ES2695251A1 - Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefacción. - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefacción que al hacer circular la corriente eléctrica por el terminal negativo (12) y el terminal positivo (13) se produce un pulso de alta tensión entre el electrodo negativo (3) y el electrodo positivo (4) ionizando un gas inerte contenido en una carcasa estanca (14) y estableciendo un arco de plasma que emite una elevada cantidad de calor que va calentando el agua que circula desde una entrada de agua fría (1), atravesando un serpentín hasta desembocar en una salida de agua caliente (11).
Description
D E S C R I P C I O N
GENERADOR PARA CALDERAS DE AGUA CALIENTE SANITARIA Y DE CALEFACCION
SECTOR DE LA TECNICA
La invencion se refiere a un generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion, que utiliza un arco de plasma para calentar el agua circulante por un serpentm que permite sustanciales rendimientos con dimensiones, consumos y costos de fabrication reducidos.
ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR
Son conocidos diversos sistemas para la generation de agua caliente sanitaria y de calefaccion por circulation de agua caliente. Citaremos los siguientes:
Los calentadores electricos cuentan con un deposito de agua con una capacidad que suele ir desde los 10 hasta los 300 litros. Su funcionamiento se basa en calentar el agua mediante una resistencia electrica que se encuentra en el interior del deposito. Una vez que el agua alcanza una temperatura determinada, la resistencia se apaga y el material aislante del termo se encarga de mantener la temperatura del agua. A medida que el agua caliente se va usando, va entrando agua fria en el deposito y la resistencia se pone de nuevo en marcha.
Una vez terminada el agua caliente almacenada, el calentador electrico tarda un tiempo en calentar de nuevo el agua fria que va entrando en el deposito. Este es un gran inconveniente de los calentadores electricos, ya que si en la vivienda se duchan varias personas seguidas, el agua caliente no alcanzara para todas y deberan esperar un tiempo hasta que el agua se caliente de nuevo. Es decir, que la cantidad de agua caliente disponible esta limitada por la capacidad del deposito. Esta capacidad es proporcional a las dimensiones del deposito, con lo que a mayor capacidad, mayor sera el espacio que deberemos destinar a dicho calentador electrico. Ademas, la resistencia electrica que genera el calor esta sumergida en el agua y va perdiendo rapidamente eficiencia al irse depositando sobre ella los residuos disueltos en el agua.
Los calentadores de combustion generan calor a partir de quemar un combustible, como puede ser un gas (principalmente: gas natural, butano o propano), y tambien suele ser utilizado gasoleo o pellets. Estas calderas calientan de manera instantanea al hacer pasar el agua alrededor de una serie de quemadores del combustible que van calentando el agua a medida que circula el agua. Con este sistema, el agua se calienta solo en el momento en el que va a ser utilizada.
Existen diversos tipos de calderas de combustion. Las calderas de deposito consisten en un tanque de almacenamiento de agua, de un quemador en la parte inferior, de una llama piloto y de un termostato. Las calderas de rapida recuperacion tienen el tanque de deposito mucho mas pequeno y estan disenadas para calentar el agua de manera inmediata. Las calderas de paso de encendido instantaneo funcionan unicamente cuando se abre el grifo de agua caliente y las mas eficientes no tienen llama piloto, pues son de encendido electronico y no tienen termostato.
La mayoria de las calderas de combustion necesitan depositos de almacenamiento del combustible como son las bombonas de butano o propano y los depositos para gasoleo o pellets, por lo que el usuario debe de estar controlando el suministro de combustible y reponerlo cuando se este agotando.
Las calderas de gas natural son de suministro constante, pero necesitan de un buen y exhaustivo mantenimiento. Deben limpiarse, al menos, una vez al ano, para de esta manera evitar posibles averias y atascos, ademas de inspecciones y revisiones periodicas del suministro para prevenir accidentes y problemas de seguridad.
Las calderas de combustion emiten gases contaminantes producidos durante la combustion por lo que su instalacion es compleja, debiendo de estar en exteriores o contar con sistemas de evacuacion de gases hacia el exterior.
EXPLICACION DE LA INVENCION
Frente a este estado de cosas, la presente invention propugna un generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion que utiliza corriente electrica para producir un pulso de alta tension entre dos electrodos contenidos en una carcasa
estanca que contiene un gas inerte. De tal manera que el gas inerte se ioniza y se establece un arco de plasma que emite una elevada cantidad de calor que va calentando el agua que circula por un serpentm.
La corriente electrica a su paso por los electrodos provoca que la energia cinetica de los electrones se transforme en calor debido a los choques que sufren con los atomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo, debido al efecto Joule.
Ademas, se produce el paso de electrones desde el electrodo negativo al positivo, pero tambien, en parte, de iones positivos que se mueven en sentido opuesto. El choque de los iones genera un calor intenso en los electrodos, calentandose mas el electrodo positivo debido a que los electrones que golpean contra el tienen mayor energia total. De esta manera se genera una columna de plasma cuya temperatura alcanza facilmente a los 10000° C.
Como la carcasa del generador es estanca y de reducido volumen se acumula una gran cantidad de calor, que se emite por radiacion termica desde la columna de plasma hasta el serpentm.
Ademas, la transmision de calor se produce por convencion del gas inerte, por conduccion termica y por efecto joule de la corriente que circula a traves de los electrodos.
El calor generado va calentando el agua que circula por un serpentm. El generador objeto de la invencion produce unas 10000 Kcal/h por kWh consumido frente a las 860 Kcal/h por kWh de las calderas para agua caliente sanitaria hasta ahora conocidas.
Los equipos actuales mixtos que generan agua caliente sanitaria y para calefaccion producen unas 20000 Kcal/h y tienen un consumo de 23,25 kWh, mientras que con el generador objeto de la invencion el consumo seria de 2 kWh es decir que su ahorro energetico es de mas de 10 veces frente a los equipos actuales electricos y de gas.
En conclusion, el generador preconizado presenta ventajas en cuanto a eficiencia, rendimiento, consumo y cuidado del medio ambiente.
DIBUJOS Y REFERENCIAS
Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo de la invencion.
Figura 2.- Muestra un corte longitudinal del dispositivo de la invencion.
Figura 3.- Muestra un corte transversal en la zona del electrodo negativo.
Figura 4.- Muestra un corte transversal en la zona del electrodo positivo.
Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo de la invencion en la que se ha practicado un corte parcial longitudinal y otro transversal.
En estas figuras estan indicadas las siguientes referencias:
1. Entrada agua fria
2. Distribuidor de agua para el electrodo negativo
3. Electrodo negativo
4. Electrodo positivo
5. Tubos para circulation del agua
6. Distribuidor de agua para el electrodo positivo
7. Codos
8. Deflector termico
9. Pared aislante
10. Aletas
11. Salida agua caliente
12. Terminal negativo
13. Terminal positivo
14. Carcasa estanca
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
Con relation a las figuras y referencias arriba indicadas, se ilustra un modo de ejecucion preferente para un generador para calderas de agua caliente sanitaria y de
calefaccion en el cual se hace circular la corriente electrica por el terminal negativo (12) y el terminal positivo (13) se produce un pulso de alta tension entre el electrodo negativo (3) y el electrodo positivo (4) ionizando un gas inerte contenido en una carcasa estanca (14) y estableciendo un arco de plasma que emite una elevada cantidad de calor que va calentando el agua que circula desde una entrada de agua fria (1), atravesando un serpentm hasta desembocar en una salida de agua caliente (11). La configuration exterior del generador se representa en la figura 1 y la configuration interior en la figura 5.
La figura 2 ilustra la circulation del agua por un serpentm que arranca desde la entrada de agua fria (1), y atraviesa el distribuidor de agua para el electrodo negativo (2), que presenta una elongation en forma de "U” que se interna en el electrodo negativo (3) enfriandolo, el agua sale del distribuidor de agua para el electrodo negativo (2) y prosigue su recorrido a traves de un tubo para circulacion del agua (5) dispuesto paralelamente a los electrodos (3 y 4); y que termina en el distribuidor de agua para el electrodo positivo (6), que igualmente presenta una elongacion en "U” que se interna en el electrodo positivo (4) enfriandolo; el agua sale del distribuidor de agua para el electrodo positivo (6) y prosigue su recorrido a traves de un numero par de tubos para circulacion del agua (5) que discurren paralelamente a los electrodos (3 y 4) y se unen entre si de dos en dos mediante codos (7); el ultimo de los tubos para circulacion del agua (5) se une mediante un codo (7) a la termination del serpentm que finaliza su recorrido en la salida de agua caliente (11).
En las figuras 3 y 4 se muestran detalles del serpentm en las que aparecen las entradas de agua en el distribuidor de agua para el electrodo negativo (2) y en el distribuidor de agua para el electrodo positivo (6), los codos de union (7); asi como el terminal negativo (12) y el terminal positivo (13) por donde circula la corriente electrica. Tambien se ilustra la salida de agua caliente (11).
En esta realizacion preferente, los tubos para circulacion del agua (5) pueden atravesar una serie de aletas (10) dispuestas perpendicularmente a los electrodos (3 y 4), lo que aumenta la transmision del calor producido mediante conduction, convection y radiation. La disposition de las aletas se muestra en las figuras 2 y 5.
El generador objeto de la invention puede incorporar paredes aislantes (9) en el
distribuidor de agua para el electrodo negativo (2) y el distribuidor de agua para el electrodo positivo (6), tal como se ilustra en las figuras 2, 3 y 5. Estas paredes aislantes disminuyen la disipacion de calor y aislan electricamente el generador, impidiendo la produccion de cortocircuitos.
En las figuras 2 y 5 se representa un revestimiento de la cara interior de la carcasa estanca (14) con un deflector termico (8), que tiene la finalidad de disminuir la disipacion de calor, lo que aumenta el rendimiento del generador.
APLICACION INDUSTRIAL
De todo lo expuesto se deduce que el generador preconizado sera empleado en la fabrication de nuevas calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion o como pieza de sustitucion de los elementos de combustion de calderas ya instaladas.
Claims (5)
1. Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion caracterizado porque al hacer circular la corriente electrica por el terminal negativo (12) y el terminal positivo (13) se produce un pulso de alta tension entre el electrodo negativo (3) y el electrodo positivo (4) ionizando un gas inerte contenido en una carcasa estanca (14) y estableciendo un arco de plasma que emite una elevada cantidad de calor que va calentando el agua que circula desde una entrada de agua fria (1), atravesando un serpentm hasta desembocar en una salida de agua caliente (11).
2. Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion, de acuerdo con la primera reivindicacion, caracterizado porque el agua circula por un serpentm que arranca desde la entrada de agua fria (1), y atraviesa el distribuidor de agua para el electrodo negativo (2), que presenta una elongacion en forma de "U” que se interna en el electrodo negativo (3) enfriandolo, el agua sale del distribuidor de agua para el electrodo negativo (2) y prosigue su recorrido a traves de un tubo para circulation del agua (5) dispuesto paralelamente a los electrodos (3 y 4); y que termina en el distribuidor de agua para el electrodo positivo (6), que igualmente presenta una elongacion en "U” que se interna en el electrodo positivo (4) enfriandolo; el agua sale del distribuidor de agua para el electrodo positivo (6) y prosigue su recorrido a traves de un numero par de tubos para circulacion del agua (5) que discurren paralelamente a los electrodos (3 y 4) y se unen entre si de dos en dos mediante codos (7); el ultimo de los tubos para circulacion del agua (5) se une mediante un codo (7) a la termination del serpentm que finaliza su recorrido en la salida de agua caliente (11).
3. Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los tubos para circulacion del agua (5) atraviesan aletas (10) dispuestas perpendicularmente a los electrodos (3 y 4).
4. Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion, de acuerdo con las reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque el distribuidor de agua para el electrodo negativo (2) y el distribuidor de agua para el electrodo positivo (6) presentan paredes aislantes (9).
5. Generador para calderas de agua caliente sanitaria y de calefaccion, de acuerdo con la primera reivindicacion, caracterizado porque la cara interior de la carcasa estanca (14) se reviste con un deflector termico (8).
Priority Applications (1)
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Citations (4)
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| US5685997A (en) * | 1994-11-14 | 1997-11-11 | Lopresti; Daniel R. | Plasma oscillator water heater/steam boiler |
| KR20110032551A (ko) * | 2009-09-23 | 2011-03-30 | 이한수 | 플라즈마를 이용한 보일러의 열원장치 및 그 열원장치를 이용한 열 교환기 |
| CN105066419A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 张建超 | 等离子加热器和等离子加热供暖装置 |
| CN205102383U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-23 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 热水器 |
-
2017
- 2017-06-27 ES ES201730843A patent/ES2695251B2/es active Active
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| ES2695251B2 (es) | 2019-11-05 |
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Legal Events
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| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2695251 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190102 |
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