ES2329831T3 - Convector para refrigeracion de un fluido que circula en una tuberia. - Google Patents
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Abstract
Un convector para refrigerar un fluido que circula en una tubería, que comprende al menos un haz de tubos aleteados (7), en los tubos del cual se hace circular dicho fluido que se va a refrigerar, y al menos un ventilador (11) que genera un flujo de aire (F1) que golpea el exterior de dicho haz de tubos aleteados, una cámara adiabática (13) a través de la cual dicho flujo de aire (F1) pasa, y posicionada aguas arriba de dicho haz de tubos (7) respecto a la dirección del flujo de aire, el agua siendo nebulizada en el interior de la cámara (13) a través de toberas nebulizadoras (21A), caracterizado por el hecho que la cámara adiabática (13) se define mediante paneles laterales (5) y mediante al menos dos paquetes de llenado de evaporación (15, 17) posicionados en la cámara (13) respectivamente a la entrada y a la salida de la misma, en la dirección en la que pasa el flujo de aire a través de la misma, el aire que atraviesa dichos paquetes de llenado (15, 17) y la cámara adiabática (13) que evapora el agua inyectada, mediante la transferencia al mismo del calor de evaporación, y de este modo refrigerándose mediante el, al menos uno, haz de tubos (7).
Description
Convector para la refrigeración de un fluido que
circula en una tubería.
La presente invención se refiere a un convector
para refrigerar un fluido que circula en una tubería según el
preámbulo de la reivindicación 1, por ejemplo una tubería que
transporta un líquido refrigerante proveniente de una planta de
elaboración de plástico. El convector comprende al menos un haz de
tubos aleteados, en los tubos del cual se hace circular dicho
fluido que se va a refrigerar, y al menos un ventilador que genera
un flujo de aire que golpea el exterior de dichos tubos aleteados
para refrigerar el fluido. Dicho convector es conocido a partir del
documento EP-A-1 477 756.
A fin de incrementar la capacidad de
refrigeración de un convector disminuyendo la temperatura de
suministro del fluido del proceso incluso por debajo de la
temperatura del aire ambiente, es práctica común pulverizar el haz
de tubos con agua nebulizada que, al evaporarse en el flujo de aire
del ventilador, disminuye la temperatura de dicho flujo de aire y
por lo tanto también la temperatura del fluido del proceso. Sin
embargo, el agua que se evapora deja, sobre el haz de tubos y sobre
las aletas del mismo, depósitos de sales contenidas en la misma,
por ejemplo cal y otros. La acumulación de sales a largo plazo
provoca una reducción en la capacidad de intercambio de calor del
convector y de este modo hace necesario llevar a cabo un costoso
mantenimiento en el mismo y/o la desmineralización previa del agua
que se va a nebulizar, lo que tiene como resultado un incremento de
costes. Los sistemas existentes están dotados siempre con una planta
para la recirculación del agua nebulizada, la cual todavía no se ha
evaporado, con una respectiva válvula de descarga para mantener la
concentración de sales a niveles aceptables.
La presente invención tiene el objetivo de
evitar estos inconvenientes mediante un convector según la
reivindicación 1. Según la invención, el convector comprende una
cámara, a través de la cual pasa el flujo de aire del convector, y
que está dispuesta aguas arriba de dicho haz de tubos, respecto al
flujo de aire. En el interior de la cámara se nebuliza el agua por
medio de toberas de pulverización. Según la invención, la cámara - a
partir de aquí en la presente descripción se referirá como
"cámara adiabática" ya que el calor que se intercambia entre el
flujo de aire y las paredes de la cámara es insignificante - se
define mediante paredes laterales y mediante al menos dos paquetes
de llenado de evaporación posicionados en la cámara al principio y
al final de la cámara, en la dirección en la que pasa el flujo de
aire a través de la misma. Preferentemente, dichos paquetes de
llenado son paquetes de llenado de panal. El agua nebulizada que no
se evapora directamente en el interior de la cámara, humedece la
superficie total de las celdas de dichos paquetes de llenado de
panal y continúa evaporándose en las mismas. De esta forma el agua
inyectada absorbe el calor de evaporación del flujo de aire,
refrigerando dicho flujo antes de que éste pase a través del haz de
tubos y de este modo disminuye la temperatura de suministro del
fluido del proceso.
Según una realización preferida de la invención,
el convector comprende medios de control para regular el caudal del
agua nebulizada inyectada en la cámara adiabática como una función
de la temperatura y/o de la humedad del aire ambiente, y/o de la
temperatura del fluido de proceso y/o de la velocidad del flujo de
aire generado por los ventiladores, para que toda el agua inyectada
se evapore en la cámara y en el haz de tubos de panal, de este modo
evitando la humidificación del haz de tubos y la dispersión de agua
al ambiente.
De esta forma no es necesario desmineralizar o
reciclar el agua, y no se acumulan depósitos de sal sobre el haz de
tubos aleteados. El único mantenimiento requerido es la limpieza o
el cambio periódicos de los paquetes de llenado de panal sobre los
cuales se han depositados las sales contenidas en el agua inyectada.
Estos paquetes de llenado - los cuales, debido a su forma, tienen
un coste limitado - están disponibles en el mercado y están
compuestos de una pluralidad de láminas delgadas de plástico una
junto a la otra y parcialmente unidas entre sí, las capas están
plegadas para formar un número de conductos de pequeño diámetro a
través de los cuales puede pasar el flujo de aire generado mediante
los ventiladores del convector. De esta forma las partículas de
agua todavía líquidas contenidas en el flujo de aire suministrado
por la cámara adiabática, se depositan en los conductos de los
paquetes de llenado de panal que tienen variaciones de dirección y
una superficie de contacto con el flujo de aire relativamente
grande, favoreciendo la evaporación.
Dichos medios de control del convector según la
invención pueden comprender sensores de temperatura y humedad del
aire ambiente conectados a un circuito de control, y una válvula
para regular el caudal del agua que se va a nebulizar accionada por
dicho circuito de control para asegurar la completa evaporación del
agua antes de que alcance el haz de tubos aleteados.
La cámara adiabática puede comprender además
otros paquetes de llenado de panal además de aquellos al principio
y final de la cámara, entre ellos y distanciados de los mismos, las
toberas de inyección de agua están posicionadas entre uno o más
pares de paquetes de llenado adyacentes. Preferentemente, dichas
toberas pulverizan agua contracorriente del flujo de aire en el
interior de la cámara adiabática.
La invención será más evidente al seguir la
descripción y dibujo adjuntos, que muestra un ejemplo no limitativo
de dicha invención.
En los dibujos:
La Figura 1 muestra una vista lateral de un
convector con cinco ventiladores con un panel de cubierta lateral
parcialmente eliminado;
la Figura 2 muestra una vista según
II-II del convector de la Figura 1;
la Figura 3 muestra una vista ampliada de corte
según III-III del convector de la Figura 1;
la Figura 4 muestra una vista ampliada de corte
según IV-IV de la Figura 2;
la Figura 5 muestra una ampliación del detalle V
de la Figura 3; y
la Figura 6 muestra una ampliación del detalle
VI de la Figura 5.
En referencia a las Figuras 1 y 2, el convector
para refrigerar un líquido que circula en una tubería comprende una
estructura con cinco módulos, tales como el que se indica con el
número de referencia 1, adyacentes el uno con el otro y dotados con
patas verticales 3 que se apoyan en el suelo, estando los módulos
separados lateralmente el uno del otro y del ambiente exterior
mediante paneles de láminas metálicas 5. Un par de haces de tubos
aleteados 7 (ver también la Figura 3) posicionados en V atraviesan
el conjunto entero de módulos 1 de izquierda a derecha (en
referencia a la Figura 1). Los haces de tubos están equipados en los
extremos con colectores de entrada y salida, designados por 7A, 7B
respectivamente (ver también la Figura 4), que están en
comunicación fluida con las secciones 9A, 9B de los respectivos
ramales de alimentación y suministro de una tubería, en la cual
circula el fluido que se va a refrigerar.
Cada módulo 1 comprende un ventilador 11 con un
eje vertical, protegido en su parte superior mediante una rejilla
11A, que genera un flujo de aire según la flecha F1 (Figura 1),
atravesando el módulo, y consecuentemente la respectiva porción del
haz de tubos 7, de abajo a arriba. Los tubos de los haces de tubos
tienen aletas 7C (Figura 4) para incrementar el intercambio de
calor entre el líquido que circula en las tuberías y el flujo de
aire generado mediante el ventilador 11.
Según la invención, cada módulo 1 del convector
tiene - aguas arriba de los haces de tubos 7 en la dirección del
flujo de aire según F1 - un cámara 13, denominada "cámara
adiabática", delimitada lateralmente mediante los paneles 5, en
la dirección del flujo F1, mediante un paquete de llenado 15 en la
entrada y mediante un paquete de llenado 17 en la salida (ver
también la Figura 5). Los paquetes de llenado 15, 17 pueden ser
ventajosamente paquetes de llenado de panal. De forma conocida, los
paquetes de llenado, y en concreto los paquetes de llenado de panal
están compuestos de capas de plástico plegadas o corrugadas L,
dichas capas se localizan una junto a la otra, se pegan la una con
la otra para formar, con las respectivas aletas, una serie de
pequeños tubos inclinados respecto a la vertical, adecuados para
permitir que el flujo de aire según F1 atraviese y para ofrecer una
gran superficie de contacto con dicho flujo. Atravesando el conjunto
de módulos 1, al nivel de las respectivas cámaras adiabáticas 13,
están un par de tuberías de suministro de agua 19, unidas a las
mismas, en cada cámara 13, están los pulverizadores 21 en
comunicación fluida con dichas tuberías 19. Las tuberías 19
contienen agua presurizada, por ejemplo a 2-4 bar, y
los pulverizadores 21 (ver Figura 5) tiene las respectivas toberas
21A dirigidas hacia abajo, es decir en la dirección opuesta al
fluido F1. Las toberas 21A tienen un diámetro relativamente
pequeño, por ejemplo unas pocas décimas de milímetro, para nebulizar
de forma fina agua en el interior de la cámara adiabática.
El convector también comprende un controlador
del caudal de agua que se va a nebulizar en las tuberías 19 como
una función de la velocidad del ventilador 11 (y por lo tanto del
flujo de aire según F1), y/o de la temperatura y humedad del aire
exterior y/o de la temperatura del fluido del proceso determinado
por medio de sensores específicos (no representados en las
figuras). El controlador, por ejemplo por medio de la regulación
temporal de una válvula encendido/apagado, modifica el caudal del
agua para que:
- el agua pulverizada de forma fina en el
interior de cada cámara adiabática 13 y que - transportada por el
flujo de acuerdo con F1 - humedece los tubos del paquete de llenado
17, se evapora completamente en la salida del mismos, de manera que
el flujo de aire suministrado por el paquete de llenado 17 no
contenga partículas de agua líquida, de este modo se evita la
humidificación de los haces de tubos aleteados 7 y los depósitos de
sal de la acumulación sobre los mismos;
- el agua que cae en el paquete de llenado de
entrada 15 de la cámara adiabática se evapora completamente antes
de alcanzar por gravedad la entrada del paquete de llenado 15,
evitando que caiga y se disperse por el suelo.
Claims (8)
1. Un convector para refrigerar un fluido que
circula en una tubería, que comprende al menos un haz de tubos
aleteados (7), en los tubos del cual se hace circular dicho fluido
que se va a refrigerar, y al menos un ventilador (11) que genera un
flujo de aire (F1) que golpea el exterior de dicho haz de tubos
aleteados, una cámara adiabática (13) a través de la cual dicho
flujo de aire (F1) pasa, y posicionada aguas arriba de dicho haz de
tubos (7) respecto a la dirección del flujo de aire, el agua siendo
nebulizada en el interior de la cámara (13) a través de toberas
nebulizadoras (21A), caracterizado por el hecho que la cámara
adiabática (13) se define mediante paneles laterales (5) y mediante
al menos dos paquetes de llenado de evaporación (15, 17)
posicionados en la cámara (13) respectivamente a la entrada y a la
salida de la misma, en la dirección en la que pasa el flujo de aire
a través de la misma, el aire que atraviesa dichos paquetes de
llenado (15, 17) y la cámara adiabática (13) que evapora el agua
inyectada, mediante la transferencia al mismo del calor de
evaporación, y de este modo refrigerándose mediante el, al menos
uno, haz de tubos (7).
2. El convector reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho que dichos
paquetes de llenado están formados por una pluralidad de láminas
delgadas plegadas situadas una junto a la otra para formar un
número de conductos de pequeño diámetro a través de los cuales puede
pasar el flujo de aire generado mediante los ventiladores del
convector.
3. El convector reivindicado en la
reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho que dichos
paquetes de llenado son paquetes de llenado de panal.
4. El convector reivindicado en la
reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por el hecho que
comprende medios de control para regular el caudal del agua
nebulizada inyectada en la cámara adiabática (13) como una función
de al menos un parámetro controlado.
5. El convector reivindicado en la
reivindicación 4, caracterizado por el hecho que dicho
parámetro se selecciona del grupo que incluye: la temperatura del
aire ambiente; la humedad del aire ambiente, la temperatura del
fluido que se va a refrigerar; o la combinación de las mismas; para
que toda el agua inyectada en el flujo de aire (F1) se evapore
antes de alcanzar el haz de tubos (7), de este modo evitando que se
humedezca y las sales se depositen en el mismo y evitando la
dispersión de agua al ambiente.
6. El convector reivindicado en la
reivindicación 4 o 5, caracterizado por el hecho que dichos
medios de control comprenden al menos un sensor para cada al menos
un parámetro y una válvula para regular el caudal del agua que se
va a evaporar conectada a un circuito de control, estando
suministrada el agua por medios de las respectivas tuberías (19) a
las toberas (21A) en el interior de la cámara adiabática (13) y
dicha válvula estando accionada por dicho circuito de control.
7. El convector reivindicado en una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho que
la cámara adiabática (13) comprende paquetes de llenado de panal
adicionales además de aquellos a la entrada (15) y salida (17) de
la cámara, distanciados el uno del otro y de los mismos, las toberas
de inyección de agua (21A) están posicionadas entre uno o más pares
de paquetes de llenado adyacentes.
8. El convector reivindicado en una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho que
dichas toberas (21A) pulverizan agua que se va a evaporar a
contracorriente del flujo de aire (F1) en el interior de la cámara
adiabática (13).
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