ES2562649T3 - Procedimiento e instalación de refrigeración - Google Patents

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Jean-Marc Bernhardt
Cindy Deschildre
Eric Fauve
David Grillot
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Instalación de refrigeración criogénica de una misma aplicación (1) por medio de varios refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo, utilizando los refrigeradores/licuefactores (L/R) en paralelo un gas de trabajo de la misma naturaleza que tiene una masa molar pequeña, es decir que tiene una masa molar global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor (L/R) una estación (2) de compresión del gas de trabajo, una caja fría (3) destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estación (2) de compresión a una temperatura criogénica al menos próxima a su temperatura de licuefacción, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por cada una de las respectivas cajas frías (3) de los refrigeradores/licuefactores (L, R) en intercambio térmico con la aplicación (1) con miras a ceder frigorías a esta última, en la cual, el conjunto de las estaciones de compresión del o de los refrigeradores/licuefactores forman una única estación de compresión (2) que asegura la compresión del gas de trabajo para cada una de las respectivas cajas frías (3) distintas de los refrigeradores/licuefactores (L, R) dispuestos en paralelo, comprendiendo la única estación (2) de compresión únicamente máquinas de compresión del tipo de tornillos lubricados (EC1, EC2, EC3) y sistemas (4, 14) de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las máquinas de compresión (EC1, EC2, EC3), de modo que las máquinas de compresión (EC1, EC2, EC3) y los sistemas (4, 14) de desaceitado del fluido de trabajo son compartidos por los refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento e instalacion de refrigeracion
La presente invencion concierne a una instalacion y a un procedimiento de refrigeracion
La invencion concierne especialmente a una instalacion y a un procedimiento de refrigeracion a baja temperatura en el cual un gas de masa molecular pequena (por ejemplo el hidrogeno o el helio) es utilizado como fluido refrigerante para obtener temperatures de refrigeracion muy bajas (por ejemplo 4,5 K para el helio). La obtencion de una refrigeracion a temperaturas de 30 K y mas bajas necesita generalmente la utilizacion de un refrigerante tal como el helio. El helio es comprimido en una extremidad caliente de un bucle o circuito, y despues enfriado y expandido en la parte fna del bucle (caja fna). La mayor parte del refrigerante es recalentada por intercambio y reciclada a la etapa de compresion. En ciertas aplicaciones, una fraccion del gas de trabajo puede ser licuefactada.
La compresion de los ciclos de licuefaccion/refrigeracion de helio utiliza generalmente una o varias etapas de maquinas de compresion (compresores) de tornillos lubricados seguidos de un sistema de desaceitado.
El documento US-A-4267701 divulga una instalacion de refrigeracion criogenica de una misma aplicacion por medio de un solo refrigerador/licuefactor que comprende una estacion de compresion del gas de trabajo, una caja fna destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion de compresion a una temperatura criogenica al menos proxima a su temperatura de licuefaccion, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por la caja fna en intercambio termico con la aplicacion con miras a ceder frigonas a esta ultima.
Si es necesario tener varios refrigeradores, cada refrigerador esta conectado a su propia estacion de compresion. En funcion de los caudales demandados, cada nivel de compresion puede ser dividido en varios compresores en paralelo. Los sistemas de gestion de aceite primarios y de enfriamiento pueden ser comunes a varios compresores o ser espedficos de cada uno.
Despues de su compresion y su desaceitado, el gas de masa molar pequena es enfriado y expandido en turbinas de expansion criogenicas de una caja fna para obtener el nivel de temperatura requerido. Las frigonas no utilizadas por el usuario del refrigerador/licuefactor son transmitidas despues al fluido de trabajo a presion alta para enfriarle en los intercambiadores de calor. El gas de trabajo a presion baja y media del circuito vuelve a la aspiracion de los compresores.
Para sistemas de refrigeracion de gran tamano, por ejemplo superior a 20 kW equivalente a 4,5 K es necesario utilizar varios refrigeradores distintos en paralelo conectados a la misma aplicacion que haya que enfriar. Las cargas termicas fluctuantes de la aplicacion que haya que enfriar inducen fluctuaciones de caudal en los compresores de la estacion de compresion. Los costes de la estacion de compresion (material, integracion e instalacion) son relativamente importantes con respecto al coste global de la instalacion.
Los ciclos de refrigeracion (que generan el fno) son clasicamente « cerrados » a nivel de cada refrigerador. Es decir que la mayor parte del caudal de ciclo de fluido de trabajo que entra en la caja fna sale de esta misma caja fna. En cambio, estos caudales de ciclo son « abiertos » o combinados a nivel de la aplicacion que haya que enfriar (el caudal de fluido de trabajo facilitado por los refrigeradores es compartido para la aplicacion que haya que enfriar y despues vuelto a cada refrigerador por un respectivo sistema de distribucion).
Un objetivo de la invencion es proponer un procedimiento y una instalacion de refrigeracion de una aplicacion por medio de varios refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo que resuelvan todos o parte de los problemas anteriores. En particular, un objetivo de la invencion puede ser proponer un procedimiento y una instalacion de refrigeracion menos caros y/o mas compactos y/o mas eficaces y/o mas flexibles de utilizacion que los sistemas conocidos.
Con este fin, la instalacion de refrigeracion de una misma aplicacion comprende varios refrigeradores/licue factores dispuestos en paralelo, utilizando los refrigeradores/licuefactores en paralelo un gas de trabajo de la misma naturaleza que tenga una masa molar pequena, es decir que tenga una masa molar global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor una estacion de compresion del gas de trabajo, una caja fna destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion de compresion, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por cada una de las respectivas cajas fnas de los distintos refrigeradores/licuefactores en paralelo en intercambio termico con la aplicacion con miras a ceder frigonas a esta ultima, en la cual, una unica estacion de compresion asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las respectivas cajas fnas distintas de los refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo, comprendiendo la unica estacion de compresion unicamente maquinas de compresion del tipo de tornillos lubricados y sistemas de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion, de modo que las maquinas de compresion y los sistemas de desaceitado son compartidos por los refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo.
La invencion concierne en particular a una refrigeracion/licuefaccion en la cual el gas de trabajo es llevado a una temperatura criogenica proxima a su temperatura de licuefaccion a la salida de la caja fna.
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Por otra parte, modos de realizacion de la invencion pueden comprender una o varias de las caractensticas siguientes:
- la unica estacion de compresion comprende una pluralidad de maquinas de compresion que definen varios niveles de presion para el fluido de trabajo,
- el paso de un nivel de presion al nivel de presion siguiente superior es realizado por una o varias maquinas de compresion en serie o por varias maquinas de compresion dispuestas en paralelo,
- el paso de al menos un nivel de presion al nivel de presion superior siguiente es realizado por dos maquinas de compresion dispuestas en paralelo, estando dispuesto un sistema de desaceitado a la salida de las dos maquinas de compresion, comprendiendo el sistema de desaceitado ya sea un organo de desaceitado unico comun para las dos maquinas de compresion dispuestas en paralelo, o dos organos de desaceitado asignados respectivamente a las dos maquinas de compresion dispuestas en paralelo,
- la instalacion comprende al menos un sistema de desaceitado final dispuesto a la salida del ultimo nivel de compresion, es decir antes de una union flmdica que alimenta de fluido a la caja fna,
- la instalacion comprende al menos un intercambiador de enfriamiento del fluido de trabajo aguas abajo de una maquina de compresion,
- la instalacion comprende tres maquinas de compresion que definen tres niveles de presion creciente por encima del nivel de presion del fluido a la entrada de la estacion de compresion, una primera y una segunda maquinas de compresion que estan dispuestas en serie y que definen en su respectiva salida de fluido niveles de presion denominados respectivamente « bajo » y « alto », una tercera maquina de compresion que esta alimentada en la entrada por fluido procedente de las cajas fnas a un nivel de presion denominado « medio » intermedio entre los niveles bajo y alto, definiendo la tercera maquina de compresion en su salida de fluido igualmente un nivel de presion « alto »,
- la instalacion comprende una cuarta maquina de compresion dispuesta en paralelo con la segunda maquina de compresion, estando la salida de la cuarta maquina de compresion unida a la entrada de la tercera maquina de compresion,
- las salidas de la tercera maquina de compresion y de la segunda maquina de compresion estan unidas a un conducto comun que define un mismo nivel alto de presion,
- la salida de la tercera maquina de compresion y la salida de la segunda maquina de compresion estan unidas al menos a una caja fna en emplazamientos distintos que definen niveles altos de presion respectivos y distintos para el fluido.
Otro objetivo de la invencion es proponer una instalacion de refrigeracion de una misma aplicacion por medio de un solo refrigerador/licuefactor o de varios refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo, utilizando el o los refrigeradores/licuefactores un gas de trabajo de la misma naturaleza que tenga una masa molar pequena, es decir que tenga una masa global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor una estacion de compresion del gas de trabajo, una caja fna destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion de compresion, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por cada una de las respectivas cajas fnas de los licuefactores/refrigeradores en intercambio termico con la aplicacion con miras a ceder frigonas a esta ultima, en la cual, una unica estacion de compresion asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las respectivas cajas fnas del o de los refrigeradores/licuefactores, comprendiendo la estacion de compresion unicamente maquinas de compresion del tipo de tornillos lubricados y sistemas de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion, y por que la estacion de compresion comprende una pluralidad de maquinas de compresion que definen varios niveles de presion para el fluido de trabajo, el paso de un nivel de presion al nivel de presion siguiente superior es realizado por una o varias maquinas de compresion en serie o por varias maquinas de compresion dispuestas en paralelo, comprendiendo la estacion de compresion al menos dos maquinas de compresion que definen al menos dos niveles de presion creciente por encima del nivel de presion del fluido a la entrada de la estacion de compresion, dos maquinas de compresion principales que estan dispuestas en serie y que definen en su respectiva salida de fluido niveles de presion denominados respectivamente « bajo » y « alto », siendo alimentada otra maquina de compresion secundaria en la entrada por fluido procedente de las cajas fnas a un nivel de presion denominado « medio » intermedio entre los niveles bajo y alto, definiendo esta maquina de compresion secundaria en su salida de fluido igualmente un nivel de presion « alto ».
De acuerdo con otras particularidades posibles
- las salidas de la maquina de compresion secundaria y de la maquina de compresion principal estan unidas a un conducto comun que define un mismo nivel alto de presion,
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- las salidas de la maquina de compresion secundaria y de la maquina de compresion principal estan unidas al menos a una caja fna en emplazamientos distintos que definen niveles altos de presion respectivos y distintos para el fluido.
La invencion concierne igualmente un procedimiento de refrigeracion de una misma aplicacion por medio de una instalacion de refrigeracion y/o licuefaccion que comprende varios refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo, utilizando los refrigeradores/licuefactores en paralelo un gas de trabajo de la misma naturaleza que tenga una masa molar pequena, es decir que tenga una masa molar global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor una estacion de compresion del gas de trabajo, una respectiva caja fna destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion de compresion, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por las respectivas cajas fnas de los refrigeradores/licuefactores en intercambio termico con la aplicacion con miras a ceder frigonas a la misma, en la cual una unica estacion de compresion asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las cajas fnas distintas de los refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo, comprendiendo la unica estacion de compresion unicamente maquinas de compresion del tipo de tornillos lubricados y sistemas de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion, de modo que las maquinas de compresion y los sistemas de desaceitado son compartidos por los refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo.
De acuerdo con otras particularidades posibles:
- cuando la carga termica de la aplicacion que haya que enfriar vana, las variaciones de potencia de la instalacion son realizadas variando el regimen de una parte solamente de las maquinas de compresion de la estacion de compresion comun,
- la aplicacion enfriada por los refrigeradores/licuefactores en paralelo esta dispuesta en el interior de un mismo recinto y comprende elementos supraconductores que haya que enfriar.
La invencion puede concernir igualmente a cualquier dispositivo o procedimiento alternativo que comprenda cualquier combinacion de las caractensticas anteriores o siguientes.
Otras particularidades y ventajas se pondran de manifiesto en la lectura de la descripcion que sigue, hecha refiriendose a las figuras, en las cuales:
- la figura 1 representa de modo simplificado la estructura y el funcionamiento de una instalacion de acuerdo con la invencion,
- la figura 2 representa una vista esquematica y parcial que ilustra la estructura y el funcionamiento de un primer ejemplo de realizacion de acuerdo con la invencion,
- la figura 3 representa una vista esquematica y parcial que ilustra la estructura y el funcionamiento de un segundo ejemplo de realizacion de acuerdo con la invencion,
- la figura 4 representa una vista esquematica y parcial que ilustra la estructura y el funcionamiento de un tercer ejemplo de realizacion de acuerdo con la invencion.
La instalacion de refrigeracion representada esquematicamente en la figura 1 comprende varios refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo que enfnan a la misma entidad ffsica (es decir, la misma aplicacion 1).
Los refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo utilizan un gas de trabajo de la misma naturaleza que tiene una masa molar pequena, es decir que tiene una masa global media inferior a 10 g/mol tal como por ejemplo el helio gaseoso puro.
Cada refrigerador/licuefactor (L/R) utiliza una estacion 2 de compresion del gas de trabajo y una caja fna 3 destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion 2 de compresion. El gas de trabajo enfriado por cada una de las respectivas cajas fnas 3 de los refrigeradores/licuefactores (L, R) es puesto en intercambio termico, por un circuito 11 de distribucion, con la aplicacion 1 con miras a ceder frigonas a esta ultima.
De acuerdo con una particularidad ventajosa, una unica estacion de compresion 2 asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las respectivas cajas fnas 3 distintas de los refrigeradores/licuefactores L/R dispuestos en paralelo.
Llegado caso, la estacion 2 de compresion 2 puede estar unida a un almacenamiento 12 intermedio denominado « caliente » de fluido de trabajo. De acuerdo con otra particularidad ventajosa, la unica estacion 2 de compresion comprende maquinas de compresion unicamente del tipo de tornillos lubricados y sistemas de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion. De este modo, las maquinas de compresion (compresores de tornillos lubricados) y los sistemas de desaceitado son compartidos por los refrigeradores/licuefactores dispuestos en paralelo.
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Esta configuracion permite limitar el numero de maquinas y de equipos necesarios para la compresion del fluido de trabajo.
Esto permite igualmente concentrar las variaciones de carga en un numero limitado de compresores con medios de regulacion adaptados (por ejemplo, variadores de frecuencia, valvulas de regulacion,...).
Ademas, llegado el caso, esto permite igualmente reagrupar estaciones de compresion por tipo de compresor o por funcion (ciclo de refrigeracion y/o alimentacion cliente) mas bien que por ciclos de refrigeracion.
Llegado el caso, la arquitectura permite igualmente prever diferentes presiones de ciclo de fluido por funcion o por estacion de compresion.
La figura 2 ilustra un primer ejemplo de realizacion posible de acuerdo con la invencion. Como se ve en la figura 2, la unica estacion 2 de compresion comun comprende una pluralidad de maquinas de compresion EC1, EC2, EC3 que definen varios niveles VLP, LP, MP, HP, HP1, HP2 de presion para el fluido de trabajo.
A la entrada de la estacion de compresion 2, el fluido procedente de una o de varias cajas fnas 3 llega a una presion denominada « muy baja » (VLP). Esta presion de nivel muy bajo depende de la aplicacion 1 y este nivel de presion muy bajo puede no estar presente para ciertas aplicaciones (es decir que el primer nivel de presion en la estacion de compresion es denominado « bajo » es decir comprendido en el intervalo mencionado mas adelante). Una primera maquina de compresion EC1 asegura una subida de presion del fluido de trabajo hasta una presion denominada « baja » LP que es superior a la presion muy baja VLP. A la salida de esta primera maquina de compresion EC1, el fluido puede ser desaceitado en un organo 4 de desaceitado y despues enfriado en un intercambiador 5 de calor. La salida de la primera maquina de compresion EC1 esta unida despues a la entrada de una segunda maquina de compresion EC2 que comprime al fluido de la presion baja LP a una presion alta HP. La entrada de esta segunda maquina de compresion EC2 recibe igualmente fluido a este nivel de presion baja LP procedente de las cajas fnas 3. Como anteriormente, a la salida de esta segunda maquina de compresion EC2, el fluido puede ser desaceitado en un organo 4 de desaceitado y despues enfriado en un intercambiador 5 de calor. Antes de volver a las cajas fnas 3, el fluido puede ser sometido a un ultimo desaceitado mas selectivo en un sistema de desaceitado final 14. Una tercera maquina de compresion EC3 esta dispuesta en la estacion 2 de compresion. Esta tercera maquina de compresion EC3 es alimentada en la entrada por fluido de las cajas 3 a un nivel de presion denominado « medio » MP intermedio entre los niveles bajo LP y alto HP. Esta tercera maquina de compresion EC3 define igualmente en la salida de fluido un nivel de presion « alto » HP para el fluido de trabajo. A la salida de esta segunda maquina de compresion EC2, el fluido puede ser desaceitado en un organo 4 de desaceitado y despues enfriado en un intercambiador 5 de calor. El fluido de trabajo a presion alta es inyectado aguas arriba del sistema de desaceitao final 14 (un conducto se empalma a la salida de la segunda maquina de compresor EC2).
Esta solucion combina por tanto varias maquinas de compresion de tornillos lubricados entre la presion baja LP y la presion alta HP y tiene ademas un nivel de compresion entre la presion intermedia MP y la misma presion alta HP.
Esta configuracion presenta la ventaja de reducir el tamano de los sistemas 4 primarios de gestion de aceite (sistemas de desaceitado 4 antes del desaceitado final 14) en particular en la parte del ciclo entre la presion baja LP y la presion alta HP. Esta arquitectura permite igualmente conservar simultaneamente una flexibilidad sobre las variaciones de caudal y de presion posibles en el seno de esta parte del circuito (en particular entre la presion media MP y la presion alta hP).
En cambio, esta solucion es menos flexible en lo que concierne a la posibilidad de hacer variar el caudal de fluido de trabajo en la presion baja LP porque las maquinas de compresion combinadas son interdependientes y las fluctuaciones son mas diffcilmente controlables.
Cada una de las etapas de compresion realizadas por una maquina de compresion puede naturalmente ser reemplazada por dos compresores (o mas) dispuestos en paralelo. En efecto, en funcion de los caudales de fluido de trabajo necesarios, cada nivel de compresion puede ser dividido en varios compresores dispuestos en paralelo. En este caso, los sistemas de gestion de aceite primario (desaceitado) y de enfriamiento pueden ser comunes a varios compresores o ser espedficos de cada uno.
En funcion del nivel de presion muy bajo VLP y de la tasa de compresion de la primera maquina de compresion EC1, la salida de la primera maquina de compresion EC1 puede igualmente ser unida a la entrada de la tercera maquina de compresion EC3 a un nivel de presion denominado « medio » MP. El resto de la arquitectura permanece similar.
La variante de la figura 3 se distingue de la figura 1 unicamente en que la instalacion comprende una cuarta maquina de compresion EC12 dispuesta en paralelo con la segunda maquina de compresion EC2. Del mismo modo que para la segunda maquina de compresion EC2, la entrada de fluido de la cuarta maquina de compresion EC12 esta unida a la vez a la salida de la primera maquina de compresion EC1 y a una llegada de fluido a esta presion baja de las cajas fnas 3. La salida de la cuarta maquina de compresion EC12 esta a su vez unida a la entrada de la tercera maquina de compresion EC3 (la entrada de la tercera maquina de compresion EC3 recibe igualmente fluido a la presion media MP de las cajas fnas).
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Como anteriormente, las segunda EC2 y cuarta EC12 maquinas de compresion en paralelo pueden tener cada una en su salida, un sistema de desaceitado 4 espedfico y un intercambiador de calor 5 espedfico. En variante, estos sistemas de desaceitado 4 e intercambiador de calor 5 pueden ser comunes y por tanto compartidos.
Como anteriormente, en funcion de los caudales de fluido de trabajo requeridos, cada nivel de compresion puede ser dividido en varias maquinas (compresores) dispuestas en paralelo.
Como anteriormente igualmente, esta solucion combina varios compresores entre la presion baja LP y la presion alta HP y preve ademas un nivel de compresion entre la presion intermedia MP y la misma presion alta HP.
Sin embargo, en el caso de la figura 3, una parte del caudal de fluido de trabajo a presion baja LP pasa a maquinas de compresion EC12 que comprimen el fluido unicamente hacia la presion intermedia MP.
Estas ultimas maquinas de compresion EC12 pueden estar equipadas de variadores de velocidad a fin de reaccionar a variaciones de caudal de fluido a presion baja. La recirculacion de fluido entre la presion baja LP y la presion media MP es igualmente posible para reaccionar a las variaciones de carga.
El o los compresores EC2 combinados entre a presion baja LP y la presion alta HP pueden funcionar con un caudal constante y de manera independiente de las fluctuaciones de la carga (aplicacion 1) y del ciclo de trabajo. Las fluctuaciones de caudales y de presiones son absorbidas por el grupo de compresores EC1, EC3, EC12 entre la presion muy baja de entrada VLP hasta los niveles superiores (LP->MP->-HP).
La variante de la figura 4 se distingue de la figura 3 unicamente en que las salidas de la tercera maquina de compresion EC3 y de la segunda maquina de compresion EC2 estan unidas al menos a una caja fna 3 en emplazamientos distintos que definen niveles altos de presion respectivos y distintos HP1, HP2 para el fluido. Ademas, en la figura 4, el conducto que comprende la cuarta maquina de compresion EC12 y sus organos aguas abajo (desaceitador 4 e intercambiador de calor 5) ha sido representado en lmea de puntos (para poner bien en evidencia su caracter facultativo).
En esta configuracion de la figura 4, cada salida de presion alta HP1, HP2 de las tercera EC3 y segunda EC2 maquinas de compresion comprende, aguas abajo de un respectivo intercambiador 5 de calor, un respectivo organo de desaceitado final 14. Dos sistemas de desaceitado finales 14 son en efecto indispensables debido a la diferencia de presion entre las dos lmeas.
Como anteriormente, una parte del caudal de fluido a presion baja LP es comprimida directamente a una presion alta HP2. En esta configuracion de la figura 4, esta presion alta HP2 es independiente de la presion alta HP1 obtenida a la salida de los compresores que comprimen entre la presion media MP y la presion alta HP1.
Esta arquitectura permite igualmente optimizar los tamanos y las eficacias de los diferentes tipos de compresores de las diferentes etapas de compresion.
Las variaciones de caudal y de presion del fluido en los circuitos conducen respectivamente a los dos niveles de presion alta HP1 y HP2 y por tanto pueden ser gestionadas igualmente de manera mas independiente.
El circuito que comprende una etapa de compresion entre la presion media MP y a presion alta HP1 alimenta en general la mayona de las turbinas de expansion del ciclo de las cajas fnas 3 que son la fuente de refrigeracion del sistema. Una variacion de este ciclo permite por tanto una variacion directa de la potencia de refrigeracion de los refrigeradores/licuefactores L/R.
En cambio, el circuito de fluido a presion alta HP2 procedente de la segunda maquina de compresion EC2 puede ser utilizado preferentemente para una alimentacion de una aplicacion 1 y/o de un circuito de expansion de un enfriamiento de tipo Joule-Thompson en el extremo frio del ciclo.
La invencion puede aplicarse especialmente a cualquier unidad de refrigeracion/licuefaccion de gran capacidad de licuefaccion o de refrigeracion que utilice helio o un gas raro.
A tttulo de ejemplo no limitativo (circuito con tres etapas de compresion pero que definen cuatro niveles de presion), los niveles de presion respectivos muy bajo VLP, bajo LP, medio MP y alto HP de las etapas de compresion asf como las tasas de compresion y caudales correspondientes del gas de trabajo pueden estar comprendidos en los intervalos siguientes.
Etapa de compresion
presion de aspiracion de la maquina de compresion correspondiente caudales en el seno de la maquina de compresion tasa de compresion de la etapa de compresion
(en bar) (en g/s) (sin unidad)
VLP
0,05 -> 1,0 10 -> 500 2 -> 15
LP
1,0 -> 2,5 500 -> 2000 LO A CM
HP
CD A CO 800 -> 4500 LO A CM

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Instalacion de refrigeracion criogenica de una misma aplicacion (1) por medio de varios
    refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo, utilizando los refrigeradores/licuefactores (L/R) en paralelo un gas de trabajo de la misma naturaleza que tiene una masa molar pequena, es decir que tiene una masa molar global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor (L/R) una estacion (2) de compresion del gas de trabajo, una caja fna (3) destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion (2) de compresion a una temperatura criogenica al menos proxima a su temperatura de licuefaccion, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por cada una de las respectivas cajas fnas (3) de los
    refrigeradores/licuefactores (L, R) en intercambio termico con la aplicacion (1) con miras a ceder frigonas a esta ultima, en la cual, el conjunto de las estaciones de compresion del o de los refrigeradores/licuefactores forman una unica estacion de compresion (2) que asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las respectivas cajas fnas (3) distintas de los refrigeradores/licuefactores (L, R) dispuestos en paralelo, comprendiendo la unica estacion (2) de compresion unicamente maquinas de compresion del tipo de tornillos lubricados (EC1, EC2, EC3) y sistemas (4, 14) de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3), de modo que las maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) y los sistemas (4, 14) de desaceitado del fluido de trabajo son compartidos por los refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo.
  2. 2. Instalacion de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizada por que la unica estacion (2) de compresion comprende una pluralidad de maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) que definen varios niveles (VLP, LP, MP, HP, HP1, HP2) de presion para el fluido de trabajo.
  3. 3. Instalacion de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que el paso de un nivel de presion (VLP, LP, MP, HP, HP1, HP2) al nivel de presion siguiente superior es realizado por una o varias maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) en serie o por varias maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) dispuestas en paralelo.
  4. 4. Instalacion de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3 caracterizada por que el paso de un nivel de presion (VLP, LP, MP, HP, HP1, HP2) al nivel de presion superior siguiente es realizado por dos maquinas de compresion (EC1, EC12) dispuestas en paralelo, estando dispuesto un sistema (4, 14) de desaceitado a la salida de las dos maquinas de compresion (EC1, EC12), comprendiendo el sistema de desaceitado ya sea un organo de desaceitado unico comun a las dos maquinas de compresion (EC1, EC12) dispuestas en paralelo, o dos organos de desaceitado asignados respectivamente a las dos maquinas de compresion (EC1, EC12) dispuestas en paralelo.
  5. 5. Instalacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4 caracterizada la misma comprende al menos un sistema (14) de desaceitado final dispuesto a la salida del ultimo nivel de compresion, es decir antes de una union flrndica que alimenta de fluido a la caja fna (3).
  6. 6. Instalacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada por que la misma comprende al menos un intercambiador (5) de enfriamiento del fluido de trabajo aguas abajo de una maquina (EC1, EC2, EC3) de compresion.
  7. 7. Instalacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la misma comprende tres maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) que definen tres niveles de presion (LP, MP, HP) creciente por encima del nivel de presion (VLP) del fluido a la entrada de la estacion (2) de compresion, un primera (EC1) y una segunda (EC2) maquinas de compresion que estan dispuestas en serie y que definen en su salida de fluido respectivo niveles de presion denominados respectivamente « bajo » (LP) y « alto » (HP), una tercera maquina de compresion (EC3) que esta alimentada en la entrada por fluido procedente de las cajas fnas (3) a un nivel de presion denominado « medio » (MP) intermedio entre los niveles bajo (LP) y alto (HP), definiendo la tercera maquina de compresion (EC3) a su salida de fluido igualmente un nivel de presion « alto » (HP).
  8. 8. Instalacion de acuerdo con la reivindicacion 7 caracterizada la misma comprende una cuarta maquina de compresion (EC12) dispuesta en paralelo con la segunda (EC2) maquina de compresion, estando unida la salida de la cuarta maquina de compresion (EC12) a la entrada de la tercera maquina de compresion (EC3).
  9. 9. Instalacion de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8 caracterizada por que las salidas de la tercera maquina de compresion (EC3) y de la segunda maquina de compresion (EC2) estan unidas a un conducto comun que define un mismo nivel alto de presion (HP).
  10. 10. Instalacion de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada por que la salida de la tercera maquina de compresion (EC3) y la salida de la segunda maquina de compresion (EC2) estan unidas al menos a una caja fna (3) en emplazamientos distintos que definen niveles altos de presion respectivos y distintos (HP1, HP2) para el fluido.
  11. 11. Procedimiento de refrigeracion de una misma aplicacion (1) por medio de una instalacion de refrigeracion y/o licuefaccion que comprende varios refrigeradores/licuefactores (L, R) dispuestos en paralelo, utilizando los refrigeradores/licuefactores (L, R) en paralelo un gas de trabajo de la misma naturaleza que tenga una masa molar pequena, es decir que tenga una masa molar global media inferior a 10 g/mol tal como el helio gaseoso puro, comprendiendo cada refrigerador/licuefactor (L/R) una estacion de compresion (2) del gas de trabajo, una respectiva
    caja fna (3) destinada a enfriar el gas de trabajo a la salida de la estacion (2) de compresion, siendo llevado el gas de trabajo a una temperatura criogenica proxima a su temperatura de licuefaccion a la salida de la caja fna, siendo puesto el gas de trabajo enfriado por las respectivas cajas fnas de los refrigeradores/licuefactores (L, R) en intercambio termico con la aplicacion (1) con miras a ceder frigonas a la misma, en la cual, una unica estacion de 5 compresion (2) asegura la compresion del gas de trabajo para cada una de las distintas cajas fnas (3) de los refrigeradores/licuefactores (L, R) dispuestos en paralelo, comprendiendo la unica estacion (2) de compresion unicamente maquinas de compresion del tipo de tornillos lubricados (EC1, EC2, EC3) y sistemas (4, 14) de desaceitado del fluido de trabajo a la salida de las maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3), de modo que las maquinas de compresion (EC1, EC2, EC3) y los sistemas (4, 14) de desaceitado son compartidos por los 10 refrigeradores/licuefactores (L/R) dispuestos en paralelo.
  12. 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado por que cuando la carga termica de la aplicacion (1) que haya que enfriar vana, las variaciones de potencia de la instalacion son realizadas variando el regimen de una parte solamente de las maquinas de compresion de la estacion (2) de compresion comun.
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