ES1110831U - Tubo de paso de fluido en régimen turbulento - Google Patents

Abstract

1. Tubo de paso de fluido en régimen turbulento, de especial aplicación para su ubicación, entre otros, en intercambiadores de calor, caracterizado porque comprende al menos: - un tubo liso (1) hueco destinado al paso de un fluido, y - una tira plana (2) que está torsionada en forma helicoidal y que se extiende longitudinalmente por el interior del tubo liso (1). 2. Tubo de paso de fluido en régimen turbulento según la reivindicación 1 caracterizado porque la tira plana (2) es metálica. 3. Tubo de paso de fluido en régimen turbulento según la reivindicación 1 caracterizado porque el tubo liso (1) es metálico.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca dentro del campo técnico de los tubos de paso de fluido y más concretamente de paso de fluidos en régimen turbulento. El tubo de la presente invención permite aumentar dicho régimen turbulento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Para conseguir aumentar el régimen turbulento en fluidos se conocen del estado de la técnica una pluralidad de dispositivos. Un serpentín corrugado es un ejemplo de este tipo de dispositivos. Estos serpentines comprenden un tubo corrugado destinado al paso del fluido que intercambia calor. Debido a que las paredes del tubo no son lisas cuando pasa el fluido se generan flujos turbulentos que permiten aumentar el intercambio de calor.

Uno de los inconvenientes a destacar de este tipo de tubos es que parte de la suciedad que puede arrastrar el fluido que pasa por ellos se queda en los pliegues del tubo. En consecuencia el diámetro del tubo va disminuyendo y se va perdiendo el efecto del corrugado porque los pliegues se van rellenando de partículas. En estos casos se hace necesario llevar a cabo operaciones de limpieza que permitan recuperar de nuevo la eficiencia original del serpentín.

Asimismo se conocen los turbuladores o generadores de vórtices. Se trata de unos dispositivos que se colocan en las salidas de humos de algunas calderas. Su función básica es la de generar turbulencias en los humos para conseguir bajar su temperatura antes de que salgan al exterior y mejorar el aprovechamiento energético del combustible. Los turbuladores desaceleran el flujo que pasa por el interior del intercambiador y mejoran la velocidad de transferencia del calor.

En las cámaras de instalaciones frigoríficas también se utilizan técnicas similares para la generación de turbulencias y mejorar la eficiencia de esas instalaciones. En algunos motores diésel también se emplean cámaras de turbulencia. En esos casos también se pretende aumentar la turbulencia del fluido aunque para mejorar la mezcla de aire y combustible a fin de conseguir una combustión más completa.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención propone un tubo de paso de fluido en régimen turbulento que comprende al menos un tubo liso en el interior del que hay dispuesta una tira plana a la que se ha dado una forma helicoidal. La forma helicoidal de la tira plana permite aumentar el régimen turbulento del fluido que pasa por el interior del tubo.

El tubo liso tiene sus paredes interiores lisas pero sí podría tener corrugas o aletas en sus paredes exteriores en caso de que fuera necesario en función de la aplicación concreta en la que se utilice el serpentín.

La clave de la presente invención es que al aumentar el régimen turbulento del fluido que atraviesa el interior del tubo se aumenta la transferencia de calor entre dicho fluido y un fluido que rodea al tubo. Esta ventaja es especialmente importante cuando el tubo de paso de fluido se emplea por ejemplo en intercambiadores de calor.

Otra ventaja asociada a la presente invención es que tanto el tubo liso como la tira plana torsionada son elementos estándar. Es decir, no es necesario emplear piezas especialmente diseñadas para un intercambiador de calor.

Una de las ventajas de la presente invención es que el tubo liso se puede fabricar en las dimensiones que sean necesarias en cada aplicación. En caso por ejemplo de emplearlo en un intercambiador tubular se pueden colocar diversos tubos lisos rectos en el intercambiador por lo que no es necesario darles forma a posteriori. En caso por ejemplo de emplearlo en un serpentín elíptico o en un serpentín circular simplemente es necesario darle al tubo liso (que inicialmente es recto) la forma correspondiente deseada.

Además el tubo de paso de fluido se puede fabricar en un solo tramo. El usuario decide la longitud de tubo liso que quiere y corta el tubo con dicha medida. En los casos en los que el tubo de paso de fluido se va a moldear con una forma determinada, el corte que marca su longitud se realiza al principio de todo, cuando el tubo liso todavía está recto y aún no se ha introducido la tira plana en su interior.

Otra ventaja asociada a la invención es que la turbulencia que se genera en el interior del tubo liso es más generalizada en toda la sección del fluido dentro de dicho tubo ya que la tira plana torsionada está dispuesta a lo largo de toda la longitud del tubo listo. Esto permite obtener rendimientos mayores de transferencia de calor entre el fluido que atraviesa el tubo de paso y el fluido que hay alrededor del tubo de paso. Así pues cuando se instala el tubo de paso de fluido en un intercambiador, éste trabaja con rendimientos mayores.

Preferentemente se emplean materiales metálicos para el tubo liso y para la tira plana que son estándar.

Gracias a que el tubo de paso de fluido comprende un tubo liso, se facilita el arrastre de posibles sedimentos que se podrían acumular en las corrugas de tubos corrugados conocidos del estado de la técnica. En el tubo de paso de la presente invención el elemento encargado de aumentar el régimen turbulento del fluido que pasa por el interior del tubo liso es la tira plana torsionada. Dicha tira plana torsionada provoca que el fluido que pasa por el interior del tubo liso, cuando choca contra ella, rompa su flujo laminar, provocando el flujo turbulento. El fluido adquiere, en el interior del tubo liso, un movimiento marcado por la orientación de la hélice formada por la tira plana torsionada aumentando dicho régimen turbulento.

En una posible aplicación el tubo de paso de fluido se puede ubicar en un intercambiador de calor tubular, que puede ser recto por ejemplo.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra una vista de la tira helicoidal que se encuentra en el interior del tubo del serpentín.

Figura 2.-Muestra una vista del tubo liso con la tira plana en su interior.

Figura 3.-Muestra una vista seccionada de un intercambiador con el serpentín circular de flujo turbulento.

Figura 4.-Muestra una vista seccionada de un acumulador con serpentín con tiras de turbulencia que se extiende hasta media altura.

Figura 5a.-Muestra una vista en planta seccionada de un intercambiador con tubos de paso rectos con tiras de turbulencia en su interior.

Figura 5b.-Muestra una vista de perfil seccionada del intercambiador de la figura 5a.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A continuación se describe, con ayuda de las figuras 1 a 5, un ejemplo de realización de la invención.

El tubo de paso de fluido en régimen turbulento descrito por la presente invención comprende esencialmente un tubo liso (1) destinado al paso de un fluido y una tira plana

(2) que está torsionada en forma helicoidal y que se extiende longitudinalmente por el interior del tubo liso (1).

En la figura 1 se aprecia la tira plana (2) torsionada en forma helicoidal. Preferentemente la tira plana (2) se fabrica a partir de una chapa metálica en rollo, con una medida de ancho ligeramente menor que el diámetro del tubo liso (1). Para obtener la forma helicoidal de la tira plana (2), ésta se ancla por uno de sus extremos a un punto fijo y se torsiona. La torsión se puede realizar por ejemplo en un banco con un útil diseñado específicamente para tal fin. Tras la torsión la tira plana (2) adquiere la configuración helicoidal.

Como las tiras planas (2) se obtienen a partir de chapa metálica en rollo, el usuario es el que decide la longitud de éstas cortando la tira a la distancia deseada. Mediante el útil diseñado para torsionar las tiras se pueden torsionar tiras de cualquier longitud.

En la figura 2 se observa un tubo liso (1) con una tira plana (2) en su interior. Así es como están relacionados estos dos elementos en el tubo de paso de fluido en régimen turbulento. En la figura 3 se aprecia un intercambiador de serpentín de flujo turbulento en el que está dispuesto un tubo de paso de fluido como el aquí descrito. En la figura 4 el tubo de paso de fluido se encuentra en un intercambiador, donde a diferencia de la figura 3, el serpentín se prolonga hasta media altura.

La tira plana (2) que está torsionada para tener una forma helicoidal es el elemento que permite aumentar el régimen turbulento en el interior de los tubos lisos (1). Así pues, la turbulencia en el interior de los tubos no la genera la geometría del propio tubo liso (1) sino la forma helicoidal que se da a las tiras planas (2). Esto permite emplear tubos lisos

(1) estándar.

Para el montaje del serpentín se parte de un tubo liso (1) recto y de las tiras planas (2) que se conforman como se ha descrito anteriormente para obtener la forma helicoidal. Cuando ya se han torsionado las tiras planas (2) y ya se tiene la forma helicoidal, se perfora uno de sus extremos y a través de una guía se introduce en el interior del tubo liso (1).

En caso de que el tubo de paso de fluido sea parte por ejemplo de un intercambiador con serpentín circular o elíptico, una vez que se ha colocado la tira plana (2) torsionada en el interior del tubo liso (1), dicho tubo liso (1) se dobla haciéndolo girar en una espiral, es decir, se queda enrollado configurando el cuerpo dicho serpentín. Es decir, en estos casos el tubo liso (1) presenta preferentemente una configuración helicoidal (3). Si el tubo liso (1) estuviera ya enrollado desde el principio sería muy difícil o imposible introducir las tiras planas (2) en él.

Claims (2)

1. R E I V I N D I C A C I O N E S

   1.-Tubo de paso de fluido en régimen turbulento, de especial aplicación para su ubicación, entre otros, en intercambiadores de calor, caracterizado por que comprende al

   5 menos: -un tubo liso (1) hueco destinado al paso de un fluido, y -una tira plana (2) que está torsionada en forma helicoidal y que se extiende

   longitudinalmente por el interior del tubo liso (1).

   10 2.-Tubo de paso de fluido en régimen turbulento según la reivindicación 1 caracterizado por que la tira plana (2) es metálica.
2. 3.-Tubo de paso de fluido en régimen turbulento según la reivindicación 1 caracterizado por que el tubo liso (1) es metálico. 15