamiento y el punto de extracción.
CH 689 607 A, en la cual el tubo de ventilación tiene la forma de una válvula de ventilación, que nuevamente está conectado al tubo de agua caliente. Una instalación de este tipo también es descrita en EP 0 771 542. En esta instalación, la bomba está instalada en el tubo de agua fría entre el depósito de agua fría y la unidad de calentamiento. No obstante, la invención que aún ha de ser descrita no está restringida a esto y también cubre instalaciones donde la bomba ha sido instalada en el tubo de agua caliente entre la unidad de calentamiento y el punto de extracción.
Un problema que surge en tal instalación es la
incidencia de burbujas de vapor y burbujas de aire en los diversos
componentes de la instalación. Estas burbujas pueden estorbar el
flujo de agua a través de la instalación y así, por ejemplo, tienen
un efecto adverso grave sobre el funcionamiento de sistemas de
medición que funcionen basándose en un flujo uniforme no estorbado
de agua. En general, el funcionamiento de la bomba también será
influenciado por burbujas de vapor o burbujas de aire en el agua.
La bomba consecuentemente ya no entregará una corriente uniforme de
agua, como resultado de lo cual se afecta la capacidad de medición
del proceso de bombeo de manera adversa.
Las burbujas de vapor y burbujas de aire pueden
meterse en el agua de varias maneras.
La unidad de calentamiento constituye una
primera fuente de burbujas de vapor. En un número de casos a lo que
se refiere aquí es el calentamiento del flujo a través, donde el
agua fría es suministrada a través de un depósito que tiene una
conexión de alimentación y una conexión de descarga, un elemento de
calentamiento (por lo general, eléctrico) que está dispuesto en el
depósito. El agua en el depósito es mantenida cerca del punto de
ebullición por el elemento de calentamiento controlado por
termostato. Ciertamente, en la proximidad del elemento, se
producirán fenómenos de ebullición, y se formarán burbujas de aire
y burbujas de vapor.
En otros casos, a lo que se refiere es un
intercambiador de calor con un depósito que contenga agua caliente,
que es mantenida a una temperatura deseada por medio de un elemento
de calentamiento controlado por termostato. Un, por ejemplo
enrollado en espiral, tubo a través del cual se suministra agua
fría también pasa a través de este depósito. Si el dimensionado es
elegido correctamente, agua fría que fluya al interior en la
conexión de entrada será calentada en el intercambiador térmico a
una temperatura elevada que puede acercarse al punto de ebullición.
Como resultado del incipiente proceso de ebullición, se podrán
desarrollar burbujas de aire y de vapor, ciertamente cerca de la
conexión de salida, tales burbujas son arrastradas por el agua que
fluye o se agarran a una pared del tubo e impiden el flujo en esta
ubicación.
La bomba constituye una segunda fuente de
burbujas de aire. En general, se disolverá en el agua una cantidad
determinada de gas. Como resultado de los movimientos turbulentos
del agua en la bomba, algunos de estos gases pueden ser liberados y
formar burbujas de aire, como resultado de lo cual se perjudica el
funcionamiento de la bomba. Estas burbujas de aire también serán
arrastradas por el agua que fluye. Si el flujo cesa, burbujas de
aire y de vapor presentes en los tubos pueden depositarse sobre la
pared del tubo y, así, estorbar un flujo de agua siguiente.
El depósito de agua fría es otra fuente de
burbujas de aire. Se introduce en este depósito agua dulce de una
línea de suministro para mantener el agua en el depósito a un nivel
deseado. Esta introducción de agua dulce frecuentemente da lugar a
turbulencias, como resultado de lo cual se puede atrapar aire en el
agua, lo que puede conducir a los problemas indicados arriba en
otras partes de la instalación.
El objetivo de la invención es, ahora, evitar la
desventajas mencionadas arriba.
Para cumplir este objetivo, ahora se proporciona
una instalación del tipo como se describe en el primer párrafo, con
las características como se describen en la reivindicación 1.
Mediante la eliminación de burbujas de vapor y burbujas de aire a
través de este (estos) tubo(s) de ventilación se evitan las
desventajas mencionadas arriba. Cada tubo de ventilación se extiende
hacia arriba a un nivel sobre el nivel de agua más elevado en la
instalación y se extiende hacia abajo desde ese punto. Como
resultado, cualquier humedad que se haya formado en el tubo de
ventilación como resultado de condensación no es captada en la
corriente de agua, donde aquella debería interferir con mediciones
cualesquiera del flujo de agua, pero es descargada al exterior a
través de la sección que se extiende hacia abajo. Además, la sección
de un tubo de ventilación que se extiende hacia abajo descarga
sobre el depósito de agua fría. En este caso, el condensado servirá
como agua de suministro para llenar hasta arriba el agua en el
depósito de agua fría y no alcanzará una ubicación incontrolada en
la instalación.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En principio, hay dos ubicaciones donde la bomba
puede ser incorporada en el sistema, es decir, entre el depósito de
agua fría y la unidad de calentamiento o entre la unidad de
calentamiento y el punto de extracción.
Una primera forma de realización preferida de la
invención se caracteriza, ahora, por el hecho de que la bomba está
instalada en el tubo de agua fría y que, visto en la dirección de
flujo del agua, un tubo de ventilación está conectado al tubo de
agua fría corriente abajo de la bomba y corriente arriba de la
unidad de calentamiento. Las burbujas que se han formado en la
bomba o que posiblemente ya estaban presentes en el agua son
eliminadas del agua a través de este tubo de ventilación.
En un desarrollo posterior de esta primera forma
de realización, otro tubo de ventilación está conectado al tubo de
agua caliente. Las burbujas de vapor y las burbujas de aire que se
han formado en la unidad de calentamiento son descargadas a través
de este tubo de ventilación adicional.
Una segunda forma de realización de la invención
se caracteriza porque la bomba está instalada en el tubo de agua
caliente y porque, visto en la dirección de flujo del agua, un tubo
de ventilación está conectado al tubo de agua caliente corriente
abajo de la unidad de calentamiento y corriente arriba de la
bomba.
En un desarrollo adicional de esta segunda forma
de realización, otro tubo de ventilación está conectado al tubo de
agua caliente corriente abajo de la bomba. Las burbujas de vapor y
las burbujas de aire que se han formado en la bomba son descargadas
a través de este tubo de ventilación adicional.
La invención será abordada ahora con mayor
detalle con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
Figura 1 muestra una instalación del estado de
la técnica,
Figura 2 muestra una primera forma de
realización esquemática de una instalación según la invención,
Figura 3 muestra una segunda forma de
realización esquemática de una instalación según la invención,
y
Figura 4 muestra una tercera forma de
realización más detallada de una instalación según la
invención.
La figura 1 muestra una instalación del estado
de la técnica. Esta instalación está provista de un depósito de
agua fría 10, una unidad de calentamiento 11, un tubo de agua fría
12 entre el depósito de agua fría 10 y la unidad de calentamiento
11, un punto de extracción 13 para la extracción de agua caliente,
un tubo de agua caliente 14 entre la unidad de calentamiento 11 y
el punto de extracción 13, y una bomba 15. La bomba 15 proporciona
el flujo de agua desde el depósito de agua fría 10 a través del
tubo de agua fría 12, la unidad de calentamiento 11 y el tubo de
agua caliente 14 al punto de extracción 13.
La unidad de calentamiento 11 está llena de un
líquido (generalmente agua) que es mantenido a una temperatura
predeterminada (justo por debajo de 100 grados C) por un elemento
de calentamiento eléctrico 17. Este elemento es accionado de una
manera conocida por un controlador 21 basándose en señales de un
termostato (no mostrado). Se asume que esto es conocido para los
expertos en la técnica.
El nivel del agua en el depósito 10 puede, por
ejemplo, ser controlado por un sensor de nivel 18 que da una señal
a un controlador 19 que controla una llave 20 para permitir que el
agua fluya desde un tubo de alimentación al depósito tan pronto
como el agua cae por debajo del nivel del sensor. También se
considera que los diversos aspectos están claros para los expertos
en la técnica y que no requieren ninguna explicación adicional.
Además, un flujómetro 22, mediante el cual se
mide la cantidad de agua que fluye a través, es montado en el tubo
de agua fría. Basándose en señales de este flujómetro, el
controlador 21 controlará la bomba de manera que después de
conectar la bomba, una cantidad predeterminada de agua caliente es
suministrada a través del punto de extracción 13, después de lo cual
la bomba es desconectada.
Como ya se ha indicado arriba, las burbujas de
vapor y las burbujas de aire que tienen un efecto adverso sobre el
funcionamiento de una bomba pueden formarse en diversas ubicaciones
en esta instalación, tales burbujas tienen un efecto adverso sobre
el funcionamiento del flujómetro 22 y pueden impedir el flujo
uniforme del agua porque estas burbujas pueden agarrarse a la pared
de los tubos.
La invención propone ahora eliminar estas
burbujas de vapor y burbujas de aire a través de tubos de
ventilación. Una instalación adaptada conforme a la invención para
este propósito se muestra de forma esquemática en la figura 2.
La instalación en la figura 2 está provista de
los mismos componentes que en la figura 1, y éstos están indicados
por los mismos números de referencia. Así, no es necesario abordar
de nuevo los componentes 10-22. Conforme a la
invención, un tubo de ventilación 23 ha sido añadido que está
conectado corriente abajo de la bomba 15, pero en cualquier caso
corriente arriba del flujómetro 22. Las burbujas de aire que se han
formado en la bomba 15 o que posiblemente ya estaban presentes en
el tubo 12 corriente arriba de la bomba son descargadas a través de
este tubo de ventilación a la atmósfera. El resultado es que una
corriente tranquila de agua sin burbujas es suministrada al
flujómetro, como resultado de lo cual este flujómetro es capaz de
funcionar bien y es capaz de dar una señal precisa. El tubo de
ventilación está, por ejemplo, conectado en un punto elevado, en
particular el punto más elevado, del tubo de agua fría 12 entre la
bomba 15 y el flujómetro 22, asumiendo que la mayoría del aire y
burbujas de vapor recogerán en esta ubicación.
Además, conforme a la invención, un segundo tubo
de ventilación 24 está conectado al tubo de agua caliente, por
ejemplo cerca de la conexión de flujo de salida de la unidad de
calentamiento 11. Las burbujas de aire y burbujas de vapor que han
sido generadas en la unidad de calentamiento son descargadas a
través de este tubo 24 en la atmósfera. Como resultado, una
corriente tranquila de agua sin burbujas y sin barboteo es
suministrada a través del punto de extracción al usuario.
También se pueden usar con éxito tubos de
ventilación en una forma de realización donde la bomba esté
corriente abajo de la unidad de calentamiento para eliminar
burbujas de vapor y burbujas de aire de la instalación. La figura 3
muestra esto de forma esquemática.
La figura 3 muestra, de forma esquemática, una
segunda forma de realización de una instalación según la invención.
Esta instalación está provista de un depósito de agua fría 30, una
unidad de calentamiento 31, un tubo de agua fría 32 entre el
depósito de agua fría 30 y la unidad de calentamiento 31, un punto
de extracción 33 para extraer agua caliente, un tubo de agua
caliente 34 entre la unidad de calentamiento 31 y el punto de
extracción 33, y una bomba 35. En este caso, la bomba 35 está
alojada en el tubo de agua caliente 34.
En este caso, la unidad de calentamiento es del
tipo flujo a través. La unidad está provista de una caldera 36 con
una conexión de entrada a la que el tubo de agua fría 32 está
acoplado y una conexión de salida a la que el tubo de agua caliente
34 está acoplado. En la unidad de calentamiento hay un elemento de
calentamiento 37 al que se le suministra energía termostáticamente
por el controlador 38 y que está en contacto directo con el agua
que fluye sobre él.
La llave 41, el sensor de nivel 42 y el
controlador 43 tienen la misma función que los componentes
correspondientes 18, 19 y 20 descritos arriba y, en consecuencia,
no requieren más análisis.
En esta forma de realización, tubos de
ventilación 39 y 40 son ajustados al tubo de agua caliente 34 y,
específicamente, justo corriente abajo de la unidad de
calentamiento 31 y justo corriente abajo de la bomba 35,
respectivamente. Bajo ciertas circunstancias, el tubo 40 puede
omitirse opcionalmente en aquellos casos donde se considere que las
burbujas de aire y/o burbujas de vapor en el tubo de agua caliente
corriente abajo de la bomba son menos importantes porque éstas ya
no pueden influenciar el funcionamiento de la instalación.
En la figura 3, ya no hay un flujómetro. Se ha
descubierto que en virtud de las medidas según la invención, se
consigue que tal corriente uniforme de agua a través de la
instalación baste para activar la bomba 35 durante un periodo
predeterminado y, así, suministrar una cantidad predeterminada de
agua caliente a través de la unidad de extracción 33.
Finalmente, la figura 4 muestra una forma de
realización del tipo con la bomba en el tubo de agua fría y con
otros detalles orientados de manera más práctica.
La instalación está provista de un depósito de
agua fría 50, una unidad de calentamiento 51 del tipo flujo a
través, un tubo de agua fría 52 entre el depósito de agua fría 50 y
la unidad de calentamiento 51, un punto de extracción 53 para la
extracción de agua caliente, un tubo de agua caliente 54 entre la
unidad de calentamiento 51 y el punto de extracción 53, y una bomba
55 dirigida por un motor 68. En este caso, la bomba 55 está alojada
en el tubo de agua fría 52. En la unidad de calentamiento 51, el
agua fluye sobre el elemento de calentamiento 57 y se calienta. La
temperatura es controlada por un controlador 58 basándose en
señales de un sensor de temperatura 64.
El agua en el depósito 50 es mantenida en el
nivel deseado mediante la llave 61 conectada a un tubo de
alimentación de agua 62, dicha llave 61 es abierta y cerrada por el
controlador 58 basándose en señales del paso 63. Se asume una vez
más que el modo de funcionamiento de los componentes 61, 62 y 63 es
conocido. Hay también un tubo de desborde 65 en el depósito 50,
dicho tubo de desborde 65 está destinado sólo a emergencias.
La instalación está provista de un primer tubo
de ventilación 59 que está conectado al tubo de agua fría 52 en una
ubicación corriente abajo de la bomba 55 y preferiblemente cerca
del punto más elevado del tubo 52. El tubo 59 se extiende hacia
arriba a un nivel que está sobre el nivel más elevado que el agua
puede alcanzar en la instalación. Desde este nivel, el tubo se
inclina y se sigue extendiendo hacia abajo por una cierta
distancia. Esta extensión hacía abajo está indicada por 66 en la
figura. Lo que se consigue a través de estos medios es que
cualquier condensación que se produzca en el tubo de ventilación,
lo cual se puede esperar en particular en la sección relativamente
fría 66 que se extiende hacia abajo, no refluya al tubo 52. Para
mantener la instalación limpia, la sección hacia abajo 66 está
posicionada sobre el depósito 50, en el cual el agua condensada es
recogida.
\newpage
La instalación está además provista de un
segundo tubo de ventilación 60, la función del cual estará clara
ahora tras lo precedente. Este tubo también sube hasta un nivel
alto que esté sobre el nivel más elevado que puede ser alcanzado
por el agua en la instalación, y entonces está provisto de una
sección 67 que se extiende hacia abajo. Esta sección 67 está
orientada hacia el depósito 50. El tubo 60 está preferiblemente
acoplado al tubo de agua caliente 54 en el punto más elevado del
último.
Un flujómetro separado no es usado en la
instalación según la figura 4 porque, en virtud de los tubos de
ventilación, tal flujo calmado de agua a través de los diversos
tubos se consigue que la activación de la bomba durante un periodo
predeterminado sea suficiente para suministrar una cantidad
predeterminada de agua caliente. Un flujómetro es un componente
relativamente caro que es susceptible de mal funcionamiento y que se
ha convertido así en superfluo en virtud de las medidas según la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es sólo para la conveniencia del lector. No forman
parte del documento de patente europea. Aunque las referencias
fueron recopiladas con gran atención, no se pueden excluir errores
u omisiones y la OEP no asume responsabilidad alguna en este
respecto.
\bullet EP 0232460 A [0002]
\bullet CH 689607 A [0002]
\bullet EP 0771542 A [0002]
Claims (6)
1. Instalación para la preparación de agua
caliente, que comprende:
- un depósito de agua fría (50),
- una unidad de calentamiento (51),
- un tubo de agua fría (52) entre el depósito de agua fría (50) y la unidad de calentamiento (51), un punto de extracción (53) para la extracción de agua caliente,
- un tubo de agua caliente (54) entre la unidad de calentamiento (51) y el punto de extracción, (53),
- una bomba (55) para hacer que el agua fluya desde el depósito de agua fría (50) a través del tubo de agua fría (52), la unidad de calentamiento (51) y el tubo de agua caliente (54) al punto de extracción (53),
- en la cual un tubo de ventilación (59, 60) está conectado a al menos uno de dichos tubos, caracterizada por el hecho de que cada tubo de ventilación (59, 60) se extiende hacia arriba a un nivel sobre el nivel de agua más elevado en la instalación y se extiende hacia abajo desde ese punto, y por el hecho de que
- la sección del tubo de ventilación que se extiende hacia abajo (66; 67) descarga sobre el depósito de agua fría (50).
2. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que la bomba (55) está
instalada en el tubo de agua fría (52) y por el hecho de que, visto
en la dirección de flujo del agua, un tubo de ventilación (59) está
conectado al tubo de agua fría (52) corriente abajo de la bomba (55)
y corriente arriba de la unidad de calentamiento (51).
3. Instalación según la reivindicación 2,
caracterizada por el hecho de que otro tubo de ventilación
(60) está conectado al tubo de agua caliente (54).
4. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que la bomba (35; 55) está
instalada en el tubo de agua caliente (34; 54) y por el hecho de
que, visto en la dirección de flujo del agua, un tubo de ventilación
(39) está conectado al tubo de agua caliente (34; 54) corriente
abajo de la unidad de calentamiento (31; 51) y corriente arriba de
la bomba (55).
5. Instalación según la reivindicación 4,
caracterizada por el hecho de que otro tubo de ventilación
(40) está conectado al tubo de agua caliente (34; 54) corriente
abajo de la bomba (35; 55).
6. Instalación según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizada por el hecho de que el depósito
de agua fría (50) está conectado a través de una llave controlable
(61) a un tubo de alimentación de agua fría (62), y por el hecho de
que el nivel de agua en el depósito de agua fría (50) es medido por
un metro de nivel (63) que da una señal para abrir la llave (61)
cuando el nivel cae por debajo de un nivel establecido y da una
señal para cerrar la llave (61) cuando se supera el nivel
establecido.
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