ES2276561B1 - Aparato almacenador de fluido termoportador. - Google Patents
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Abstract
Aparato almacenador de fluido termoportador. Destinado a la generación y distribución racional del calor portado por una corriente de aire calentado, incluye un circuito primario constituido por un depósito (1) que contiene un fluido caloportador, una resistencia calefactora (4) y un dispositivo (6) compensador de las dilataciones producidas en el fluido, y un circuito secundario recorrido por el aire caliente procedente del espacio (19) definido por el depósito primario (1) y una envolvente coaxial (7) separada del mismo mediante una pluralidad de elementos distanciadores (2). Un radiador-intercambiador (8) de aire-agua, una turbina (10) impulsora de la corriente de aire calentado y circulante por dicho radiador-intercambiador, una pluralidad de elementos calefactores auxiliares (13) y sensores asociados de temperatura (15), de caudal de agua y de presión, completan el circuito, coordinándose estos componentes mediante una central de control y mando capaz de asegurar la alimentación eléctrica del aparato en las horas de menor coste de la energía facturada.
Description
Aparato almacenador de fluido termoportador.
La presente invención se refiere a un aparato
almacenador de fluido termoportador. Dicho aparato lleva un
circuito de aire calentado y un circuito hidráulico
incorporado.
Es el sector de la hidráulica relacionada con la
producción de agua caliente, utilizable en aplicaciones de
calefacción y sanitarias, domésticas e industriales, y obtenida con
un ahorro importante de energía.
En el actual estado de la técnica se conocen
diversos sistemas para la producción de agua caliente destinada a
aplicaciones en el hogar y en la industria, los cuales se basan en
general en el empleo de un tipo determinado de energía (de
combustión, eléctrica, etc.) para el calentamiento del agua a la
temperatura deseada.
Todos estos sistemas presentan en común la
característica de un consumo elevado de energía para la producción
del agua caliente, la cual resulta, por este hecho, a un precio de
coste elevado. En el caso de la combustión como fuente de energía
térmica hay que añadir la dependencia de los combustibles naturales
agotables (carbón, petróleo, gas natural) y el impacto desfavorable
de los subproductos generados en el medio ambiente. En el caso del
empleo de la electricidad para la producción de agua caliente hay
que considerar el elevado coste del kilovatio, sea de origen
térmico, hidráulico o nuclear, al precio convencional del
mercado.
Resultaba deseable, pues, la obtención económica
y racional de agua caliente mediante un sistema sencillo y seguro
y a un precio competitivo con los sistemas actualmente
conocidos.
Se trata, en méritos de la presente invención,
de obtener agua caliente para usos sanitarios y/o calefacción
utilizando la electricidad como fuente primaria, pero en
condiciones del menor coste posible. Para ello se hará uso de la
energía eléctrica en los momentos en que su precio de mercado es
menor, los cuales corresponden, como es sabido, a las horas
nocturnas, en las que el consumo doméstico e industrial desciende a
niveles muy bajos y la facturación por parte de las empresas
productoras es sensiblemente inferior al consumo de las horas
diurnas.
Otro aspecto ventajoso de la presente invención
es que el agua caliente se obtiene por un sistema de intercambio
térmico entre una masa de un fluido caliente, contenido en un
recipiente primario, y el aire calentado por dicho fluido e
impulsado por una turbina, con transferencia del calor, por
radiación en un intercambiador de calor aire/agua, al circuito de
agua a calentar, definiendo ésta un sistema secundario, todo ello
con íntima influencia entre ambos y sin, prácticamente, pérdidas en
la trasferencia de calor de uno a otro.
El nuevo aparato de almacenamiento de fluido
termoportador para el calentamiento de agua se acompaña de
dispositivos funcionales incorporados que permiten obtener el
resultado buscado, es decir, agua caliente sanitaria y/o calefacción
en cualquier cantidad y a temperatura conveniente, a un precio
razonable y, en todo caso, sensiblemente inferior al coste
habitual.
habitual.
Para facilitar la explicación, se acompaña la
presente descripción de unos dibujos en los que se ha representado,
a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, un caso de
realización de un aparato almacenador de fluido termoportador para
la producción de agua caliente, según los principios de las
reivindicaciones.
La figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva del cuerpo del aparato almacenador de fluido
termoportador, con exclusión de su circuito de aire e hidráulico
funcional.
La figura 2 es un diagrama esquemático del nuevo
aparato y de su circuito de aire e hidráulico asociado.
Los elementos designados con números en los
dibujos corresponden a las partes indicadas a continuación.
El nuevo aparato almacenador presenta
preferentemente la configuración general de un cuerpo cilíndrico
vertical que incluye un depósito 1 de capacidad conveniente, en el
que se dispondrá un volumen de un fluido de características
térmicas adecuadas, por ejemplo, un aceite de propiedades
acondicionadas.
El depósito 1 (primario) se dispone en el
interior y coaxial de un segundo contenedor 7, del que se separa
por su dimensionado y por el empleo de múltiples tacos
distanciadores 2, hechos de un material aislante térmico y que, en
consecuencia, definen un espacio o cámara 19 en torno al primer
depósito. A su vez, el segundo contenedor 7 se halla contenido en
una carcasa o mueble de protección exterior.
El depósito 1 comprende una embocadura 5 de
llenado, una embocadura 3 de vaciado, y por lo menos una
resistencia eléctrica 4 de calentamiento, situada preferentemente
central y coaxialmente.
Asimismo comprende el depósito 1 un dispositivo
6 en forma de cilindro vertical u otra forma con su émbolo 6',
destinado a absorber las dilataciones y contracciones que se
producen en el fluido termoportador.
El circuito de aire calentado y el circuito
hidráulico asociados al aparato, detallados en la figura 2,
comprenden un radiador-intercambiador térmico 8
aire-agua, una turbina 9 para impulsar el aire de
la cámara 19 para que circule entre los cuerpos 1 y 7 y pase por el
radiador, y un circulador 10 (en esencia, una bomba hidráulica) para
el sistema de circulación del agua.
Forman parte también del circuito hidráulico un
purgador automático 11 de aire, un vaso de expansión 12 y unos
cuerpos calefactores auxiliares 13, en esencia, resistencias
eléctricas, a los cuales van asociados un sensor 14 de presión, un
sensor 15 de temperatura y un sensor 16 del paro de la bomba, así
como el sensor 17 de presión y temperatura máxima.
La seguridad del circuito hidráulico de
calefacción se garantiza con la válvula 18, que tiene su conducto
de descarga D.
El agua tiene su entrada por E, antes del
circulador 10, y su salida por S, tras su paso a través de los
calefactores auxiliares 13, destinados a un calentamiento inicial o
a un mantenimiento de la temperatura en determinadas circunstancias
ambientales.
T es una trampilla conmutadora de la
circulación, variable según las características del aparato.
Después de llenar el depósito 1 con el fluido
termoportador primario se inyecta en el mismo una pequeña cantidad
de nitrógeno por la boca 5, evitando así que quede aire en contacto
con el fluido y asegurando la no coquización. Un registro situado
en la parte alta del cilindro 6 señala el nivel del fluido
primario, y lleva anexo un filtro de olores.
El circuito secundario es el recorrido por el
aire calentado en la cámara 19 por el calor del fluido caliente
del depósito 1, aire que a su vez transfiere su calor portado, en
el radiador aire/agua 8, que puede ser en esencia del tipo de un
circuito de calefacción clásico de radiadores, de características
conocidas.
Se conecta el aparato a la corriente, para
calentar el fluido termoportador del depósito 1 y verificar el
funcionamiento del circulador 10 (que debe ser del caudal adecuado
a las características de la instalación calefactora), y se efectúa
en su caso (según sea la temperatura ambiente) un primer
calentamiento del agua mediante los elementos 13 de caldeo directo,
a la vez que se prueba la respuesta del sensor 15 de la
temperatura.
Al iniciar el calentamiento del fluido
termoportador primario, mediante la resistencia 4 sumergida en el
mismo, comienza el almacenamiento de calor en el aparato, desde el
núcleo caliente formado por el depósito 1 y su sucesiva
transferencia al circuito del aire circulante (forzado por la
turbina 9) y, de éste, por medio del radiador/intercambiador 8, al
agua formante del circuito de utilización.
La alimentación eléctrica del aparato se efectúa
exclusivamente en las horas nocturnas, aprovechando el menor coste
facturado convencionalmente por las compañías suministradoras,
utilizando ventajosamente un contador eléctrico de doble tarifa.
Una central de control y mando con temporizador
percibe el horario más favorable y selecciona las temperaturas y la
eventual necesidad de aporte de calor, así como una programación
preestablecida o controlada a distancia.
La invención, dentro de su esencialidad, podrá
ser llevada a la práctica en otras formas de realización que
difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo en la
descripción que antecede y a las cuales alcanzará igualmente la
protección que se recaba. Podrá, pues, realizarse en cualquier
forma y tamaño con los materiales y medios más adecuados, por
quedar todo ello comprendido en el espíritu de. las
reivindicaciones.
Claims (3)
1. Aparato almacenador de fluido termoportador,
destinado a la generación y distribución racional del calor en
instalaciones de calefacción doméstica y/o industrial por agua
caliente, caracterizado por comprender:
- -
- un depósito (1) ocupado por un fluido termoportador primario y provisto de embocaduras superiores (5) de llenado y (3) de vaciado, de por lo menos una resistencia calefactora interior (4) y de un dispositivo (6) con un émbolo (6') compensador de las dilataciones y contracciones producidas en el fluido primario, y
- -
- un circuito secundario constituido por una cámara de aire (19) definida entre el depósito primario (1) y una envolvente (7) que queda separada del primero mediante una pluralidad de elementos distanciadores (2), al que se halla acoplado térmicamente, por medio de un radiador-intercambiador térmico (8), un circuito hidráulico de agua a calentar.
2. Aparato almacenador de fluido termoportador,
según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito
secundario del aire calentado comprende funcionalmente, con el
radiador-intercambiador aire-agua
(8), una turbina (9) impulsora de la corriente de aire existente en
la cámara intermedia (19) para su calentamiento, hacia el citado
radiador-intercambiador.
3. Aparato almacenador de fluido termoportador,
según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito
hidráulico comprende una pluralidad de elementos calefactores
eléctricos auxiliares (13), preferentemente resistencias eléctricas,
un circulador del agua (10), tal como una bomba impulsora, y una
central de control y mando capaz de asegurar la alimentación
eléctrica del aparato en las horas nocturnas de menor coste de la
energía facturada.
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