ES2605645T3 - Unidad de extracción de condensado en una caldera - Google Patents

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ES2605645T3 ES14186285.4T ES14186285T ES2605645T3 ES 2605645 T3 ES2605645 T3 ES 2605645T3 ES 14186285 T ES14186285 T ES 14186285T ES 2605645 T3 ES2605645 T3 ES 2605645T3
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Abstract

Unidad de extracción de condensado (10) para una caldera (100); incluyendo la unidad de extracción de condensado (10): (f1) un sifón (13) para evitar la salida de humos por la salida de condensado, incluyendo el sifón (13) un flotador (20); (f2) un medio de recogida de condensado; (f3) un medio de bombeo (40, 41) para descargar el condensado; y (f4) un medio de control (30) configurado para activar dicho medio de bombeo (41) según el nivel de condensado en dicho medio de recogida (41); donde dicho sifón (13), dicho medio de recogida de condensado y dicho medio de bombeo (40, 41) están integrados en un solo aparato compacto; donde el flotador (20) del sifón (13) opera como un elemento de seguridad contra el paso de humos y como un dispositivo operativo de dicho medio de bombeo (40, 41); donde dicho sifón (13) incluye un cuerpo principal hueco (13) incluyendo una primera bifurcación (13A), a la que está conectado un tubo de entrada de condensado (11), y una segunda bifurcación (13B), conectada hidráulicamente a un tubo de salida de condensado (12); caracterizándose dicha unidad de extracción de condensado (10) porque dicha primera bifurcación (13A) aloja un asiento (17) del flotador (20) que descansa por gravedad en un borde (18A) de una abertura (18), y porque dicha segunda bifurcación (13B) se ensancha formando la voluta (40) del medio de bombeo (41).

Description

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DESCRIPCION
Unidad de extraccion de condensado en una caldera
La presente invencion se refiere a una unidad de extraccion de condensado para una caldera.
En particular, la presente invencion se aplica ventajosamente, aunque no exclusivamente, en calderas de condensacion, a las que la descripcion siguiente se referira explfcitamente sin menoscabo de la generalidad.
Como es conocido, se usa un dispositivo de sifon en las lmeas de descarga de condensado de las calderas actuales (en particular, las calderas de condensacion actuales) que tiene la finalidad de evitar la salida de humos de la salida de condensado.
Por ejemplo EP-A2-1 762 791 (Vaillant) describe una unidad de extraccion de condensado para una caldera. La unidad de extraccion incluye:
(a) un sifon para evitar la salida de humos por la salida de condensado;
(b) un medio de recogida de condensado;
(c) un medio de bombeo para descargar el condensado; y
(d) un medio de control del medio de bombeo segun el nivel de condensado en el medio de recogida de condensado;
dicho sifon, dicho medio de recogida de condensado y dicho medio de bombeo estan integrados en un solo aparato compacto;
donde dicho sifon incluye un cuerpo principal hueco incluyendo una primera bifurcacion, a la que esta conectado un tubo de entrada de condensado, y una segunda bifurcacion, conectada hidraulicamente a un tubo de salida de condensado.
Ademas, en algunas soluciones (por ejemplo en DE-C1-33 25 200 (Bommer)) la bifurcacion de entrada del dispositivo de sifon esta provista de un flotador que tiene la finalidad de evitar el paso de humos al entorno incluso en la ausencia de agua de condensacion dentro del sifon propiamente dicho.
Normalmente, el condensado no esta presente en el sifon a la primera conexion o despues de un penodo prolongado de no uso de la caldera.
Ademas, en algunas aplicaciones, no es posible descargar el condensado por debajo de la caldera, sino que la lmea de descarga de agua puede estar en la superficie encima de la superficie en la que la caldera esta instalada. Por lo tanto, hay que instalar una bomba con el fin de bombear el condensado a una altura de 3-5 m para transportarla al sistema de descarga de aguas residuales.
La bomba, sumergida en un deposito, es operada por un flotador especial cuando el nivel de condensado llega a un cierto nivel dentro del deposito propiamente dicho.
Tambien se sabe que siempre hay que asegurar un nivel mmimo de condensado dentro del deposito en el que la bomba esta situada de modo que el motor de retorno nunca se quede seco.
Sin embargo, las unidades de extraccion de condensado actualmente en el mercado son muy voluminosas dado que, ademas de un dispositivo de sifon, tambien incluyen un deposito auxiliar para recoger el condensado, en serie con respecto al sifon. La bomba de descarga con el flotador de accionamiento relativo esta sumergida en este deposito auxiliar. Por lo tanto, las soluciones actuales requieren la presencia de dos flotadores; es decir, un primer flotador para el dispositivo de sifon y un segundo flotador para el dispositivo de accionamiento de la bomba sumergida.
Asf, el objeto principal de la presente invencion es proporcionar una unidad de extraccion de condensado para una caldera que sea compacta y que conste del numero mmimo de componentes con la finalidad de reducir los costos de produccion todo lo posible.
Por lo tanto, segun la presente invencion, se facilita una unidad de extraccion de condensado para una caldera como la reivindicada en la reivindicacion independiente 1, o en cualquiera de las reivindicaciones que dependen, directa o indirectamente, de la reivindicacion 1.
Ahora se describira una realizacion preferida para una mejor comprension de la presente invencion a modo de un
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ejemplo no limitador solamente, con referencia a los dibujos acompanantes, en los que:
La figura 1 representa esquematicamente una caldera incluyendo una unidad de extraccion de condensado segun la presente invencion.
La figura 2 representa una vista en seccion longitudinal de la unidad de extraccion de condensado segun la presente invencion.
La figura 3 representa una primera configuracion de la unidad de extraccion de condensado representada en la figura 2.
La figura 4 representa una segunda configuracion de la unidad de extraccion de condensado representada en la figura 2.
La figura 5 representa una tercera configuracion de la unidad de extraccion de condensado representada en la figura 2.
La figura 6 representa una cuarta configuracion de la unidad de extraccion de condensado representada en la figura 2.
Y la figura 7 representa una quinta configuracion de la unidad de extraccion de condensado representada en la figura 2.
En la figura 1, el numero de referencia 100 indica, como ejemplo no exhaustivo, una caldera de condensacion incluyendo una unidad de extraccion de condensado 10 segun las ideas de la presente invencion.
Como es conocido, en una caldera de condensacion, la mayor parte del calor latente de los humos expulsados por la chimenea puede ser recuperada.
De hecho, en estas calderas, la tecnologfa de condensacion concreta permite enfriar los humos hasta que vuelven al estado de lfquido saturado (o en algunos casos, vapor humedo), con una recuperacion de calor considerable relativa. De esta forma, la temperatura de los humos de salida (que disminuye a aproximadamente 40°C) esta proxima a la de la temperatura del suministro de agua, por lo tanto muy inferior a 140°C-160°C de las calderas de alta eficiencia, y 200°C-250°C de las calderas tradicionales.
Es posible trabajar con tales temperaturas de los humos, y por lo tanto condensar, dado que las calderas de condensacion usan intercambiadores de calor hechos con metales resistentes a la acidez del condensado. Sin embargo, los humos descargados a baja temperatura no permiten el tiro natural de la chimenea y son expulsados gracias a un ventilador colocado hacia arriba del quemador. Por lo tanto, hay una lmea de humo presurizado que debe estar sellada.
Ademas, sin embargo, todas las observaciones siguientes son aplicables no solamente a calderas de condensacion, a las que se hace referencia explfcita, sino tambien a cualquier tipo de caldera en la que tenga lugar el fenomeno de condensacion de al menos una parte de los humos de descarga.
La caldera de condensacion 100 de la figura 1 incluye, de forma tradicional, una caja exterior 101 conteniendo en su interior un quemador de premezcla 102, un intercambiador de calor 103 colocado sobre un deposito de recogida de condensado 105, y un tubo de salida de humos 106 provisto de un ventilador (no representado).
Con mas detalle, se puede afirmar que el quemador de premezcla 102 esta conectado a un conducto de suministro de aire de combustion 102A y un conducto de suministro de gas combustible 102B.
A su vez, el intercambiador de calor 103 esta conectado hidraulicamente a un conducto de retorno 103A del sistema de calentamiento (no representado), y a un conducto de administracion 103B al sistema de calentamiento propiamente dicho.
Dicha unidad de extraccion de condensado 10 esta conectada hidraulicamente al deposito de recogida de condensado 105.
Como se representa con mas detalle en la figura 2, la unidad 10 incluye un tubo de entrada de condensado 11 y un tubo de salida de condensado 12. Tal tubo de salida 12 puede estar conectado hidraulicamente a una lmea de descarga de agua (no representada).
El tubo de entrada esta provisto de un conector 11A que permite su union a la parte inferior del deposito de recogida de condensado 105.
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La unidad 10 incluye ademas un cuerpo principal hueco 13 que incluye una primera bifurcacion 13A, que esta conectada al tubo de entrada 11 por medio de respectivos primeros acoplamientos rapidos, y una segunda bifurcacion 13B conectada hidraulicamente al tubo de salida 12 por medio de respectivos segundos acoplamientos rapidos.
Las dos bifurcaciones 13A y 13B estan mutuamente separadas por un deflector de separacion 14. El conjunto de los dos brazos 13A y 13B forma sustancialmente el cuerpo de un sifon. Por lo tanto, el tubo de entrada 11, el cuerpo de sifon (formado por las dos bifurcaciones 13A y 13B) y el tubo de salida 12 estan conformados sustancialmente a modo de un sifon tfpico.
Se ha formado una abertura 16 entre el borde inferior 14A del deflector de separacion 14 y una parte inferior extrafble 15 que, en el uso, es atravesada por el condensado (vease a continuacion).
La parte alta de la bifurcacion 13A aloja un asiento 17 de un flotador 20 que, por gravedad, descansa sobre un borde 18A de una abertura 18.
Ademas, se debera indicar que el flotador 20 es mas estrecho que el asiento 17, pero es mas ancho que la abertura 18.
En otros terminos, si el asiento 17 tiene un eje de simetna vertical (Z1), el flotador 20 tiene un eje de simetna vertical (Z2) cuyo desplazamiento maximo desde el eje (Z1) viene dado por una excentricidad (E).
Por lo tanto, una camara 19 cerrada en la parte inferior por el borde 18A de la abertura 18 esta formada entre la superficie interior del asiento 17 y la superficie exterior del flotador 20. El flotador 20, a causa de su peso, cerrara la abertura 18 que descansa sobre el borde 18A.
Dado que el asiento 17 y el flotador 20 son cilmdricos, se tocaran uno con otro, posiblemente a lo largo de una lmea generatriz 20A del flotador 20 propiamente dicho. Ademas, el borde 18A esta inclinado un angulo (a) con respecto a la pared vertical del asiento 17. Por lo tanto, dicha camara 19 continua tambien debajo del flotador 20.
Observese que la forma de la camara 19 puede variar con el tiempo y no siempre el flotador 20 esta tangente al asiento 17 a lo largo de dicha lmea generatriz 20A.
En resumen, la camara 19 esta encerrada entre la superficie cilmdrica interior del asiento 17, la superficie lateral cilmdrica exterior 20B del flotador 20 (con la posible excepcion de la lmea generatriz de contacto entre el flotador 20 y el asiento respectivo 17), el borde 18A y una porcion 20C de la parte inferior del flotador 20 propiamente dicho.
Gracias a la inclinacion del borde 18A de un angulo (a) con respecto a la pared vertical del asiento 17, se forma una especie de bolsa 21, siempre perteneciente a la camara 19, debajo del flotador 20 que, como se vera mejor cuando se explique la operacion de la unidad de extraccion 10, se llena progresivamente de condensado (vease a continuacion).
Un sensor 30, montado en la pared exterior de la bifurcacion 13A, detecta, instante a instante, la posicion de altura del flotador 20 por razones que se aclararan con mas detalle a continuacion.
La parte alta de la segunda bifurcacion 13B se ensancha formando una voluta 40 de una bomba 41.
Ademas de la voluta 40, la bomba 41 incluye los elementos que se representan esquematicamente en la figura 2, a saber un rotor 42, un orificio de aspiracion de condensado 43 y un orificio de distribucion 44 del condensado propiamente dicho; estando este ultimo conectado hidraulicamente al tubo de salida 12.
Observese tambien que el cuerpo principal 13 se puede hacer ventajosamente, aunque no necesariamente, de una pieza, por ejemplo de un material plastico, simplemente cerrada en la parte inferior por la parte inferior se puede hacer 15 que puede estar conformada como un simple tapon montado en el cuerpo principal 13 y que tiene una junta torica estanca 15A.
La presencia de la parte inferior extrafble 15 permite abrir el cuerpo principal 13 para realizar inspecciones periodicas y la limpieza del cuerpo principal 13 propiamente dicho.
El cuerpo principal 13 se puede formar ventajosamente, aunque no necesariamente, por un proceso de moldeo por inyeccion de un material plastico.
Por lo tanto, el cuerpo principal 13 incluye una primera porcion (voluta 40) destinada a acomodar el rotor 42 de la bomba de descarga de condensado 40, y una segunda porcion (asiento 17) que contiene el flotador 20.
Como se ha indicado anteriormente, el tubo de entrada 11 y el tubo de salida 12 estan conectados al cuerpo
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principal por medio de respectivos acoplamientos rapidos visibles en la figura 2 pero que no se describiran con mas detalle por ser de tipo conocido.
La operacion de la unidad de extraccion de condensado 10 segun la invencion se describira ahora con referencia a las figuras acompanantes 3-7 que muestran cinco configuraciones diferentes que puede asumir la unidad.
La figura 3 representa la unidad de extraccion de condensado 10 en su configuracion inicial, es decir, cuando todavfa no ha habido una formacion considerable de condensado en la caldera. Se indica que, en este caso, el flotador 20 cierra la abertura 18 como un tapon, evitando el escape de los humos de combustion, por ejemplo a traves del tubo de salida 12.
Como se representa en la figura 4, en algun punto, el condensado comienza a llegar al asiento 17 cayendo por gravedad del deposito 105 (figura 1) a traves del tubo de entrada 11 (flecha (F1)). El asiento 17 comienza entonces a llenarse con el condensado que ocupa la camara 19, cuya geometna se ha definido anteriormente. La flotabilidad ejercida por el condensado en la camara 19 en el flotador 20 todavfa no es capaz de elevar el flotador 20 propiamente dicho.
Por otra parte, la figura 5 representa la condicion en la que el condensado, que sigue llegando, humedece progresivamente una superficie siempre mas grande que la superficie del flotador 20 hasta que este ultimo se eleva debido a la flotabilidad del condensado, destapando la abertura 18 a traves de la que el condensado propiamente dicho puede salir ahora de modo que llene la parte inferior del cuerpo principal 13. Por el principio de los vasos comunicantes, el nivel de la superficie libre de condensado es igual en las dos bifurcaciones 13A y 13B. En esta configuracion, el condensado propiamente dicho evita el escape de los humos de combustion, por ejemplo del tubo de salida 12.
En la configuracion representada en la figura 6, el nivel de condensado se ha elevado mas. El flotador 20 sigue subiendo entonces hasta llegar a una altura tal que ponga en marcha la bomba 41 para vaciar el cuerpo de bomba 13 a traves del tubo de salida 12 (flecha (F2)).
Como se ha indicado anteriormente, la altura del flotador 20 con respecto a la parte inferior 15 es detectada instante a instante por el sensor 30 que envfa una senal a una unidad electronica de control (no representada), que genera una orden de accionamiento de la bomba 41 tan pronto como se supera un cierto valor de la altura del flotador con respecto a la parte inferior 15.
Cuando el nivel de condensado cae (figura 7) porque, por ejemplo, la caldera se ha apagado, el flotador 20 baja de nuevo y el sensor 30 genera una senal adaptada para parar la bomba 41. Basicamente, el sistema ha vuelto a la configuracion representada en la figura 5.
Observando la figura 7 se puede ver que las posiciones relativas del flotador 20 y de la bomba 41 son tales que la bomba 41 nunca opera en seco. En otros terminos, la bomba 41 debe operar solamente cuando su orificio en seccion 43 aspira adecuadamente el condensado que se ha depositado en el cuerpo principal 13. Esto solamente se logra cuando el orificio de aspiracion 43 siempre esta, por su construccion, debajo de la parte inferior del flotador 20.
La ventaja principal de la presente unidad de extraccion de condensado consiste en la suma compacidad y efectividad de costos de la solucion debido a la integracion de dos funciones diferentes en un solo flotador que se usa, por lo tanto, como un elemento de seguridad contra el paso de humos y como dispositivo para operar el motor de la bomba de vaciado.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Unidad de extraccion de condensado (10) para una caldera (100); incluyendo la unidad de extraccion de condensado (10):
    (f1) un sifon (13) para evitar la salida de humos por la salida de condensado, incluyendo el sifon (13) un flotador
    (20);
    (f2) un medio de recogida de condensado;
    (f3) un medio de bombeo (40, 41) para descargar el condensado; y
    (f4) un medio de control (30) configurado para activar dicho medio de bombeo (41) segun el nivel de condensado en dicho medio de recogida (41);
    donde dicho sifon (13), dicho medio de recogida de condensado y dicho medio de bombeo (40, 41) estan integrados en un solo aparato compacto;
    donde el flotador (20) del sifon (13) opera como un elemento de seguridad contra el paso de humos y como un dispositivo operativo de dicho medio de bombeo (40, 41);
    donde dicho sifon (13) incluye un cuerpo principal hueco (13) incluyendo una primera bifurcacion (13A), a la que esta conectado un tubo de entrada de condensado (11), y una segunda bifurcacion (13B), conectada hidraulicamente a un tubo de salida de condensado (12);
    caracterizandose dicha unidad de extraccion de condensado (10) porque dicha primera bifurcacion (13A) aloja un asiento (17) del flotador (20) que descansa por gravedad en un borde (18A) de una abertura (18), y porque dicha segunda bifurcacion (13B) se ensancha formando la voluta (40) del medio de bombeo (41).
  2. 2. Unidad de extraccion de condensado (10), segun la reivindicacion 1, caracterizada porque dicho cuerpo principal hueco (13) se hace de una pieza.
  3. 3. Unidad de extraccion de condensado (10), segun la reivindicacion 2, caracterizada porque dicho cuerpo principal hueco (13) se hace por medio de un proceso de moldeo por inyeccion de un material plastico.
  4. 4. Unidad de extraccion de condensado (10), segun la reivindicacion 2 o la reivindicacion 3, caracterizada porque dicho cuerpo principal hueco (13) esta cerrado por medio de una parte inferior extrafble (15).
  5. 5. Unidad de extraccion de condensado (10) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el orificio de aspiracion (43) de dicho medio de bombeo (40, 41) esta dispuesto debajo de la parte inferior de dicho flotador (20).
  6. 6. Caldera (100) caracterizada porque incluye al menos una unidad de extraccion de condensado (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
  7. 7. Caldera (100), segun la reivindicacion 6, caracterizada porque es una caldera de condensacion (100).
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