ES2569104T3

ES2569104T3 - Dispositivo de filtro de aire de entrada para una planta de energía

Info

Publication number: ES2569104T3
Application number: ES13704807.0T
Authority: ES
Inventors: Marco Santini; Marc Malivernay; Giorgio Marchetti; Philippe Claudon; Ludovic PESENTI
Original assignee: Nuovo Pignone SpA; Nuovo Pignone SRL
Current assignee: Nuovo Pignone SpA; Nuovo Pignone SRL
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2016-05-06
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: CN104254381A; CN104254381B; CA2864613A1; BR112014021100B8; RU2014133200A; EP2817079A1; EP2817079B1; BR112014021100B1; US20150033681A1; US9657694B2; AU2013224180A1; WO2013124285A1; JP6251195B2; KR20140135757A; JP2015512772A; ITCO20120007A1; RU2625865C2; KR102069251B1

Abstract

Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada que comprende: - al menos un pasaje (3) para el suministro de una masa de aire (4) desde una sección de entrada (5) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada a una sección de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada, - un separador de agua (10) en el pasaje (3) para la separación de agua de la masa de aire (4), estando colocado el separador de agua (10) entre la sección de entrada (5) y la sección de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada, - un elemento de derivación (15, 115) móvil entre una primera posición abierta en la que la masa de aire (4) se ve obligada a atravesar el separador de agua (10) y una segunda posición cerrada en la que la masa de aire (4) fluye desde la entrada (5) a la sección de salida (6) sin atravesar el separador de agua (10), en el que el dispositivo de filtro (1) de aire de entrada comprende además un elemento de obturación (13, 113, 213) que es accionable para cooperar con el elemento de derivación (15, 115) para aislar el separador de agua (10) de la masa de aire (4) que fluye en el pasaje (3) cuando el elemento de derivación (15, 115) está en la segunda posición cerrada.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de filtro de aire de entrada para una planta de ene^a

La presente invencion se refiere a dispositivos de filtro de aire de entrada y a los procedimientos de montaje relacionados, en particular, pero no exclusivamente, para plantas de energfa que incluyen una o mas maquinas termicas que, en funcionamiento, necesitan alimentarse con aire filtrado para propositos de combustion y/o de ventilacion.

Antecedentes de la tecnica

Una planta de energfa puede incluir maquinas termicas, por ejemplo, motores de combustion interna o externa, como motores de turbinas de gas o motores alternativos u otros.

En todas las implementaciones anteriores, la planta de energfa incluye, aguas arriba de la maquina termica, un sistema de filtrado de aire de entrada para la retirada de agua y/o polvo y otras impurezas del aire de entrada que, despues de la filtracion, se suministra a la maquina termica con propositos de combustion y/o de ventilacion. El sistema de filtracion de aire de entrada comprende normalmente un dispositivo de filtro de aire de entrada aguas arriba para separar el agua del aire de entrada y modulos de filtracion aguas abajo para retirar el polvo y otras impurezas.

En condiciones meteorologicas humedas, por ejemplo, lluvia o niebla, el dispositivo de filtro de aire aguas arriba separa el agua del aire de entrada para no dejar que se formen gotas de agua en los modulos de filtracion aguas abajo, haciendo asf que este ultimo se obstruya o, cuando se alcanzan las condiciones de congelacion, se forme hielo. La obstruccion del filtro o la formacion de hielo pueden causar una cafda de presion excesiva en los modulos de filtracion aguas abajo, que puede resultar en una reduccion significativa del rendimiento de la maquina termica aguas abajo. En particular, si una maquina termica incluye un compresor, que es tfpico en los motores de turbina de gas, la cafda de presion en los modulos de filtracion de aguas abajo puede hacer que tal compresor tenga sobretensiones o que los sistemas de seguridad detengan la maquina.

En condiciones de tiempo seco, por otra parte, cuando el aire de entrada no incluye humedad, un dispositivo de filtro de aire aguas arriba es inutil, pero tambien potencialmente peligroso, ya que puede causar por sf misma cafdas de presion no deseadas. En tales condiciones, el dispositivo de filtro de aire debe ser retirado o derivado. Tambien en condiciones de tiempo humedo fno, cuando el hielo que se forma en el dispositivo de filtro de aire de entrada hace que la cafda de presion en el mismo aumente excesivamente, se requiere la retirada o la derivacion el dispositivo de filtro de aire de entrada aguas arriba, no para provocar la parada de la maquina termica aguas abajo, al menos mientras el hielo no obstruya significativamente los modulos de filtracion aguas abajo.

En los sistemas de filtracion de aire de entrada conocidos, el dispositivo de filtro de aire aguas arriba se retira manualmente cuando la separacion de agua no se necesita o no se desea. Esta solucion puede requerir el cierre de cualquier maquina termica aguas abajo durante las operaciones de retirada y, por lo tanto, es poco eficiente y, ademas, exige tiempo para los operadores de campo.

En otras soluciones mas eficientes, por ejemplo, en la descrita en el documento US2011/0083419, se proporciona un sistema de filtrado de aire de entrada, donde la retirada de los dispositivos de separacion de agua aguas arriba se hace automaticamente mediante un accionador accionado de forma remota. En el documento US 2011/0083419 se describe un conjunto de derivacion de filtro que incluye un filtro de separacion de agua. El conjunto de derivacion se mueve mediante un accionador entre una primera posicion de funcionamiento, que intercepta el aire de entrada que fluye en el sistema de filtrado, y una segunda posicion de derivacion, que permite que el aire de entrada llegue a los modulos de filtrado de aguas abajo sin cruzar el filtro de separacion de agua.

La ultima solucion es claramente una mejora respecto a las soluciones de accionamiento manual, sin embargo, muestra una pluralidad de inconvenientes.

En primer lugar, cuando esta en la posicion de derivacion, incluso si el conjunto de derivacion no es atravesado por el flujo de aire de entrada, no se afsla de cualquier impureza que pueda estar presente en el aire y, por lo tanto, podnan depositarse o danar el filtro de separacion de agua. En particular, esto podna ocurrir en un entorno de arena del desierto, durante tormentas de arena.

En segundo lugar, cuando esta en la posicion de derivacion, el conjunto de derivacion no esta aislado de las condiciones de temperatura y humedad del aire de entrada y, por lo tanto, si se alcanzo la condicion de congelacion causando que se forme hielo en el filtro de separacion de agua, esto podna descongelarse solamente de manera pasiva, despues de que las condiciones de temperatura y humedad del aire de entrada vuelvan por encima del punto de congelacion y permanezcan en tal condicion durante un intervalo de tiempo conveniente. En tercer lugar, el conjunto de derivacion podna mejorarse para reducir su masa y simplificar los elementos cinematicos, por ejemplo, articulaciones y accionadores, que son necesarios para mover el conjunto de derivacion. Opcionalmente, esta simplificacion podna dar lugar a un conjunto de derivacion de accionamiento manual.

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En cuarto lugar, tambien controlan estrategias que podnan mejorarse. En el documento US 2011/0083419 el elemento de derivacion solo se controla a traves de la medicion de temperatura. Podna preverse la adicion de mediciones de humedad para operar mejor el elemento de derivacion, siguiendo las condiciones climaticas.

Sumario

Un objeto de la presente invencion es producir un dispositivo de filtro de aire de entrada para una planta de energfa que permita operar de manera eficiente cualquier modulo de filtracion aguas abajo y la maquina termica en cualquier condicion meteorologica y ambiental, lo que limita las paradas causadas por la cafda de presion en el dispositivo de filtro de aire o la obstruccion en los modulos de filtracion aguas abajo.

De acuerdo con una primera realizacion y una segunda realizacion, la presente invencion logra el objeto de proporcionar un dispositivo de filtro de aire de entrada que comprende al menos un pasaje para el suministro de una masa de aire desde una seccion de entrada del dispositivo de filtro de aire de entrada a una seccion de salida del dispositivo de filtro de aire de entrada; un separador de agua en el pasaje para separar la humedad en la masa de aire, estando colocado el separador de agua entre la seccion de entrada y la seccion de salida del dispositivo de filtro de aire de entrada; un elemento de derivacion movil entre una primera posicion abierta en la que la masa de aire se ve obligada a atravesar el separador de agua y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire fluye desde la entrada a la seccion de salida, sin cruzar el separador de agua, en el que el dispositivo de filtro de aire de entrada comprende ademas un elemento de obturacion que es accionable para cooperar con el elemento de derivacion para aislar el separador de agua de la masa de aire que fluye en el pasaje cuando el elemento de derivacion esta en la segunda posicion cerrada.

De acuerdo con una caractenstica ventajosa adicional de la primera realizacion y de la segunda realizacion, el separador de agua comprende una primera y una segunda superficie, fluyendo la masa de aire desde la primera a la segunda superficie del separador cuando cruza el separador de agua, siendo el elemento de derivacion adyacente a una de dichas primera y segunda superficie cuando el elemento de derivacion esta en la posicion cerrada; siendo el elemento de obturacion accionable para aislar la otra de dicha primera y segunda superficie de la masa de aire cuando el elemento de derivacion esta en la posicion cerrada.

De acuerdo con una caractenstica ventajosa adicional de la primera realizacion y de la segunda realizacion, el dispositivo de filtro de aire de entrada comprende, ademas, medios de flujo para suministrar aire desde al menos una fuente de aire hacia el separador de agua cuando el elemento de derivacion esta en la segunda posicion cerrada y el elemento obturador es accionado para cooperar con el elemento de derivacion para aislar el separador de agua de la masa de aire que fluye en el pasaje.

El separador de agua del dispositivo de filtro de aire de entrada de la presente invencion puede estar ffsicamente aislado de la masa de aire que fluye en el dispositivo cuando el elemento de derivacion se encuentra en la segunda posicion cerrada y el elemento de obturacion se hace funcionar, de tal manera para proporcionar el efecto de aislamiento .Esto evita que cualquier impureza que pueda estar presente en el aire se deposite en, o dane, el separador de agua. Incluso si el aislamiento proporcionado por el elemento de derivacion y el elemento de obturacion no es perfectamente hermetico, lo que podna ser cntico en entornos de arena del desierto, el dispositivo de filtro de aire de entrada de la presente invencion proporciona medios de flujo para suministrar aire hacia el separador de agua cuando se afsla de la masa de aire que fluye en el paso, creando asf una sobrepresion con respecto al flujo de masa de aire de entrada, que impide que las impurezas pasen a traves del elemento de derivacion y del elemento de obturacion y alcancen el separador de agua. Si los medios de flujo estan conectados a una fuente de aire caliente, por ejemplo, proporcionando una conexion con la seccion de suministro del compresor de un motor de turbina de gas, esta caractenstica de la invencion se puede usar para descongelar y secar un separador de agua helada cuando esta en la segunda posicion cerrada, aislado de la masa de aire que fluye en el dispositivo.

De acuerdo con una caractenstica ventajosa adicional de la primera realizacion, el separador de agua esta fijo con respecto al paso y el elemento de derivacion es movil con respecto al separador de agua.

De acuerdo con otras caractensticas ventajosas de la primera realizacion, el separador de agua esta separado de una superficie interior del paso, extendiendose el elemento de derivacion entre el separador de agua y la superficie interior del paso cuando el elemento de derivacion se encuentra en la primera posicion abierta, siendo el elemento de derivacion adyacente al separador de agua cuando el elemento de derivacion se encuentra en la segunda posicion cerrada.

La division del elemento de derivacion del separador de agua permite reducir al mmimo la masa del elemento de derivacion, es decir, la masa que se mueve en el dispositivo de filtro de aire de entrada. Un elemento de derivacion mas pequeno y ligero puede moverse mediante un accionador electrico o hidraulico mas pequeno, que consume una cantidad mas baja de energfa, o mediante un accionador operado manualmente, lo que permite en todos los casos una reduccion de costes.

Un objeto adicional de la presente invencion es desarrollar un procedimiento para el montaje de un dispositivo de filtro de aire de entrada.

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De acuerdo con una tercera realizacion y una cuarta realizacion, la presente invencion logra los mismos objetos y proporciona las mismas caractensticas ventajosas descritas con referencia a la primera y segunda realizaciones, proporcionando un dispositivo de filtro de aire de entrada que comprende un solo pasaje para la entrega de una masa de aire desde una seccion de entrada del dispositivo de filtro de aire de entrada.

De acuerdo con una quinta realizacion, la presente invencion logra este objeto proporcionando un procedimiento para el montaje de un dispositivo de filtro de aire de entrada que comprende una primera etapa de proporcionar un pasaje en el dispositivo de filtro de aire de entrada, de tal manera que una trayectoria de flujo para una masa de aire se define a partir de una seccion de entrada del dispositivo de filtro de aire de entrada a una seccion de salida del dispositivo de filtro de aire de entrada; una segunda etapa de proporcionar un separador de agua en el pasaje para separar la humedad en la masa de aire, estando el separador de agua colocado entre la seccion de entrada y la seccion de salida del dispositivo de filtro de aire de entrada; una tercera etapa de proporcionar un elemento de derivacion movil desde una primera posicion abierta, en la que la masa de aire se ve obligada a atravesar el separador de agua y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire fluye desde la entrada a la seccion de salida sin cruzar el separador de agua y una cuarta etapa de proporcionar un elemento de obturacion dispuesto de tal manera que sea accionable para cooperar con el elemento de derivacion para aislar el separador de agua de la masa de aire que fluye en el pasaje de derivacion cuando el elemento se encuentra en la segunda posicion cerrada.

Las mismas ventajas descritas anteriormente con referencia a las otras realizaciones de la presente invencion se consiguen mediante la quinta realizacion.

Breve descripcion de los dibujos

Otras caractensticas y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion de las realizaciones de la invencion, tomada junto con los siguientes dibujos, en los que:

- La figura 1 es una vista esquematica de un sistema de filtrado de entrada para una planta de energfa de acuerdo con la presente invencion;

- La figura 2 es una vista esquematica en seccion transversal que muestra una primera realizacion de un dispositivo de filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion;

- Las figuras 3 y 4 son vistas esquematicas en seccion transversal del dispositivo de filtro de aire de entrada de la figura 2, en respectivas configuraciones operativas diferentes;

- Las figuras 5 y 6 son vistas esquematicas en seccion transversal, correspondientes a las figuras 3 y 4, de una segunda realizacion alternativa de un dispositivo de un filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion;

- Las figuras 7 y 8 son vistas esquematicas en seccion transversal, correspondientes a la figura 2, mostrando, respectivamente, una tercera y cuarta realizaciones de un dispositivo de filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion;

- Las figuras 9 y 10 son vistas esquematicas en seccion transversal de las realizaciones de las figuras 3-4 y 5-6, respectivamente, que muestran componentes adicionales del dispositivo de filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion;

- La figura 11 es un diagrama grafico de un procedimiento de flujo para el montaje de un dispositivo de filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion.

Descripcion detallada de algunas realizaciones preferidas de la invencion

Con referencia a la figura 1, una planta de energfa 100 comprende un sistema de filtrado de aire de entrada 110 para retirar agua e impurezas, por ejemplo polvo o arena, a partir de una masa de aire 4 que entra en la planta 100. El sistema de filtracion de aire 110 se extiende desde una seccion de succion 110a a una seccion de suministro 110b y que comprende un dispositivo de filtro 1 de aire de entrada aguas arriba para retirar el agua de la masa de aire 4 que entra en el sistema de filtrado 110 y una pluralidad de modulos de filtrado 111 aguas abajo para retirar las impurezas solidas de la masa de aire 4 que fluye desde el dispositivo de filtro 1 de aire de entrada aguas arriba.

El dispositivo de filtro 1 de aire de entrada incluye una pluralidad de campanas meteorologicas 102a-c (tres campanas meteorologicas mostradas en la figura 1), para la proteccion de la seccion de aspiracion 100a de los agentes atmosfericos, y una primera porcion aguas arriba 103a de una carcasa de filtro 103, adyacente a las campanas meteorologicas 102a-c. Los modulos de filtrado 111 aguas abajo estan alojados en una segunda porcion 103b aguas abajo de la carcasa de filtro 103, la segunda porcion 103b que se extiende desde la primera porcion 103a de la seccion de suministro 110b del sistema de filtrado de aire 110. Los modulos de filtrado 111 aguas abajo son de tipo conocido y pueden estar dispuestas en una pluralidad de configuraciones, dependiendo de los requisitos espedficos de la planta de energfa 100. Por ejemplo, los modulos de filtrado 111 pueden incluir filtros de chorro de pulso y/o filtros HEPA. Generalmente, los modulos de filtrado 111 estan sujetos a obstruccion por mezclas de gotas

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de agua e impurezas solidas y, por esta razon, necesitan acoplarse al dispositivo de filtro 1 de aire de entrada aguas arriba. Sin embargo, los modulos de filtrado 111 no son un objeto de la presente invencion y, por lo tanto, no se describen con mas detalle.

La masa de aire 4, despues del tratamiento en el sistema de filtrado 110, se suministra a una maquina termica 130, a traves de un conducto de entrada 120, que conecta el sistema de filtrado 110 con la maquina termica 130.

La maquina termica 130 puede ser de varios tipos, todas requiriendo ser suministradas con conexion de aire de impurezas solidas y, por lo tanto, todas requieren disponer de un sistema de filtrado que incluye al menos los modulos de filtrado 111. Por ejemplo, en realizaciones conocidas de la planta de energfa 100, la maquina termica 130 es un motor de movimiento alternativo. En otras realizaciones conocidas de la planta de energfa 100, la maquina termica 130 es un motor de turbina de gas que incluye un compresor de aire aguas arriba, una turbina aguas abajo y una camara de combustion entre los mismos.

Una primera realizacion del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada se muestra con mas detalle en las figuras 2-4. Con referencia a las figuras 2-4, el dispositivo de filtro 1 comprende una pluralidad de pasajes 3 (solo dos pasajes 3 se muestran por razones de claridad) para suministrar la masa de aire 4 de una seccion de entrada 5 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada a una seccion de salida 6 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada. La seccion de entrada 5 es coincidente con la seccion de succion 110a del sistema de filtrado 110 y la seccion de salida 6 separa la primera y segunda porciones 103a, b de la carcasa de filtro 103. Los pasajes 3 comprenden respectivas primeras porciones 3a delimitadas por las campanas meteorologicas 102a-c y las respectivas segundas porciones 3b se extienden en la primera porcion 103a aguas arriba de la carcasa de filtro 103. Los pasajes 3, en la primera y en la segunda porcion 3a, b, estan delimitados por superficies interiores 3c que definen una trayectoria de flujo para la masa de aire 4 que fluye desde la seccion de entrada 5 a la seccion de salida 6.

El dispositivo de filtro 1 comprende un separador de agua 10 en cada pasaje 3 para la separacion de agua en la masa de aire 4. El separador de agua 10 se fija con respecto al pasaje 3 y se coloca entre la seccion de entrada 5 y la seccion de salida 6, de tal manera que intercepta la trayectoria del flujo de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3 de la seccion de entrada 5 a la seccion de salida 6. En particular, el separador de agua 10 esta colocado en el pasaje 3 entre la primera y la segunda porciones 3a, b de los mismos. El separador de agua 10 esta separado de la superficie interior 3c del pasaje 3.

El separador de agua 10 comprende una primera superficie libre 20 y una segunda superficie libre 21 y esta orientado de tal manera que la primera y segunda superficies estan, respectivamente, aguas arriba y aguas abajo con respecto a la trayectoria de flujo de la masa de aire 4. Cada una de la primera y segunda superficies 20, 21 comprende un borde 20a, 21a aguas arriba, y un borde 20b, 21b aguas abajo, orientados respectivamente hacia la seccion de entrada 5 y la seccion de salida 6. El separador de agua 10 comprende un colector de gotas 11 y un recipiente de coalescencia 12, orientado de tal manera que el colector de gotas 11 es adyacente a la primera superficie 20 aguas arriba y el recipiente de coalescencia 12 es adyacente a la segunda superficie 21 aguas abajo. Alternativamente, de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion (no mostrada), el separador de agua incluye solo el colector de gotas. En general, para los fines de la presente invencion, se puede usar un separador de agua de cualquier tipo siempre que se coloque en el pasaje 3, entre la seccion de entrada 5 y la seccion de salida 6, para la separacion de agua en la masa de aire 4.

En el pasaje 3, se proporciona una pared fija 30 que se extiende entre los bordes 20b, 21b aguas abajo a las superficies interiores 3c de los pasajes. La pared fija 30 intercepta la trayectoria de flujo de la masa de aire 4, que se ve obligada a desviarse hacia la primera superficie 20 del separador de agua.

El dispositivo de filtro 1 comprende, ademas, un sensor de presion 23 entre un lado y el otro de la pared fija 30, es decir, entre la primera y la segunda porciones 3a, b del pasaje, para medir la cafda de presion en el separador de agua 10.

El dispositivo de filtro 1 comprende, ademas, un elemento de derivacion 15 en forma de pared, que es movil, con respecto al separador de agua 10 y al pasaje 3, entre una primera posicion abierta (figura 2) en la que la masa de aire es forzada a cruzar el separador de agua 10, que fluye desde la primera a la segunda superficie 20, 21 y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire 4 fluye desde la entrada 5 a la seccion de salida 6, sin cruzar el separador de agua 10. En la primera posicion, la masa de aire 4 que cruza el separador de agua 10 primero pasa a traves del colector de gotas 11 y luego a traves de la coalescencia 12. El dispositivo de filtro 1 incluye una bisagra 18 en el borde aguas arriba 21a de la segunda superficie libre 21 del separador de agua 10, alrededor de la cual el elemento de derivacion 15 gira para moverse entre la primera y la segunda posiciones. La rotacion del elemento de derivacion 15 alrededor de la bisagra 18 se acciona a traves de un accionador electrico 16. Alternativamente, de acuerdo con otra realizacion de la invencion (no mostrada) el elemento de derivacion 15 es accionado manualmente o mediante un accionador neumatico.

Cuando el elemento de derivacion 15 esta en la primera posicion abierta, el elemento de derivacion 15 se extiende entre la bisagra 18 en el separador de agua 10 y la superficie interior 3c del pasaje 3, en la direccion opuesta con respecto a la pared fija 30. En la primera posicion abierta, el elemento de derivacion 15 intercepta la trayectoria de

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flujo de la masa de aire 4, cooperando asf con la pared fija 30 para desviar la masa de aire 4 hacia la primera superficie 20 del separador de agua.

En la segunda posicion cerrada, el elemento de derivacion 15 es adyacente a la segunda superficie 21 del separador de agua 10 y esta separado de las superficies interiores 3c del pasaje 3. El pasaje 3 resulta interceptado en la primera superficie 20 cuando el elemento de derivacion 15 esta en la posicion cerrada.

El dispositivo de filtro 1 de aire de entrada comprende ademas un elemento de obturacion 13 que es accionable para cooperar con el elemento de derivacion 15 para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3 cuando el elemento de derivacion 15 esta en la segunda posicion cerrada.

El elemento de obturacion 13 comprende una pluralidad de palas 14 accionadas a traves de un segundo accionador electrico 17 para cerrarse de tal manera (figura 4) para aislar la primera superficie 20 de la masa de aire 4 cuando el elemento de derivacion 15 esta en la posicion cerrada.

Alternativamente, de acuerdo con otra realizacion de la invencion (no mostrada) el elemento de obturacion 13 se acciona manualmente o mediante un accionador neumatico. Unos medios de sellado estan dispuestos entre el elemento de derivacion 15 y el separador de agua 10 y entre el elemento de obturacion 13 y el separador de agua 10 para asegurar la estanqueidad cuando el separador de agua 10 esta aislado de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3. Unos medios de sellado tambien se proporcionan entre el elemento de derivacion 15 y las superficies interiores 3c del pasaje 3 para asegurar la estanqueidad al aire entre los mismos cuando el elemento de derivacion 15 esta en la posicion abierta. Una segunda realizacion del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada se muestra con mas detalle en las figuras 5-6, donde los componentes identicos ilustrados en las figuras 5-6 se etiquetan con los mismos numeros de referencia usados en las figuras 1-4.

En la realizacion de las figuras 5-6, una segunda pared fija 31 se extiende entre el borde aguas arriba 21ab de la segunda superficie 21 y la superficie interior 3c del pasaje 3, en la direccion opuesta con respecto a la pared fija 30. La primera y segunda paredes 30, 31 cooperan juntas para interceptar la trayectoria de flujo de la masa de aire 4, que se ve obligada a pasar entre la primera y segunda paredes 30, 31, donde se coloca el separador de agua 10, como se explica a continuacion .

En la realizacion de las figuras 5-6, el separador de agua 10 es integral con un elemento de derivacion 115 y se mueve junto con el mismo entre la primera posicion abierta (figura 5) y la segunda posicion cerrada (figura 6).

En la primera posicion abierta, el elemento de derivacion 115, que incluye el separador de agua 10, esta alejado de las superficies interiores 3c del pasaje 3, en una posicion sustancialmente identica a la posicion del separador de agua 10 en las realizaciones de las figuras 2 a 4. En la segunda posicion cerrada, el elemento de derivacion 115 se encuentra en un asiento 32 en la segunda pared fija 31 y esta cerca de las superficies interiores 3c del pasaje 3, en una posicion sustancialmente identica a la posicion del elemento de derivacion 15 en las realizaciones de las figuras 2 a 4. En las realizaciones de las figuras 5-6, un elemento de obturacion 113 esta incluido para cooperar con el elemento de derivacion 115 para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3 cuando el elemento de derivacion 115 esta en la segunda posicion cerrada. El elemento de obturacion 113 es funcionalmente y estructuralmente equivalente al elemento de obturacion 13 de la primera realizacion. El elemento de obturacion 113 esta fijado al elemento de derivacion 115 y se mueve junto con el mismo entre la primera y la segunda posicion. El elemento de obturacion 113 comprende una pluralidad de palas 114 accionadas a traves del accionador electrico 17 para cerrar, de manera (figura 6) que aisle la primera superficie 20 del separador de agua 10 de la masa de aire 4 cuando el elemento de derivacion 15 esta en la posicion cerrada.

Unos medios de sellado estan dispuestos entre el elemento de obturacion 113 y el separador de agua 10 para asegurar la estanqueidad cuando las palas 114 son accionadas para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3. En las dos realizaciones descritas anteriormente, el elemento de derivacion 15, 115 se mueve entre la primera y la segunda posicion de acuerdo con las estrategias de actuacion, dependiendo del clima y de las condiciones ambientales. Para operar este tipo de estrategias, las caractensticas del aire que entra en el dispositivo de filtro de aire de entrada tienen que medirse. Como se muestra esquematicamente en la figura 1, la planta de energfa 1 incluye cinco sensores 121 a-e para medir, respectivamente, la direccion del viento, la intensidad del viento, la humedad relativa, la temperatura y la opacidad. Los datos medidos se envfan al sistema de control PLC 122 que controla tambien la maquina termica 130. De acuerdo con una realizacion diferente de la invencion, se utiliza un sistema de control PLC dedicado. El sistema de control 122 elabora los datos medidos por los sensores 121 a-e y el comando de accionamiento 16, a traves de una conexion electrica 123, para mover el elemento de derivacion 15, 115 de acuerdo con las estrategias de actuacion predefinidas.

En una realizacion de la invencion, que se ha mencionado anteriormente, en la que el elemento de derivacion 15, 115 se acciona manualmente, el sistema de control 122 elabora los datos medidos por los sensores 121a-e y muestra al operador la accion a realizar en el elemento de derivacion 15, 115 de acuerdo con las estrategias de actuacion predefinidas.

En una primera estrategia de actuacion se miden la direccion del viento y la intensidad, junto con la humedad relativa y la opacidad del aire para determinar una condicion de tormenta de arena para una planta de energfa

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instalada en una region de la costa cerca de un desierto de arena. Los datos de la direccion del viento se utilizan para determinar si el aire esta viniendo del mar, es decir, sin arena en el mismo, o desde el interior, es decir, potencialmente con arena en el mismo. Los datos de la intensidad del viento se utilizan para determinar las condiciones de tormenta. Tambien una muy baja humedad relativa y una alta opacidad ayudan a determinar las condiciones de tormenta. En tal condicion, la estrategia de actuacion requiere mover el elemento de derivacion 15, 115 a la segunda posicion cerrada y aislarlo con el elemento de obturacion 13, 113.

En una segunda estrategia de actuacion, se miden la humedad relativa y la temperatura para determinar las condiciones de punto de escarcha. En tales condiciones, la estrategia de actuacion requiere dejar el elemento de derivacion 15, 115 en la primera posicion abierta hasta que el hielo formado en el separador de agua 10 hace que la cafda de presion medida por el sensor de presion 23 este a la altura de valores inaceptables. Cuando la cafda de presion medida por el sensor de presion 23 esta por encima de un valor umbral predefinido el elemento de derivacion 15, 115 se mueve a la segunda posicion cerrada, al menos hasta que se logra la descongelacion y el secado del separador de agua 10.

Otras estrategias de actuacion se pueden aplicar de acuerdo a los requerimientos espedficos de la planta de energfa 100 y, en particular, de la maquina termica 130.

En la primera y la segunda realizaciones descritas anteriormente, el dispositivo de filtro 1 de aire de entrada comprende ademas unos medios de flujo 25 para el suministro de aire desde al menos una fuente de aire hacia el separador de agua 10 cuando el elemento de derivacion 15 o 115 se encuentra en la segunda posicion cerrada y el elemento de obturacion 13 o 113 es accionado para cooperar con el elemento de derivacion 15 o 115 para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3. Cuando la fuente de aire es una fuente de aire caliente, unos medios de flujo 25 se pueden utilizar para lograr descongelar y secar el separador de agua 10 de una manera rapida y eficiente. Ademas, los medios de flujo 25 se pueden usar para crear una presion sobre el separador de agua 10 con respecto al flujo de entrada de la masa de aire 4, cuando el separador de agua 10 esta en la segunda posicion cerrada y ffsicamente aislado de la masa de aire de entrada 4. Esta sobrepresion evita que las impurezas pasen a traves del elemento de derivacion 15, 115 y/o del elemento de obturacion 13, 113, alcanzando asf el separador de agua 10. En todos los casos, la fuente de aire es preferiblemente una fuente de aire limpio, para no ensuciar el separador de agua 10.

Una tercera realizacion del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada se muestra con mas detalle en la figura 7. Los componentes identicos ilustrados en la figura 7 se marcan con los mismos numeros de referencia utilizados en las figuras 1 a 6.

La tercera realizacion difiere de la primera realizacion por el hecho de que en el primer dispositivo de filtro 1 comprende un unico pasaje 3 para el suministro de la masa de aire 4 desde una seccion de entrada 5 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada a una seccion de salida 6 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada.

El dispositivo de filtro 1 comprende dos separadores de agua 10a, b, respectivamente superior e inferior, en el solo pasaje 3 para separar el agua en la masa de aire 4.

Cuando esta en la primera posicion abierta, el elemento de derivacion 15 en forma de pared del separador de agua superior 10a se extiende entre la respectiva bisagra 18 en el separador de agua 10a y la superficie interior 3c del pasaje 3, como en la primera realizacion en las figuras 2 a 4. A diferencia de la primera realizacion en las figuras 2 a 4, el elemento de derivacion 15 del separador de agua inferior 10b se extiende entre la respectiva bisagra 18 en el separador de agua 10b y el borde aguas abajo 20b de la primera superficie 20 del separador de agua superior 10a. Unos medios de sellado se proporcionan en el borde aguas abajo 20b y/o en el elemento de derivacion 15 del separador de agua 10b para asegurar la estanqueidad entre dichos componentes cuando el elemento de derivacion 15 del separador de agua 10b esta en la posicion abierta. De acuerdo con la tercera realizacion de la figura 7, una sola campana meteorologica 102a se proporciona en el dispositivo de filtro 1 de aire de entrada para la proteccion de la seccion de aspiracion 110a de los agentes meteorologicos. Una campana 102d adicional que sale desde el borde aguas arriba 20a de la primera superficie 20 de cada separador de agua 10a, b puede proporcionarse en caso de requisitos acusticos.

Una cuarta realizacion del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada se muestra con mas detalle en la figura 8. Los componentes identicos ilustrados en la figura 8 estan marcados con los mismos numeros de referencia utilizados en las figuras 1 a 7.

La cuarta realizacion difiere de la tercera realizacion de la figura 7 por el hecho de que, en lugar del elemento de obturacion 13, un segundo elemento 213 en forma de pared se utiliza para el aislamiento de cada separador de agua 10a, b de la masa de aire 4 que fluye en el solo pasaje 3 cuando el elemento de derivacion 15 esta en la segunda posicion cerrada. Cada segundo elemento 213 en forma de pared esta articulado al borde aguas abajo 20b de la primera superficie 20 de cada separador de agua 10a, b, respectivamente, para ser giratorio desde una primera posicion abierta, alejada de la primera superficie 20 y una segunda posicion cerrada, adyacente a la primera superficie 20. El elemento de derivacion 15 del separador de agua inferior 10b y el segundo elemento 213 en forma de pared del separador de agua superior 10a son adyacentes entre sf cuando ambos estan en la posicion abierta,

mostrada en la figura 8. Unos medios de sellado se proporcionan en el segundo elemento 213 en forma de pared y/o en el elemento de derivacion 15 para asegurar la estanqueidad al aire entre los mismos cuando son adyacentes entre s^ en la posicion abierta. Segun otras realizaciones (no mostradas) estructural y funcionalmente similares a la tercera y cuarta realizaciones, un numero diferente de separadores de agua 10 (uno o tres o mas separadores de 5 agua 10) se utilizan en el solo pasaje 3.

Con referencia a las figuras 9 y 10, que se refieren respectivamente a la primera y la segunda realizaciones, unos medios de flujo 25 comprenden una pluralidad de ramas de tubena, incluyendo una primera rama 25a que se extiende desde el conducto de entrada 120 hacia el separador de agua 10 y una segunda rama 25b que se extiende desde una fuente de aire caliente 135 hacia el separador de agua 10. Cuando el motor termico 130 es un motor de 10 turbina de gas, la fuente de aire caliente 135 es normalmente la seccion de suministro de la fuente de aire caliente 135. La primera rama 25a incluye una bomba 26 para suministrar aire desde el conducto de entrada 130 del separador de agua 10 y una valvula de control 26a, inmediatamente aguas abajo de la bomba 26. La segunda rama 25b incluye unos medios de interceptacion 27, por ejemplo, una valvula de control, para controlar el flujo de aire caliente desde la fuente 135 al separador de agua 10. Los medios de flujo 25 comprenden ademas una tercera rama 15 25c para conectar la primera y una segunda ramas 25a, b a cada separador de agua 10 del dispositivo de filtro 1 de

aire de entrada. La tercera rama 25c comprende una tubena principal 28 y unas tubenas secundarias 29a-b que se separan de la tubena principal 28, estando cada una de las tubenas secundarias 29a-b conectada con un respectivo separador de agua 10 (dos tubenas secundarias 29a-b en la figura 7-8 por razones de claridad). En cada tubena secundaria 29a-b, respectivos medios de interceptacion 33, por ejemplo, una valvula de control, se proporcionan 20 para controlar el flujo de aire en cada una de las tubenas secundarias 29a-b, independientemente de las otras. En la primera realizacion del dispositivo de filtro 1 de entrada de aire, cada tubena secundaria 29a-b esta conectada directamente al respectivo separador de agua 10 (figura 9). En la segunda realizacion del dispositivo de filtro 1 de entrada de aire, cada tubena secundaria 29a-b esta conectada al respectivo asiento 32 ocupado por el separador de agua 10 cuando esta en la respectiva segunda posicion cerrada (figura 10). El aire suministrado a traves de las 25 tubenas secundarias 29a-b cruza el respectivo separador de agua 10 y finalmente se entrega a la atmosfera a traves

de una respectiva tubena aguas abajo 34. En cada tubena aguas abajo 34, se proporciona un sensor de humedad relativa 35 para controlar los medios de interceptacion 33 en al menos una configuracion operativa. Por ejemplo, el sensor de humedad 35 puede identificar una condicion seca del separador de agua 10 cuando este ultimo esta conectado a la fuente 135 para la descongelacion y el secado. Cuando se alcanza tal condicion seca de aire 30 caliente, ya no es necesario en el separador de agua 10 y la respectiva valvula de control 33 puede activarse para el aislamiento de la respectiva tubena secundaria 29a-b.

Los componentes descritos en las figuras 9 y 10 se pueden adaptar facilmente tambien a la tercera y cuarta realizaciones en las figuras 7 y 8.

En una realizacion adicional de la presente invencion (no mostrada), se proporcionan medios de flujo de agua para 35 la conexion de cada separador de agua 10 a una fuente de agua. Esto es particularmente util en ambientes deserticos, donde el separador de agua 10, cuando se afsla de la masa de flujo de aire 4 en el pasaje 3, se puede lavar mediante la inyeccion de agua a traves de dichos medios de flujo de agua.

De esta manera, se reduciran considerablemente las operaciones de mantenimiento en el separador de agua 10.

En una quinta realizacion de la presente invencion, esquematicamente representada en la figura 11, un 40 procedimiento 200 para el montaje de un dispositivo de filtro 1 de aire de entrada comprende cuatro etapas principales 210, 220, 230, 240.

En una primera etapa 210, un pasaje 3 se proporciona en el dispositivo de filtro 1 de aire de entrada, de tal manera que una trayectoria de flujo para una masa de aire 4 se define a partir de una seccion de entrada 5 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada a una seccion de salida 6 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada.

45 En una segunda etapa 220, un separador de agua 10 se proporciona en el pasaje 3 para la separacion de humedad de la masa de aire 4, colocandose el separador de agua 10 entre la seccion de entrada 5 y la seccion de salida 6 del dispositivo de filtro 1 de aire de entrada.

En una tercera etapa 230, se proporciona un elemento de derivacion 15, 115. El elemento de derivacion 15, 115 es movil desde una primera posicion abierta en la que la masa de aire 4 se ve obligada a atravesar el separador de 50 agua 10 y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire 4 fluye desde la entrada 5 a la seccion de salida 6 sin cruzar el separador de agua 10.

En una cuarta etapa 240, se proporciona un elemento de obturacion 13, 113 y se coloca de tal manera para ser accionable para cooperar con el elemento de derivacion 15, 115 para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3 cuando el elemento de derivacion 15, 115 esta en la segunda posicion cerrada.

55 En una quinta etapa opcional, se proporcionan unos medios de flujo 25 para suministrar aire desde al menos una fuente de aire hacia el separador de agua 10 cuando el elemento de derivacion 15, 115 esta en la segunda posicion cerrada y el elemento de obturacion 13, 113 es accionado para cooperar con el elemento de derivacion 15, 115 para aislar el separador de agua 10 de la masa de aire 4 que fluye en el pasaje 3.

La presente invencion permite conseguir el objeto y las ventajas citadas anteriormente. Ademas, la presente invencion permite alcanzar ventajas adicionales. En particular, el procedimiento descrito anteriormente se puede utilizar en la restauracion de un sistema de filtrado de aire de entrada convencional, incluyendo en el mismo un dispositivo de filtro de aire de entrada de acuerdo con la presente invencion.

5 Esta descripcion escrita utiliza ejemplos para divulgar la invencion, incluyendo las realizaciones preferidas, y tambien para permitir que cualquier experto en la tecnica practique la invencion, incluyendo la realizacion y el uso de dispositivos o sistemas y la realizacion de cualquiera de los procedimientos incorporados. El alcance patentable de la invencion se define por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la tecnica. Dichos otros ejemplo estan destinados a estar dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos 10 estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias no sustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada que comprende:

- al menos un pasaje (3) para el suministro de una masa de aire (4) desde una seccion de entrada (5) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada a una seccion de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada,

- un separador de agua (10) en el pasaje (3) para la separacion de agua de la masa de aire (4), estando colocado el separador de agua (10) entre la seccion de entrada (5) y la seccion de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada,

- un elemento de derivacion (15, 115) movil entre una primera posicion abierta en la que la masa de aire (4) se ve obligada a atravesar el separador de agua (10) y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire (4) fluye desde la entrada (5) a la seccion de salida (6) sin atravesar el separador de agua (10),

en el que el dispositivo de filtro (1) de aire de entrada comprende ademas un elemento de obturacion (13, 113, 213) que es accionable para cooperar con el elemento de derivacion (15, 115) para aislar el separador de agua (10) de la masa de aire (4) que fluye en el pasaje (3) cuando el elemento de derivacion (15, 115) esta en la segunda posicion cerrada.
2. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun la reivindicacion 1, en el que el separador de agua comprende una primera (20) y una segunda superficie (21), fluyendo la masa de aire (4) desde la primera a la segunda superficie del separador al atravesar el separador de agua (10), siendo interceptado el pasaje (3) en la segunda superficie (21) cuando el elemento de derivacion (15, 115) esta en la posicion cerrada.
3. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que el elemento de obturacion (13) es accionable para aislar la primera superficie (20) de la masa de aire (4) cuando el elemento de derivacion (15, 115) esta en la posicion cerrada.
4. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el dispositivo de filtro de aire (1) incluye una bisagra (18) alrededor de la cual gira el elemento de derivacion (15, 115) para moverse entre la primera y la segunda posicion.
5. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el pasaje (3) esta delimitado por al menos una superficie interior (3c), estando una de dichas primera o segunda posicion del elemento de derivacion (15, 115) separada de la superficie interior (3c) del pasaje (3), siendo la otra de dichas primera o segunda posicion del elemento de derivacion (15, 115) adyacente a la superficie interior (3c) del pasaje (3).
6. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el separador de agua (10) es fijo con respecto al pasaje (3) y el elemento de derivacion (15) es movil con respecto al separador de agua (10).
7. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el separador de agua (10) esta separado de una superficie interior (3c) del pasaje (3), extendiendose el elemento de derivacion (15) entre el separador de agua (10) y la superficie interior (3c) del pasaje (3) cuando el elemento de derivacion (15) esta en la primera posicion abierta, siendo el elemento de derivacion (15) adyacente al separador de agua (10) cuando el elemento de derivacion (15) esta en la segunda posicion cerrada.
8. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el separador de agua (10) es integral con el elemento de derivacion (115).
9. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el elemento de derivacion (115) en dicha primera posicion es remoto desde una superficie interior (3c) del pasaje (3), estando el elemento de derivacion (115) cerca de dicha superficie interior (3c) del pasaje (3) cuando el elemento de derivacion (115) esta en dicha segunda posicion.
10. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el elemento de derivacion (15, 115) tiene forma de pared.
11. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el separador de agua (10) comprende un colector de gotas (11) y un recipiente de coalescencia (12), estando el separador de agua (10) orientado en el pasaje (3) de tal manera que la masa de aire que atraviesa el separador de agua (10) primero pasa a traves del colector de gotas y a continuacion a traves del recipiente de coalescencia (12).
12. Un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el dispositivo de filtro (1) de aire de entrada comprende ademas unos medios de flujo (25) para suministrar aire desde al menos una fuente de aire hacia el separador de agua (10) cuando el elemento de derivacion (15, 115) esta en la segunda posicion cerrada y el elemento de obturacion (13, 113, 213) es accionado para cooperar con el elemento de derivacion (15, 115) para aislar el separador de agua (10) de la masa de aire (4) que fluye en el pasaje (3).

10

15
13. Un sistema de filtrado de aire de entrada para una planta de ene^a que incluye un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. Un procedimiento (200) para el montaje de un dispositivo de filtro (1) de aire de entrada, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

- proporcionar (210) un pasaje (3) en el dispositivo de filtro (1) de aire de entrada, de tal manera que se define una trayectoria de flujo para una masa de aire (4) a partir de una seccion de entrada (5) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada a una seccion de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada,

- proporcionar (220) un separador de agua (10) en el pasaje (3) para la separacion de humedad de la masa de aire (4), estando situado el separador de agua (10) entre la seccion de entrada (5) y la seccion de salida (6) del dispositivo de filtro (1) de aire de entrada,

- proporcionar (230) un elemento de derivacion (15, 115) movil desde una primera posicion abierta en la que la masa de aire (4) se ve obligada a atravesar el separador de agua (10) y una segunda posicion cerrada en la que la masa de aire (4) fluye desde la entrada (5) a la seccion de salida (6) sin atravesar el separador de agua (10),

- proporcionar (240) un elemento de obturacion (13) dispuesto de tal manera para ser accionable para cooperar con el elemento de derivacion (15, 115) para aislar el separador de agua (10) de la masa de aire (4) que fluye en el pasaje (3) cuando el elemento de derivacion (15, 115) esta en la segunda posicion cerrada.