ES2416063T3 - Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protección contra las incrustaciones - Google Patents

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Abstract

Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protección contra las incrustaciones para la eliminación de balánidos, bivalvos y otros organismos incrustantes mediante un sobrecalentamiento repetible periódicamente, en el que: - el refrigerador para caja de toma de agua de mar consta de un haz (9) de tubos (20) de intercambiador de calor dispuestos de manera que forman al menos una superficie parcial casi circular o cuadrada en la placa (14) base para tubos - y constando el sistema de protección contra las incrustaciones de un dispositivo (13) llamado Thermal Antifouling (TAS), caracterizado por que la superficie parcial casi circular o cuadrada de la placa (14) base para tubos se forma mediante la disposición de los orificios de salida de los tubos (20) de intercambiador de calor de una primera mitad del refrigerador y de los orificios de entrada de los tubos (20) de intercambiador de calor de una segunda mitad del refrigerador de dos circuitos de refrigeración conectados en serie y que están adyacentes por que el dispositivo (13) TAS es un dispositivo rotativo que tiene una boquilla (1) TAS en una cámara (21) de boquilla quedando cubierto al montar la boquilla (1) TAS un segmento (15) circular individual constituido por varios tubos (20) de intercambiador de calor del haz (9) de tubos de forma que los tubos (20) de intercambiador de calor aislados del entorno quedan entonces protegidos contra las incrustaciones del agua de mar mediante agua caliente que se les hace llegar aparte durante el funcionamiento normal de refrigeración o en otro momento, y por que al continuar girando el dispositivo (13) TAS se cubre cada vez un nuevo segmento (15) circular de tubos (20) de intercambiador de calor individuales

Description

Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones.
La invenci6n se refiere a un refrigerador para caja de toma de agua de mar de barcos y plataformas "off-shore" en los que mediante un sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones se eliminan balanidos, bivalvos y otros organismos de incrustaciones como consecuencia de un sobrecalentamiento que se puede repetir peri6dicamente.
Estado de la tecnica
Las incrustaciones en barcos, en partes de barcos y en sistemas de tuberias asi como en sus componentes han aumentado rapidamente en particular a causa de la mayor contaminaci6n de las aguas. Internacionalmente se intenta mediante diferentes metodos reducir o evitar estas incrustaciones.
En el documento DE-PS 19921433 C1 se describen un procedimiento y un dispositivo que tiene por objetivo desarrollar un procedimiento eficaz y respetuoso con el medioambiente y un dispositivo para inhibir y evitar las incrustaciones en tuberias, filtros, intercambiadores de calor, valvuleria, bombas, o refrigeradores de caja de toma de agua de mar que se encuentren esporadica o continuamente en contacto con agua de mar en las cajas de toma de agua de mar de barcos, plataformas "off-shore" etc.
El procedimiento se caracteriza por que el agua de mar de la caja de toma de agua de mar se aisla del entorno, se interrumpe el funcionamiento del refrigerador para caja de toma de agua de mar, dejando de enfriar, y, mediante una reconexi6n mecanica del ciclo de alta temperatura al refrigerador para caja de toma de agua de mar que se desea proteger, este se utiliza para realizar un calentamiento localizado, repetible peri6dicamente y de corta duraci6n del agua de mar encerrada.
El dispositivo para la realizaci6n del procedimiento consiste en que las cajas de toma de agua de mar individuales de un sistema para agua de mar y las tuberias y canalizaciones que las conectan asi como los componentes instalados en el sistema para agua de mar, tales como los refrigeradores de caja de toma de agua de mar, bombas y valvuleria, forman un subsistema aparte de tal forma que se realiza un sobrecalentamiento del agua encerrada peri6dico, localizado y de corta duraci6n, y con ello el sistema de agua de mar completo se protege contra las incrustaciones por secciones. Otra caracteristica consiste en que el subsistema se subdivide en un subsistema activo y un subsistema pasivo. Cuando funciona en el mar, la persiana de la caja de toma de agua de mar activa esta abierta, la valvula de cierre cerrada y el subsistema pasivo se encuentra en modo de limpieza con la persiana cerrada de manera que los componentes de la caja de toma de agua de mar pasiva se someten a un sobrecalentamiento localizado, de poca duraci6n y repetible peri6dicamente.
Los inconvenientes de esta invenci6n consisten en que se necesita hacer modificaciones en la estructura del barco, como, por ejemplo, por la necesaria instalaci6n de una trampilla para cerrar las rendijas de salida de la caja de toma de agua de mar. Los eventuales trabajos de mantenimiento de los cerramientos con frecuencia solo son posibles en dique seco y pueden derivar en interrupciones no previstas de la utilizaci6n del barco.
En el documento DE-PS 102005029988 83 se representa un dispositivo cuyo objetivo es proteger los intercambiadores de calor de las incrustaciones de forma permanente y eficaz sin interrumpir el funcionamiento del intercambiador de calor.
Este problema se soluciona en el caso de intercambiadores de calor que constan de una pluralidad de intercambiadores de calor individuales usando unos embudos m6viles posicionados sobre la boca de admisi6n y de retorno de los intercambiadores de calor individuales para separar el fluido de al menos un intercambiador de calor individual del circuito de refrigeraci6n en si. Por medio de una bomba, dicho fluido se introduce en el circuito de refrigeraci6n separado banando la fuente de calor elevandose su nivel de temperatura al contacto con ella. Despues el fluido calentado recircula a traves del intercambiador de calor individual separado del circuito de refrigeraci6n. Tras terminar el ciclo de calentamiento, los embudos se posicionan sobre otro intercambiador de calor individual de forma estanca y la secuencia se va repitiendo para todos los intercambiadores de calor individuales.
El inconveniente del dispositivo consiste en que los embudos de la boca de entrada y de la boca de salida se tienen que conectar mecanicamente entre si en diferentes camaras de la tapa del refrigerador para que el embudo de la boca de entrada se pueda posicionar sobre la boca de entrada y el embudo de la boca de salida se puede posicionar sobre la boca de salida del mismo intercambiador de calor individual y asi aislarlas del circuito de refrigeraci6n y con ello poder protegerlas contra las incrustaciones en un circuito de calentamiento separado. Los medios tecnicos para el acoplamiento mecanico de ambos embudos entre si parecen muy costosos y propensos a fallos. Ademas, el dispositivo descrito en el documento DE-PS 102005029988 83 emplea un calentador electrico para el calentamiento que supone un consumo de energia adicional estimada de hasta 60 kW y que deberia evitarse a toda costa por motivos de sostenibilidad y de protecci6n medioambiental.
El dispositivo de refrigeraci6n descrito en el documento EP 1233159 A1 consta de un haz de tubos con tubos de intercambiador de calor que forman una superficie sobre la placa para tubos. Esta superficie termina en una caperuza que comprende los adaptadores de conexi6n para la boca de entrada y la boca salida de las conducciones del agua de refrigeraci6n. Gracias a la disposici6n de un catodo y al menos un anodo de cobre a una cierta distancia de la placa para tubos, se conseguiria un efecto antiincrustaciones. El inconveniente del anodo de cobre es que la distribuci6n de los iones de cobre se produce al azar al depender mucho de la velocidad y la direcci6n del flujo de agua de mar y que los errores de operaci6n han venido causando en el pasado corrosi6n electroquimica debido a la diferencia de potencial con respecto al acero de la caja de toma de agua de mar. Esto ha venido derivando en reparaciones muy costosas de las cajas de toma de agua de mar. Ademas el cobre representa un veneno para los seres vivos en el agua en dichas concentraciones.
Exposicion de la invencion
El objetivo de la invenci6n es concebir ya en su diseno constructivo un refrigerador para caja de toma de agua de mar contra las incrustaciones de microorganismos tales como balanidos, bivalvos, algas, etc. de tal manera que un dispositivo lo mas sencillo posible pueda proteger de forma completamente automatica el refrigerador para caja de toma de agua de mar mediante sobrecalentamiento continuo de un numero definido de filas de tubos tanto durante el proceso de refrigeraci6n en si como durante las paradas. Esto se debe conseguir sin separar el sistema. La energia de calentamiento necesaria se extraera de forma energeticamente eficiente, por ejemplo, del circuito de alta temperatura del motor principal o del motor diesel auxiliar.
El objetivo se consigue de acuerdo con la invenci6n mediante las caracteristicas de las reivindicaciones.
En los refrigeradores de caja de toma de agua de mar con un sistema termico antiincrustaciones integrado, en adelante TAS, gracias al nuevo diseno del haz de tubos se consigue una disposici6n casi circular o cuadrada de los tubos 20 de intercambiador de calor y secciones especiales que permiten hacer circular agua caliente por segmentos circulares individuales del haz de tubos del refrigerador para caja de toma de agua de mar mediante un dispositivo TAS mecanico durante el proceso de refrigeraci6n y durante las paradas. Dicho dispositivo TAS consta, por ejemplo, de una boquilla 1 que va girando a incrementos angulares discretos siguiendo la disposici6n de tipo circular de los tubos 20 de intercambiador de calor en la placa 14 base para tubos de forma que en cada secci6n los organismos incrustantes son exterminados del exterior de tubos y/o del entorno mas estrecho del haz de tubos como consecuencia de la circulaci6n peri6dica de agua caliente por tubos 20 de intercambiador de calor individuales o por secciones del refrigerador para caja de toma de agua de mar.
A este respecto eventualmente resulta conveniente aumentar la superficie de refrigeraci6n del refrigerador para caja toma de agua de mar para poder disipar el calor adicional aportado al sistema preferiblemente sacandolo del circuito caliente de agua de refrigeraci6n del motor (ME-HAT). Sin embargo, esto puede compensarse con creces en la mayoria de los casos gracias a la reducci6n del margen de las incrustaciones al aumentar notablemente la limpieza del refrigerador.
Las ventajas de la invenci6n consisten en que la protecci6n contra las incrustaciones del refrigerador para caja de toma de agua de mar con el TAS integrado resulta posible en funcionamiento continuo en el mar y sin tener que parar el refrigerador para caja de toma de agua de mar. Para anclajes de bastante duraci6n tambien se puede efectuar la protecci6n durante el funcionamiento en puerto a traves de un precalentador separado del circuito TAS como, por ejemplo, con condensadores auxiliares o de sobreproducci6n. Otro efecto secundario positivo es que con el dispositivo se puede precalentar el circuito de baja temperatura ME-LT durante el funcionamiento en puerto y asi se puede mantener la maquinaria principal lista para el servicio en cualquier momento. En consecuencia se puede prescindir de la unidad de precalentamiento convencional lo que ahorra gastos corrientes de energia y de adquisici6n.
Breve descripcion de las figuras
La invenci6n se explica mas en detalle mediante un ejemplo de realizaci6n. Muestran:
la figura 1a: un refrigerador para caja de toma de agua de mar con dispositivo 13 TAS para la protecci6n contra las incrustaciones
la figura 1b: una vista en perspectiva de la placa 14 base para tubos con segmentos 15 circulares
la figura 1c: una vista en planta de la placa 14 base para tubos
la figura 2: el trayecto del agua caliente con la boquilla 1 bajada
la figura 3: una representaci6n de un corte lateral del dispositivo 13 TAS con la boquilla 1 bajada
la figura 4: un dispositivo 13 TAS con la boquilla 1 levantada
la figura 5: representaci6n del recorrido de la boquilla 1 TAS durante el funcionamiento TAS
la figura 6: un diagrama de flujo de un refrigerador para caja de toma de agua de mar con un TAS integrado.
Realizacion de la invencion
La figura 1a muestra el refrigerador 16 para caja de toma de agua de mar con sus componentes principales tales como el haz 9 de tubos, la tapa 12, y el dispositivo 13 TAS integrado. El agua de refrigeraci6n del motor entra por la toma 2 de entrada en el espacio del refrigerador 16 para caja de toma de agua de mar constituido por la tapa 12 y la placa 14 base de tubos.
Las figuras 1b y 1c muestran la realizaci6n constructiva de la placa 14 base para tubos con la disposici6n circular de los tubos en U y la zona central de la placa base para tubos de la camara 21 de la boquilla (de la figura 1a) sobre la que trabaja selectivamente la boquilla 1 TAS (de la figura 1a) a traves del dispositivo 13 TAS (vease figura 1a) para proteger los tubos 20 de intercambiador de calor (de la figura 1a) contra las incrustaciones.
En la placa 14 base rectangular para tubos los tubos 20 de intercambiador de calor estan dispuestos en circuitos de refrigeraci6n adyacentes y conectados en serie. Los orificios de salida de los tubos 20 de intercambiador de calor de la primera mitad del refrigerador forman junto con los orificios de entrada de los tubos 20 de intercambiador de calor de la segunda mitad del refrigerador una superficie central de la placa 14 base para tubos casi circular o cuadrada.
Tal y como muestra la figura 2, el agua calentada circula pasando por la boca 8 de entrada de agua TAS y su valvula 10 de cierre, pasa por la via 6 de paso giratoria hasta la boquilla 1 TAS y llega desde alli hasta un numero pequeno de tubos 20 de intercambiador de calor del haz 9 de tubos para calentarlos. La via 6 de paso giratoria hace estanco el dispositivo 13 TAS evitando la salida de liquido hacia la tapa 12 de la caja de toma de agua de mar y, al mismo tiempo, conduce el agua del TAS hasta la boquilla 1 TAS y hace posible el movimiento axial y el movimiento giratorio de la boquilla 1 TAS.
Las figuras 3 y 4 son representaciones de cortes de la tapa 12 y muestran la boquilla 1 TAS en su posici6n inferior y en su posici6n superior. Estas figuras ilustran de acuerdo con la invenci6n el dispositivo 13 TAS integrado con la unidad 4 elevadora (representada en la figura 2) que presiona el eje de la via 6 de paso giratoria, se encarga de levantar la boquilla 1 TAS y de mantenerla en su posici6n elevada mientras se produce el giro hasta la siguiente posici6n, luego hace descender la boquilla 1 TAS tras llegar a la siguiente posici6n y garantiza que la boquilla 1 TAS presione sobre la placa 14 base para tubos para calentar el siguiente segmento circular de tubos 20 de intercambiador de calor. El motor 5 giratorio transmite el par, de acuerdo con la realizaci6n, mediante una correa 7 al eje de la via 6 de paso giratoria.
La figura 5 muestra la disposici6n circular de los tubos 20 de intercambiador de calor. La boquilla 1 TAS gira a incrementos angulares siguiendo la disposici6n de tipo circular de los tubos 20 de intercambiador de calor de la placa 14 base para tubos, creando secciones especiales que separa de esta forma del agua de refrigeraci6n real. La boquilla 1 TAS hace circular agua caliente por el segmento circular del haz 9 de tubos separado desde los tubos 20 de intercambiador de calor individuales. En los refrigeradores 16 de caja de toma de agua de mar de seis y mas cargas se instala un dispositivo 13 TAS separado en cada camara 21 de boquilla o al menos cada dos camaras 21 de boquilla. La boquilla 1 TAS tambien puede ser tanto radial, como se muestra en la figura 5, como a lo largo de todo el diametro o en forma de tipo de segmento circular.
La figura 6 muestra la disposici6n esquematica de los componentes del circuito de baja temperatura del agua de refrigeraci6n del motor (ME-LT) para calentar una corriente parcial de dicha agua de refrigeraci6n del motor y para introducirla en el refrigerador 16 para caja de toma de agua de mar pasando por la boca 8 de entrada de agua TAS y su valvula 10 de cierre. A su paso por la valvula 19 de regulaci6n de temperatura, el agua se calienta hasta un nivel de temperatura de al menos 75 DC. Las valvulas 22 y 23 las abre una unidad de control en funci6n de la temperatura. Previamente, la boquilla 1 TAS se hace descender y el agua calentada TAS circula entrando en la secci6n separada a traves de la boquilla 1 TAS y la calienta. La secuencia de un ciclo TAS completo se desarrolla por incrementos angulares hasta que la boquilla haya efectuado un movimiento circular completo de al menos 360D.
Lista de simbolos de referencia
1: 8oquilla TAS
2: Toma de entrada de agua de refrigeraci6n
3: Toma de salida de agua de refrigeraci6n
4: Unidad elevadora
5: Motor giratorio, boquilla
6: Via de paso giratoria
7: Correa
8: Agua calentada
9: Haz de tubos
10: Valvula de cierre
11: Sensor de temperatura
12: Tapa del refrigerador
5 13: Dispositivo TAS
14: Placa base para tubos
15: Segmento circular
16: Refrigerador para caja de toma de agua de mar
17: 8omba de circulaci6n TAS 10 18: Intercambiador de calor TAS
19: Valvula de regulaci6n de temperatura TAS
20: Tubos de intercambiador de calor
21: Camara de boquilla
22: 8oca de salida de valvula de agua TAS 15
REFERENCIAS CITADAS EN LA MEMORIA DESCRIPTIVA
Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para comodidad del lector solamente. No forma parte del documento de la patente europea. Aun cuando se tuvo gran cuidado en cumplir las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad a este respecto.
Documentos de patentes citados en la memoria descriptiva
•
DE PS19921433 C1 [0003] • EP 1233159 A1 [0010]
•
DE PS102005029988 83 [0007] [0009]

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones para la eliminaci6n de balanidos, bivalvos y otros organismos incrustantes mediante un sobrecalentamiento repetible peri6dicamente, en el que:
    -
    el refrigerador para caja de toma de agua de mar consta de un haz (9) de tubos (20) de intercambiador de calor dispuestos de manera que forman al menos una superficie parcial casi circular o cuadrada en la placa (14) base para tubos
    -
    y constando el sistema de protecci6n contra las incrustaciones de un dispositivo (13) llamado Thermal Antifouling (TAS),
    caracterizado por que la superficie parcial casi circular o cuadrada de la placa (14) base para tubos se forma mediante la disposici6n de los orificios de salida de los tubos (20) de intercambiador de calor de una primera mitad del refrigerador y de los orificios de entrada de los tubos (20) de intercambiador de calor de una segunda mitad del refrigerador de dos circuitos de refrigeraci6n conectados en serie y que estan adyacentes
    por que el dispositivo (13) TAS es un dispositivo rotativo que tiene una boquilla (1) TAS en una camara
    (21)
    de boquilla quedando cubierto al montar la boquilla (1) TAS un segmento (15) circular individual constituido por varios tubos (20) de intercambiador de calor del haz (9) de tubos de forma que los tubos
    (20)
    de intercambiador de calor aislados del entorno quedan entonces protegidos contra las incrustaciones del agua de mar mediante agua caliente que se les hace llegar aparte durante el funcionamiento normal de refrigeraci6n o en otro momento,
    y por que al continuar girando el dispositivo (13) TAS se cubre cada vez un nuevo segmento (15) circular de tubos (20) de intercambiador de calor individuales.
  2. 2.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con la reivindicaci6n 1 caracterizado por que los tubos (20) de intercambiador de calor tienen una superficie estructurada consiguiendose asi una mejor transmisi6n del calor asi como una mayor resistencia a la adherencia de las incrustaciones.
  3. 3.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con la reivindicaci6n 1 a 2 caracterizado por que la via (6) de paso giratoria como parte del dispositivo (13) TAS hace estanco el espacio de agua de la tapa (12) del refrigerador hacia el exterior.
  4. 4.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con la reivindicaci6n 3 caracterizado por que en la via (6) de paso giratoria de la camara de agua se monta una boquilla (1) TAS y por fuera imita en su forma a uno o varios segmentos (15) circulares.
  5. 5.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que adicionalmente esta montada una unidad (4) elevadora que levanta la boquilla (1) TAS antes de seguir girando el dispositivo (13) TAS y que despues de girarla la vuelve a bajar y presiona con precisi6n el dispositivo (13) TAS contra la placa (14) base para tubos.
  6. 6.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que la elevaci6n, el descenso y la presi6n del dispositivo
    (13)
    TAS contra la placa (14) base para tubos se efectua hidraulicamente mediante un pist6n integrado en la boquilla
    (1)
    TAS segun el principio telesc6pico.
  7. 7.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que el numero de revoluciones de la boquilla (1) TAS del dispositivo (13) TAS se ajusta especificamente mediante un motor de engranajes.
  8. 8.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por que la rotaci6n del dispositivo (13) TAS se realiza mediante una turbina de agua colocada en la corriente de agua y no representada mas en detalle.
  9. 9.
    Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que estan montados una pluralidad de dispositivos (13) TAS cada uno con un motor (10) individual o comun que se arrancan por separado o simultaneamente.
    10 Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado por que el dispositivo (13) TAS esta fabricado con materiales especificos antifricci6n.
  10. 11. Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado por que el sobrecalentamiento localizado de corta duraci6n se lleva a cabo de forma peri6dica y aut6nomamente y se monitoriza automaticamente gracias a un sistema integrado de medici6n y regulaci6n asi como a sistemas de ajuste.
    5 12. Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado por que para los refrigeradores (16) de caja de toma de agua de mar de seis o mas cargas en cada camara (21), o al menos cada dos camaras (21) de boquilla, esta dispuesto un dispositivo (13) TAS independiente.
  11. 13. Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protecci6n contra las incrustaciones
    10 de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 12 caracterizado por que la boquilla (1) TAS es un segmento (15) circular radial individual, un segmento (15) circular a lo largo de todo el diametro o un segmento circular de otra forma.
    Figura 1a Figura 1b Figura 1c Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6
ES09765831T 2008-06-20 2009-06-16 Refrigerador para caja de toma de agua de mar con sistema integrado de protección contra las incrustaciones Active ES2416063T3 (es)

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