ES2705973T3 - Unidad para simular las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo - Google Patents

Unidad para simular las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo Download PDF

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Gonzalez Francisco Payri
Fernandez José María Desantes
Lucas José Galindo
Cruz José Ramón Serrano
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Abstract

La presente invención se refiere a una instalación para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de operación de dicho motor de combustión interna alternativo (1), donde dicha instalación comprende, al menos, (a) una turbina radial centrípeta (2) para expandir un flujo de aire hasta la presión y temperatura del aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo; (b) un primer depósito (4) y (c) un segundo depósito (5) conectado al primer depósito (4) a través de al menos un conducto de conexión (7) para equilibrar la presión entre ambos depósitos; (d) un compresor centrífugo (3); y (e) una bomba de vacío (6) para mantener una presión igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1). Asimismo, es objeto de la invención el uso de dicha instalación para simular las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo.

Description

UNIDAD PARA SIMULAR LAS CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL AIRE ASPIRADO POR UN
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVO
DESCRIPCIÓN
CAMPO TECNICO
La presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para reproducir las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo. Más particularmente, la invención se refiere a un sistema y a un procedimiento que permite simular las condiciones de presión y temperatura a las que se somete un motor de combustión interna alternativo de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar a la que funciona.
TECNICA a n t e r io r
La necesidad de establecer condiciones de presión y temperatura fijas en la atmósfera, de acuerdo con la altitud, que se pueden usar para el desarrollo y la puesta a punto de motores u otros componentes de aviones, llevó a la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) a definir la Atmósfera Estándar Internacional (ISA) en 1952.
Al diseñar equipos destinados a funcionar a una cierta altitud sobre el nivel del mar, es necesario tener en cuenta las variaciones que se produzcan en la presión atmosférica y en la temperatura a medida que la altitud aumenta con respecto al punto de medición, cuyas variaciones afectan tanto a la composición del aire como a la densidad. Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de bajo coste de energía adecuado para su aplicación tanto en motores de aviones como en motores de cualquier otro medio de transporte destinado a funcionar en altura. Más específicamente, el objetivo de la invención es un sistema capaz de reproducir las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor alternativo de acuerdo con su altura de funcionamiento sobre el nivel del mar.
Los sistemas destinados a probar motores que tengan en cuenta la altitud sobre el nivel del mar pueden buscar diversos objetivos, entre los que destacan los siguientes:
• reparar posibles fallos en el funcionamiento del motor bajo condiciones específicas;
• optimizar el consumo de combustible, que se ve afectado por las características del aire aspirado por el motor;
• determinar el funcionamiento ideal de los aparatos de aire acondicionado instalados en aviones o medios de transporte similares;
• comprobar el funcionamiento de las tuberías de circulación de gas.
En los últimos años, se han realizado diversos estudios destinados a alcanzar los objetivos anteriores. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las soluciones proporcionadas se basan en modelos teóricos sobre el comportamiento de los motores y en las pruebas in situ realizadas en altura. Además, estos modelos tienen como objetivo principal optimizar el consumo de combustible del motor.
Por ejemplo, la solicitud de patente US2004186699 describe un procedimiento y un sistema para controlar la presión y la temperatura del aire aspirado por un motor, así como los gases de escape del mismo, equilibrando las condiciones de presión y temperatura, haciendo uso, entre otros, de un módulo de control de presión, de un módulo de ecualización de presión -- temperatura y de un túnel de dilución. Las pruebas se realizan tanto en condiciones simuladas de alta altitud (a presiones menores que las del sitio de medición) como en condiciones de baja altitud, así como en diferentes condiciones de temperatura. Por lo tanto, los gases de escape del motor se envían a un túnel de dilución, y una muestra de los gases diluidos se somete a análisis para determinar la actividad del motor y de los componentes de emisión del mismo.
Los elementos técnicos y las características divulgadas en el documento US-2004186699 se centran en proporcionar una presión equilibrada tanto en la entrada como en el escape para evitar resultados inconsistentes (debido, en gran medida, al hecho de que las presiones de entrada y escape no están igualadas) y, por consiguiente, proporcionar resultados de prueba más precisos del motor a la presión seleccionada.
Sin embargo, todavía existe la necesidad en la técnica de reducir el consumo de energía cuando se reproduzcan las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor alternativo de acuerdo con su altura de funcionamiento.
A diferencia de los estudios anteriores, la presente invención se refiere a un sistema de bajo coste de energía capaz de reproducir al nivel del mar las condiciones de un motor alternativo cuando funcione a la altitud que alcance durante su funcionamiento.
Hasta ahora, no ha habido ninguna invención en la técnica anterior que comprenda las mismas características técnicas que las definidas por el sistema objeto de la presente invención.
DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la invención es, por lo tanto, una unidad para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de funcionamiento de dicho motor de combustión interna alternativo (1), comprendiendo dicha unidad:
(a) una turbina de flujo interno radial (2) para expandir un flujo de aire desde un estado inicial de presión p0 y temperatura T0 a un segundo estado de presión p1 y temperatura T1, donde p0 y T0 corresponden a la presión y a la temperatura de la atmósfera A1 en el que se ubica el motor de combustión interna alternativo (1) y donde p1 y T1 corresponden a la presión y a la temperatura del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
(b) un primer recipiente (4) ubicado después de la turbina radial de flujo interno (2) y en la entrada del motor de combustión interna alternativo (1) para proporcionar dicho flujo de aire a la presión p1 y a la temperatura T1;
(c) un segundo recipiente (5) ubicado en la salida del motor de combustión interna alternativo (1) y conectado al primer recipiente (4) a través de al menos un tubo de conexión (7) para equilibrar la presión entre ambos recipientes;
caracterizado por que dicha unidad también comprende al menos el siguiente equipo:
(d) un compresor centrífugo (3) unido por su eje a la turbina de flujo interno radial (2), formando el conjunto un sistema conocido como generador de turbina;
(e) una bomba de vacío (6) ubicada después del segundo recipiente (5) para mantener una presión igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1). Dicha bomba puede consistir preferentemente en una bomba de paletas accionada por un motor eléctrico con o sin un accionador de frecuencia variable para poder regular la presión p2 en el segundo recipiente (5). Preferentemente, la capacidad de dicha bomba de vacío (6) será suficiente para transferir los gases de escape del motor de combustión interna alternativo (1) de la presión p2 en la región de estancamiento del segundo recipiente (5) a la presión de la atmósfera A1. Asimismo, en un modo de realización preferido de la invención, dicha bomba de vacío (6) puede comprender adicionalmente al menos una válvula de succión para diluir los gases de escape, así como al menos un sistema de extracción de condensado.
En un modo de realización preferido de la invención, la turbina de flujo interno radial (2) consiste en una turbina de geometría variable (VGT). En general, las turbinas de geometría variable están compuestas por los mismos elementos que una turbina convencional, pero incluyen un anillo de palas móviles en el estátor, de modo que permiten modificar la relación de expansión independientemente del flujo transferido.
El primer recipiente (4) y el segundo recipiente (5) consisten preferentemente en recipientes cilíndricos, preferentemente recipientes de acero cilíndricos, y más preferentemente recipientes de acero cilíndricos con una longitud de modo que cada uno de ellos tenga al menos un volumen igual al doble de la capacidad cúbica del motor de combustión interna alternativo (1).
Específicamente, el primer recipiente (4) permite que el flujo de aire se estabilice antes de entrar en el motor de combustión interna alternativo (1) y se conecta a dicho motor de combustión interna alternativo (1) a través de un conducto de entrada diseñado para mantener las pérdidas de presión al mínimo, y preferentemente con una sección sustancialmente igual a la del primer recipiente (4). El segundo recipiente (5) también permite los gases de escape del motor de combustión interna alternativo (1) y se conecta al mismo a través de un tubo de escape, preferentemente con una sección sustancialmente igual a la del segundo recipiente (5).
En un modo de realización preferido de la invención, la unidad también puede comprender antes de la bomba de vacío (6) al menos un filtro de partículas (11), preferentemente al menos un filtro de partículas de alta eficiencia. Mediante el uso de dicho filtro de partículas (11), es posible filtrar las partículas de los gases de escape antes de que entren en la bomba de vacío (6), especialmente cuando el motor que se vaya a probar sea un motor diésel. Además, si se usa un filtro de partículas (11), los componentes consumibles que formen parte de dicho filtro de partículas (11) se reemplazarán periódicamente.
En un modo de realización adicional de la invención, la unidad puede comprender al menos un intercambiador de calor (12), preferentemente un intercambiador de calor aire-agua. Este intercambiador de calor (12) puede usar agua de al menos una torre de refrigeración para enfriar los gases de escape a la temperatura de la atmósfera A1. En un modo de realización preferido en el que la unidad comprende un filtro de partículas (11), el intercambiador de calor (12) estará situado preferentemente antes de dicho filtro de partículas (11). Preferentemente, el intercambiador de calor (12) puede comprender adicionalmente al menos un drenaje de condensado que puede estar abierto cuando haya terminado el uso de la unidad.
Los diferentes equipos de la unidad están caracterizados por que están perfectamente acoplados, obteniendo una unidad versátil, confiable y de bajo consumo energético.
Por lo tanto, esta unidad permite reproducir, con un bajo coste de energía, las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura específica sobre el nivel del mar, según lo establecido por la ISA. Estas condiciones corresponden a la temperatura y a la presión que sean más bajas que las del aire al nivel del mar (siendo dicha presión y dicha temperatura de 1013,25 hPa y 15 °C, respectivamente, de acuerdo con la ISA). A modo de ejemplo, hasta 11000 m (tropopausa) la temperatura desciende a una velocidad de 6,5 °C cada 1000 m, una temperatura de -56,5 °C y una presión de 225 hPa alcanzada a dicha altura.
Otro objetivo de la presente invención es el uso de una unidad como se describe para simular las condiciones de funcionamiento de un motor de combustión interna alternativo (1) que funcione en altura. Este motor puede consistir preferentemente en un motor de avión, así como en un motor de cualquier otro medio de transporte que funcione en altura.
Por lo tanto, un objetivo adicional de la invención es un procedimiento para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de funcionamiento de dicho motor alternativo (1), comprendiendo dicho procedimiento los siguientes pasos:
(a) expandir un flujo de aire desde un estado inicial de presión p0 y temperatura T0 a un segundo estado de presión p1 y temperatura T1, donde p0 y T0 corresponden a la presión y a la temperatura de la atmósfera A1 en la que el motor de combustión interna alternativo (1) está ubicado y donde p1 y T1 corresponden a la presión y a la temperatura del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
(b) enviar dicho flujo de aire a una presión p1 y a una temperatura T1 a al menos un primer recipiente (4) desde donde el flujo de aire se aspira por el motor de combustión interna alternativo (1);
caracterizado por que:
expandir el flujo de aire desde el estado inicial de presión p0 y temperatura T0 al segundo estado de presión p1 y temperatura T1 de acuerdo con el paso (a) se realiza en una turbina de flujo interno radial (2) conectada a un compresor centrífugo (3) que forma un conjunto conocido como generador de turbina,
y por que dicho procedimiento comprende adicionalmente los siguientes pasos:
(c) descargar los gases de escape del motor de combustión interna alternativo (1) en al menos un segundo recipiente (5), desde donde se aspira un flujo de dichos gases de escape mediante una bomba de vacío (6) para mantener una presión p2 igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
(d) descargar un flujo de aire procedente del compresor centrífugo (3) a la atmósfera A1 a través de una válvula de contrapresión (9).
El procedimiento anterior se puede usar tanto en condiciones de aire seco como en condiciones sin deshumidificación. Aunque los pasos descritos corresponden a los pasos generales del procedimiento de la invención, dicho procedimiento puede comprender pasos adicionales de acuerdo con los diferentes modos de realización de la unidad objeto de la invención. Algunos ejemplos de estos modos de realización se muestran en los dibujos adjuntos a esta descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra un modo de realización particular de la unidad objeto de la invención.
La Figura 2 muestra una unidad de acuerdo con la Figura 1, caracterizada por que adicionalmente comprende equipos de recuperación de calor.
La Figura 3 muestra un modo de realización particular adicional de la unidad, caracterizada por que adicionalmente comprende un aumento de presión antes de la bomba de vacío (6).
La Figura 4 muestra un modo de realización particular adicional de la unidad, caracterizada por que comprende una expansión y una compresión en dos etapas en dos turbocompresores y en una bomba de vacío (6) como equipo de soporte para mantener la caída de presión en la descarga del motor de combustión interna alternativo (1).
La Figura 5 muestra un modo de realización particular adicional de la unidad, caracterizado por que comprende un paso de hacer uso de la presión en el compresor centrífugo (3) para enfriar y/o secar aire en el primer recipiente (4).
La Figura 6 muestra un modo de realización particular adicional de la unidad, caracterizado por que comprende hacer uso de la presión en un compresor centrífugo (3) y por un segundo compresor centrífugo (18) para enfriar y/o secar aire en el primer recipiente (4) y en el segundo recipiente (5). Esto es posible como resultado de la expansión de dos pasos en las turbinas. La bomba de vacío (6) será necesaria para mantener la caída de presión en la descarga del motor de combustión interna alternativo (1).
Lista de referencias
Motor de combustión interna alternativo (1)
Turbina de flujo interno radial (2)
Compresor centrifugo (3)
Primer recipiente (4)
Segundo recipiente (5)
Bomba de vacío (6)
Tubo de conexión (7)
Válvula de control (8)
Válvula de contrapresión (9)
Sistema de acondicionamiento de temperatura (10)
Filtro de partículas (11)
Intercambiador de calor (12)
Segundo intercambiador de calor (13)
Válvula (14)
Tercer intercambiador de calor (15)
Diodo de flujo o válvula de retención (16)
Segunda turbina de flujo interno radial (17)
Segundo compresor centrífugo (18)
Válvula de descarga (19)
Refrigerador y/o deshumidificador (20)
Válvula de 3 vías (21)
Segundo refrigerador y/o deshumidificador (22)
Una serie de modos de realización particulares de la invención se describen a continuación por medio de un ejemplo no limitativo en orden creciente de coste y complejidad de acuerdo con los dibujos adjuntos a esta descripción. DIVULGACIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Modo de realización particular 1
En un modo de realización particular 1 de la invención, como se muestra en la Figura 1, la unidad comprende:
(a) una turbina de flujo interno radial de geometría variable (2) que comprende una válvula de control o de regulación de flujo (8), que puede ser el estátor real de la turbina de flujo interno radial (2). Un flujo de aire se expande en dicha turbina de flujo interno radial (2) desde un estado inicial de presión p0 y temperatura T0 hasta un segundo estado de presión p1 y temperatura T1, donde p0 y T0 corresponden a la presión y a la temperatura del ambiente A1 en el que se encuentra el motor de combustión interna alternativo (1) y donde p1 y T1 corresponden a la presión y a la temperatura del flujo de aire aspirado por el motor alternativo (1);
(b) un primer recipiente (4) ubicado después de la turbina de flujo interno radial (2) y en la entrada del motor de combustión interna alternativo (1) para proporcionar dicho flujo de aire a la presión p1 y a la temperatura T1. Dicho primer recipiente (4) está conectado al motor de combustión interna alternativo (1) a través de un conducto de entrada que tiene una sección sustancialmente igual a la del primer recipiente (4);
(c) un segundo recipiente (5) ubicado en la salida del motor de combustión interna alternativo (1) y conectado al mismo a través de un tubo de escape, preferentemente con una sección sustancialmente igual a la del segundo recipiente (5). Tanto el primer recipiente (4) como el segundo recipiente (5) están conectados a través de un tubo de conexión (7) con el fin de equilibrar la presión entre ambos recipientes. Además, tanto el primer recipiente (4) como el segundo recipiente (5) tienen un volumen igual al doble de la capacidad cúbica del motor de combustión interna alternativo (1);
(d) un compresor centrífugo (3) acoplado a la turbina de flujo interno radial (2) de modo que el rango útil del compresor centrífugo (3) (entre condiciones de choque y condiciones de sobretensión) coincida con el rango de rendimiento máximo de la turbina de flujo interno radial (2). Es posible regular la relación de expansión de la turbina y, por lo tanto, controlar la presión p1 en el primer recipiente (4) a través de la válvula de control (8) de la turbina de flujo interno radial (2);
(e) una bomba de vacío (6) para mantener una presión igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1).
La unidad también comprende una válvula de contrapresión (9) a través de la que el compresor centrífugo (3) descarga el flujo de aire aspirado de la atmósfera A1 de vuelta a la misma atmósfera A1. La válvula de contrapresión (9) se regula en una posición fija de modo que el rendimiento medio de la turbina de flujo interno (2) sea máximo a cualquier velocidad del motor.
La unidad comprende adicionalmente un sistema de acondicionamiento de temperatura (10) que puede cambiar la temperatura de A1 alrededor de ± 10 °C. Si es necesario calentar, dicho sistema de acondicionamiento de temperatura (10) puede consistir en una resistencia eléctrica. Si, por el contrario, es necesario enfriar, el sistema de acondicionamiento de temperatura (10) puede consistir en un equipo de refrigeración convencional con un ciclo de Rankine inverso. El sistema de acondicionamiento de temperatura (10) se usa como regulador preciso de la temperatura T1 en el primer recipiente (4), ajustando con precisión la temperatura del aire deseada después de la expansión en la turbina de flujo interno radial (2).
En este modo de realización particular de la invención, la unidad comprende además un filtro de partículas de alta eficiencia (11) antes de la bomba de vacío (6), así como un intercambiador de calor aire-agua (12).
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento realizado por la unidad del modo de realización 1. Por lo tanto, una vez que el motor de combustión interna recíproco (1) alcanza su punto de funcionamiento, el aire de la atmósfera A1 se expande en la turbina de flujo interno radial (2) hasta que la presión p1 sea la presión deseada de acuerdo con la altitud de vuelo que se vaya a simular. El logro de la expansión adecuada se garantiza mediante una selección adecuada de la turbina de flujo interno radial (2), teniendo en cuenta el flujo y la densidad del aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1). Además, dado que la turbina de flujo interno radial (2) es una turbina de geometría variable, la unidad comprende una válvula de control o de regulación de flujo (8) (en general, el estátor real de la turbina de flujo interno radial (2)). Esta válvula de control (8) permite asegurar el ajuste preciso de p1 en el primer recipiente (4), así como el control preciso de p1 mediante un controlador PID estándar que actúe sobre la válvula de control (8).
La turbina de flujo interno radial (2) extrae la energía del flujo durante la expansión del flujo y esa energía se consume por el compresor centrífugo (3) para comprimir el aire y luego disiparlo a la atmósfera A1 donde el compresor centrífugo (3) descargue el aire comprimido. La válvula de contrapresión (9) se ajusta en una apertura constante de modo que el compresor centrífugo (3) siempre funcione bajo condiciones de funcionamiento estables y en los puntos de funcionamiento de rendimiento máximo de la turbina de flujo interno radial (2). Por lo tanto, la válvula de contrapresión (9) será responsable de marcar la curva de carga resistiva contra la que funcionará el compresor centrífugo (3).
Como resultado de la expansión y de la pérdida de energía del fluido en la turbina de flujo interno radial (2) a la presión p1, la temperatura en el primer recipiente (4) caerá a una temperatura cercana a T1. El ajuste de la temperatura corriente arriba de la turbina de flujo interno radial (2) con el sistema de acondicionamiento de temperatura (10) en un rango de ± 10 °C permitirá alcanzar el valor deseado de la temperatura T1. El control preciso de la turbina de flujo interno radial (2) se hará con un PID estándar que actúe sobre el sistema de acondicionamiento de temperatura (10).
La bomba de vacío de paletas (6) garantiza la caída deseada de la presión (p2) en el segundo recipiente (5). Por ejemplo, el accionamiento de frecuencia variable del motor eléctrico que acciona la bomba de vacío (6) garantiza el control de p2. Un PID estándar que actúa en el accionador de frecuencia variable regula el ajuste preciso de p2. Los gases de escape succionados por la bomba de vacío (6) se enfrían previamente en el intercambiador de calor (12) y las partículas de estos gases se retienen en el filtro de partículas (11) para garantizar un bajo consumo eléctrico y una mayor fiabilidad de la bomba de vacío (6). La bomba de vacío (6) puede consistir en un equipo comercial.
Por otro lado, el tubo o tubos de conexión (7) actúan como puertos de equilibrio de presión, garantizando igual presión en el primer recipiente (4) (p1) y en el segundo recipiente (5) (p2). Por lo tanto, permiten simular condiciones de vuelo de ISA iguales tanto en la entrada como en el escape, y facilitan el control de la presión p1 y p2. Si la bomba de vacío (6) succiona más flujo del que transfiere el motor de combustión interna alternativo (1), la bomba de vacío (6) podría funcionar sin un accionador de frecuencia, ya que el exceso de flujo pasaría a través del tubo o tubos de conexión (7) y la presión p2 aún sería igual a p1.
Modo de realización 2 particular
De acuerdo con la Figura 2, este segundo modo de realización se caracteriza por que adicionalmente comprende el equipo de la unidad representada en la Figura 1, un segundo intercambiador de calor aire-aire (13) para calentar el flujo de aire en la entrada de la turbina de flujo interno radial (2) con el flujo de aire en la salida del compresor centrífugo (3) y reducir la necesidad de energía eléctrica si se necesita calentar con un sistema de acondicionamiento de temperatura (10) que consista en una resistencia.
Este modo de realización particular de la invención también puede comprender una válvula (14) para desviar el segundo intercambiador de calor aire-aire (13) y evitar el calentamiento del flujo de aire en la entrada de la turbina de flujo interno (2) si se necesita enfriar con el sistema de acondicionamiento de temperatura (10). En cualquier caso, el sistema de acondicionamiento de temperatura (10) será responsable de realizar el ajuste fino de la temperatura T1.
Otro objetivo de esta invención es un procedimiento llevado a cabo por la unidad del modo de realización 2. Además de lo que se describe para el funcionamiento del modo de realización 1, esta unidad del modo de realización 2 funciona como sigue:
Cuando el aire corriente arriba de la turbina de flujo interno radial (2) se deba calentar para alcanzar la temperatura deseada T1, se podría usar el aire caliente que salga del compresor centrífugo (3). Para ello, el calor del aire proporcionado por el compresor centrífugo (3) se transmitirá al aire aspirado por la turbina de flujo interno radial (2) en el segundo intercambiador de calor (13). En este modo de funcionamiento, la válvula (14) está cerrada y la válvula de contrapresión (9) está abierta en sus condiciones de referencia definidas a priori (como en el modo de realización 1, estas condiciones son aquellas en las que el compresor centrífugo (3) trabaja cerca del rendimiento máximo de la turbina de flujo interno radial (2) en las condiciones de funcionamiento establecidas).
Cuando el aire corriente arriba de la turbina de flujo interno radial (2) deba enfriarse para alcanzar la temperatura deseada T1, no se usará el segundo intercambiador de calor aire-aire (13). Para ello, la válvula de contrapresión (9) se cerrará y la válvula (14) se abrirá hasta alcanzar las mismas condiciones que la válvula de contrapresión (9) tenía en el modo de funcionamiento de la unidad 1.
Modo de realización particular 3
Como se muestra en la Figura 3, en este modo de realización particular, la unidad puede comprender el compresor centrífugo (3) ubicado después del segundo recipiente (5). Este compresor centrífugo (3) aspira los gases de escape procedentes del segundo recipiente (5) y aumenta la presión de los gases en la entrada de la bomba de vacío (6), con el consiguiente ahorro de energía para dicha bomba de vacío (6). Sin embargo, la presión p2 todavía puede regularse mediante el accionamiento de frecuencia variable del motor eléctrico de la bomba de vacío (6).
Como resultado de lo anterior, este modo de realización particular de la invención no comprende la válvula de contrapresión (9) ya que está obsoleta.
La unidad también comprende un tercer intercambiador de calor aire-agua (15) que enfría los gases de escape a la temperatura de la atmósfera A1 en la entrada del compresor centrífugo (3).
La unidad comprende adicionalmente un diodo de flujo o válvula de retención (16), que en este modo de realización 3 particular sirve como derivación del compresor centrífugo (3). Este diodo de flujo o válvula de retención (16) puede abrirse si la presión corriente arriba del compresor centrífugo (3) es mayor que la presión corriente abajo del compresor centrífugo (3).
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento llevado a cabo por la unidad del modo de realización 3. Además de lo que se describe en el modo de realización 1, esta unidad funciona como sigue:
En primer lugar, el compresor que absorbe la energía extraída del aire por la turbina de flujo interno radial (2) no disipa esta energía al transferir aire de la atmósfera A1. En este modo de realización, el compresor centrífugo (3) transfiere los gases de combustión desde el segundo recipiente (5) a la entrada de la bomba de vacío (6). Por lo tanto, ayuda a que la bomba de vacío (6) funcione y reduce el consumo eléctrico de la misma.
El tercer intercambiador de calor aire-agua (15) enfría los gases de combustión succionados del segundo recipiente (5) antes de entrar en el compresor centrífugo (3) para aumentar la densidad del flujo en la entrada del compresor, mejorando su eficiencia y reduciendo el riesgo de sobretensión del compresor.
La bomba de vacío (6) continúa regulando la presión p2 en el segundo recipiente (5) con un PID estándar. El intercambiador de calor (12) enfría los gases de escape en la salida del compresor centrífugo (3) antes de que entren en la bomba de vacío (6).
Las condiciones de funcionamiento del compresor centrífugo (3) se establecerán en la unidad del modo de realización 3 por el flujo transferido por la bomba de vacío (6) y por la velocidad del motor del generador de turbina. La velocidad del motor del generador de turbina es una consecuencia del equilibrio de energía entre la turbina de flujo interno (2) y el compresor centrífugo (3). Como resultado, a veces puede no haber suficiente velocidad del motor y la presión corriente abajo del compresor centrífugo (3) puede ser igual o menor que la del segundo recipiente (5). En este caso, el diodo de flujo o la válvula de retención (16) se abrirán y actuarán como una derivación para parte del flujo de los gases de escape hasta que la presión de salida del compresor sea igual a la presión objetivo p2. Dado que el diodo de flujo o la válvula de retención (16) solo se abre cuando la presión corriente abajo del compresor centrífugo (3) es menor que la presión corriente arriba, esta válvula es un diodo o "válvula de retención" que solo permite que el flujo pase de una a otra dirección.
Modo de realización particular 4
La unidad objeto de la presente invención en el modo de realización 4 se representa en la Figura 4. Este modo de realización 4 comprende además o de forma alternativa al equipo de la unidad del modo de realización 3 el siguiente equipo:
Uno o varios generadores de turbina (entendiendo un generador de turbina como un conjunto de una turbina de flujo interno radial y un compresor centrífugo) que funcionan en serie con el generador de turbina de la unidad del modo de realización 3, que estaba compuesto por la turbina de flujo interno radial de geometría variable (2) y el compresor centrífugo (3).
En el modo de realización 4, la segunda turbina de flujo interno radial (17) no necesita ser una turbina de geometría variable; podría ser una turbina de geometría fija, tal como en el caso representado en la Figura 4. La Figura 4 muestra solamente un generador de turbina adicional en serie con el del modo de realización 3. El nuevo generador de turbina está compuesto por la segunda turbina de flujo interno radial (17) y el segundo compresor centrífugo (18). Dicha segunda turbina de flujo interno radial (17) y dicho segundo compresor centrífugo (18) tienen preferentemente un tamaño más pequeño que el de la turbina de flujo interno radial (2) y el del compresor centrífugo (3) debido a que el flujo en la segunda turbina de flujo interno radial (17) y en el segundo compresor centrífugo (18) es más densa que en la primera turbina de flujo interno radial respectiva y el compresor centrífugo.
El tamaño de la segunda turbina de flujo interno radial (17) y del segundo compresor centrífugo (18) se selecciona de modo que, por un lado, la sobretensión de presión total entre la atmósfera A1 y el primer recipiente (4) se subdivida en partes preferentemente iguales entre la segunda turbina de flujo interno radial (17) y la turbina de flujo interno radial (2); y, por otro lado, la sobretensión de presión total entre la atmósfera A1 y el segundo recipiente (5) se subdivida en partes preferentemente iguales entre el segundo compresor centrífugo (18) y el compresor centrífugo (3). La turbina de flujo interno radial (2), la segunda turbina de flujo interno radial (17), el compresor centrífugo (3) y el segundo compresor centrífugo (18) pueden trabajar con sobretensiones de presión y velocidades del motor que estén dentro de sus áreas de funcionamiento de máximo rendimiento. Por lo tanto, aunque la unidad puede ser más costosa, es posible maximizar el rendimiento de la misma como resultado de minimizar el consumo de energía de la bomba de vacío (6), que constituye el consumo primario de la unidad.
La segunda turbina de flujo interno radial (17) puede estar provista adicionalmente con una válvula de descarga (19), que actúa como una derivación de dicha segunda turbina de flujo interno radial (17). Esta válvula de descarga (19), junto con el mecanismo de geometría variable de la primera turbina de flujo interno o de la válvula de control (8), puede ser responsable de regular la presión p1 en el primer recipiente (4) basándose en la derivación de flujo en la segunda turbina de flujo interno radial (17), y por lo tanto para regular la expansión del flujo corriente abajo de la segunda turbina de flujo interno radial (17).
El intercambiador de calor aire-agua (12) se puede ubicar en una posición corriente abajo del compresor centrífugo (3) pero corriente arriba del segundo compresor centrífugo (18) y del filtro de partículas (11), respectivamente. Por lo tanto, la bomba de vacío (6) y el compresor centrífugo (3) funcionan en paralelo y el intercambiador de calor (12) enfría los gases de escape succionados por ambas piezas del equipo.
La unidad comprende adicionalmente una válvula de contrapresión (9) que tiene las mismas características y función que la descrita en el modo de realización 1.
Otro objetivo de esta invención es un procedimiento llevado a cabo por la unidad del modo de realización 4. Esta unidad tiene el coste de instalación más alto y el consumo menor de energía de funcionamiento ya que los compresores ayudan a la bomba de vacío (6) en un mayor rango de presiones como resultado de las sobretensiones de presión totales subdivididas entre varias piezas de equipos. Además de lo que se describe para el funcionamiento de la unidad del modo de realización 3, esta unidad funciona como sigue:
Como se muestra en la Figura 4, solo un generador de turbina adicional se ha representado en serie con el del modo de realización 3. El nuevo generador de turbina está compuesto por la segunda turbina de flujo interno (17) y el segundo compresor centrífugo (18). La expansión máxima se logra cuando la válvula de descarga (19) está completamente cerrada y la válvula de control (8) está en la posición más cerrada posible (que nunca está completamente cerrada en una turbina de geometría variable).
Después de este punto, la relación de expansión se reduce primero abriendo la válvula de control (8) a su apertura máxima y luego abriendo la válvula de contrapresión (9) a su apertura máxima. Por lo tanto, el control se realizará con 2 PID estándar que funcionen secuencialmente para regular la presión p1 en el primer recipiente (4). Cuando se reduzca la expansión entre A1 y el primer recipiente (4), primero funcionará el PID que actúe sobre la válvula de control (8), cerrándolo hasta alcanzar su límite de actuación, y luego funcionará el PID que actúe sobre la válvula de descarga (19). Cuando la expansión aumente entre A1 y el primer recipiente (4), se producirá lo contrario, primero funcionará el PID que actúe sobre la válvula de descarga (19), cerrándolo hasta alcanzar su límite de actuación, y luego funcionará el PID que actúe sobre la válvula de control (8).
El compresor centrífugo (3) funciona de la misma manera que en el modo de realización 3, limitándose su funcionamiento por el diodo de flujo o la válvula de retención (16). El funcionamiento del compresor centrífugo (3) estará regulado por la posición de la válvula de contrapresión (9) que garantizará el funcionamiento en las áreas de buen rendimiento de la segunda turbina de flujo interno (17) como en la unidad del modo de realización 1.
La bomba de vacío de paletas (6) funcionará en paralelo con el segundo compresor centrífugo (18) y el flujo que el segundo compresor centrífugo (18) no puede transferir por la bomba de vacío (6). El intercambiador de calor (12) servirá para enfriar los gases de escape transferidos por ambas máquinas, es decir, la bomba de vacío (6) y el segundo compresor centrífugo (18).
Modo de realización 5 particular
La unidad objeto de la presente invención en el modo de realización 5 se representa en la Figura 5. Además de lo que se ha divulgado en el modo de realización 1, comprende un sistema de comunicación entre la descarga del compresor centrífugo (3) y la entrada de la turbina de flujo interno radial (2) a través del siguiente equipo y de las modificaciones:
Un refrigerador y/o deshumidificador (20) para enfriar el flujo de aire procedente del compresor centrífugo (3) antes de entrar en la turbina de flujo interno radial (2); y
Dos válvulas de tres vías (21) que se encargan de desconectar la descarga del compresor centrífugo (3) desde la aspiración de la turbina de flujo interno radial (2), así como de enviar ambas entradas a la atmósfera A1 cuando se realice dicha desconexión. Cuando se desee la conexión entre el compresor centrífugo (3) y la turbina de flujo interno radial (2), el funcionamiento de las válvulas de tres vías (21) será a la inversa.
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento llevado a cabo por la unidad del modo de realización 5.
De acuerdo con este modo de realización, para reducir la necesidad de enfriar o condensar la humedad corriente arriba de la turbina de flujo interno radial (2), el aire comprimido por el compresor centrífugo (3) se envía a la turbina de flujo interno radial (2) a través de un refrigerador y/o deshumidificador (20).
Cuando la relación de compresión del compresor centrífugo (3) o su punto de funcionamiento no sea adecuado para cumplir con la tarea de funcionamiento de la unidad de este modo de realización 5 o para garantizar el funcionamiento estable del compresor centrífugo (3), las válvulas de tres vías (21) luego se abrirán para permitir la descarga del aire del compresor centrífugo (3) a la atmósfera A1 y la aspiración del aire de la turbina de flujo interno radial (2) desde la atmósfera A1, y a su vez (ya que son válvulas de tres vías) cerrando la comunicación entre el compresor centrífugo (3) y la turbina de flujo interno radial (2).
Modo de realización 6 particular
La unidad objeto de la presente invención en el modo de realización 6 se representa en la Figura 6. Además de lo que se ha divulgado en el modo de realización 5, esta unidad consiste en compresión y expansión en dos o más pasos en las turbomáquinas (en la Figura 6 solo se han representado dos pasos por simplicidad) como resultado del siguiente equipo y las modificaciones:
Un segundo refrigerador o deshumidificador (22) para enfriar el aire procedente del segundo compresor centrífugo (18) antes de entrar en la segunda turbina de flujo interno radial (17).
Dicha unidad también comprende dos válvulas de tres vías (21) que son responsables de desconectar la descarga del segundo compresor centrífugo (18) de la aspiración de la segunda turbina de flujo interno (17), así como de enviar ambas entradas a la atmósfera A1 cuando se realice dicha desconexión. Cuando se desee la conexión entre el segundo compresor centrífugo (18) y la segunda turbina de flujo interno (17), el funcionamiento de las válvulas de tres vías (21) será a la inversa.
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento llevado a cabo por la unidad del modo de realización 6.
Además de lo que se ha descrito para el funcionamiento del modo de realización 5, la unidad de este modo de realización 6 funciona comprimiendo y expandiendo las turbinas y compresores en dos o más pasos (solo dos pasos se han representado en la Figura 6) como sigue:
Para reducir la necesidad de enfriar o condensar la humedad corriente arriba de la turbina de flujo interno radial (2) y de la segunda turbina de flujo interno radial (17), el aire se expande en dos pasos en estas turbinas, después de haberse comprimido previamente en dos pasos en el compresor centrífugo (3) y en el segundo compresor centrífugo (18), y enfriado en los refrigeradores/deshumidificadores (20) y (22) entre los pasos de compresión.
Cuando la relación de compresión del compresor centrífugo (3) y del segundo compresor centrífugo (18) o el punto de funcionamiento del mismo no sean adecuados para cumplir con la tarea de funcionamiento de la unidad de este modo de realización 6 o para garantizar el funcionamiento estable del compresor centrífugo (3) y del segundo compresor centrífugo (18), las válvulas de tres vías (21) se abrirán para permitir la descarga del aire del segundo compresor centrífugo (18) a la atmósfera A1 y la aspiración del aire de la segunda turbina de flujo interno (17) de la atmósfera A1, y a su vez (ya que son válvulas de 3 vías) el cierre de la comunicación entre el segundo compresor centrífugo (18) y la segunda turbina de flujo interno (17).
Solo se ha representado un generador de turbina adicional en la Figura 6 en serie con el del modo de realización 5. El nuevo generador de turbina está compuesto por la segunda turbina de flujo interno radial (17) y el segundo compresor centrífugo (18). La expansión máxima se logra cuando la válvula de descarga (19) está completamente cerrada y la válvula de control (8) está en la posición más cerrada posible (que nunca está completamente cerrada en una turbina de geometría variable). Después de este punto, la relación de expansión se reduce primero abriendo la válvula de control (8) a su apertura máxima y luego abriendo la válvula de descarga (19) a su apertura máxima. Por lo tanto, el control se realizará con 2 PID estándar que funcionen secuencialmente para regular la presión p1 en el primer recipiente (4). Cuando se reduce la expansión entre la atmósfera A1 y el primer recipiente (4), funcionará el primer PID que actúe sobre la válvula de control (8), cerrándolo hasta alcanzar su límite de actuación, y luego funcionará el PID que actúe sobre la válvula de escape (19). Cuando la expansión aumenta entre la atmósfera A1 y el primer recipiente (4), tendrá lugar lo contrario, primero funcionará el PID que actúe sobre la válvula de descarga (19), y luego funcionará el PID que actúe sobre la válvula de control (8).

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de funcionamiento de dicho motor de combustión interna alternativo (1), comprendiendo dicha unidad:
(a) una turbina de flujo interno radial (2) para expandir un flujo de aire desde un estado inicial de presión p0 y temperatura T0 a un segundo estado de presión p1 y temperatura T1, donde p0 y T0 corresponden a la presión y a la temperatura de la atmósfera A1 en la que el motor de combustión interna alternativo (1) está ubicado y donde p1 y T1 corresponden a la presión y a la temperatura del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
(b) un primer recipiente (4) ubicado después de la turbina de flujo interno radial (2) y en la entrada del motor de combustión interna alternativo (1) para proporcionar dicho flujo de aire al mismo a una presión p1 y a una temperatura T1;
(c) un segundo recipiente (5) ubicado en la salida del motor de combustión interna alternativo (1) y conectado al primer recipiente (4) a través de al menos un tubo de conexión (7) para equilibrar la presión entre ambos recipientes; caracterizada por que dicha unidad también comprende al menos el siguiente equipo:
(d) un compresor centrífugo (3) unido por su eje a la turbina de flujo interno radial (2), formando el conjunto un sistema conocido como generador de turbina;
(e) una bomba de vacío (6) ubicada después del segundo recipiente (5) para mantener una presión igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1).
2. Unidad de acuerdo con la reivindicación 1, donde el primer recipiente (4) está conectado al motor de combustión interna alternativo (1) a través de un conducto de entrada que tiene una sección igual a la del primer recipiente (4) y donde el segundo recipiente (5) está conectado al motor de combustión interna alternativo (1) a través de un tubo de escape que tiene una sección igual a la del segundo recipiente (5).
3. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que también comprende:
(a) al menos un filtro de partículas (11) antes de la bomba de vacío (6)
(b) al menos un intercambiador de calor (12) ubicado antes de la bomba de vacío (6), consistiendo dicho intercambiador de calor preferentemente en un intercambiador de calor aire-agua que comprende adicionalmente al menos un sistema de drenaje de condensado,
(c) al menos una válvula de control (8) para controlar la presión p1 en el primer recipiente (4),
(d) al menos una válvula de contrapresión (9) ubicada después del compresor centrífugo (3),
(e) al menos un sistema de acondicionamiento de temperatura (10) ubicado antes de la turbina de flujo interno radial (2), donde dicho sistema de acondicionamiento de temperatura (10) puede cambiar la temperatura de la atmósfera A1 alrededor de ± 10 °C.
4. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende adicionalmente al menos un segundo intercambiador de calor (13) situado antes de la turbina de flujo interno radial (2) y que está conectado al compresor centrífugo (3) para calentar el flujo de aire en la entrada de la turbina de flujo interno radial (2) con el flujo de aire en la salida del compresor centrífugo (3).
5. Unidad de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por que comprende adicionalmente al menos una válvula (14) para desviar el segundo intercambiador de calor (13).
6. Unidad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el compresor centrífugo (3) está ubicado en la salida del segundo recipiente (5) antes de la entrada de la bomba de vacío (6).
7. Unidad de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que comprende adicionalmente:
(a) un tercer intercambiador de calor (15) que enfría los gases de escape del motor de combustión interna alternativo (1) a la temperatura de la atmósfera A1 antes de que entren en el compresor centrífugo (3), (b) un diodo de flujo o válvula de retención (16) ubicada antes del compresor centrífugo (3).
8. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizada por que comprende adicionalmente al menos una segunda turbina de flujo interno radial (17) y al menos un segundo compresor centrífugo (18) que funciona en serie con la turbina de flujo interno radial (2) y el compresor centrífugo (3).
9. Unidad de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha segunda turbina de flujo interno radial (17) y dicho segundo compresor centrífugo (18) tienen un tamaño más pequeño que el de la turbina de flujo interno radial (2) y el del compresor centrífugo (3).
10. La unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, donde la segunda turbina de flujo interno radial (17) comprende además al menos una válvula de descarga (19).
11. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada por que comprende al menos un intercambiador de calor (12) ubicado en una posición corriente abajo del compresor centrífugo (3), pero corriente arriba del segundo compresor centrífugo (18) y del filtro de partículas (11).
12. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que comprende adicionalmente al menos un refrigerador y/o deshumidificador (20) para enfriar el flujo de aire procedente del compresor centrífugo (3) antes de entrar en la turbina de flujo interno radial (2).
13. Unidad de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada por que comprende adicionalmente dos válvulas de tres vías (21) que son responsables de desconectar la descarga del compresor centrífugo (3) de la aspiración de la turbina de flujo interno radial (2).
14. Unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizada por que comprende al menos un segundo refrigerador o deshumidificador (22) para enfriar el aire procedente del segundo compresor centrífugo (18) antes de entrar en la segunda turbina de flujo interno radial (17).
15. Uso de una unidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de funcionamiento de dicho motor de combustión interna alternativo (1).
16. Un procedimiento para simular las condiciones de presión y temperatura de un flujo de aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo (1) a una altura sobre el nivel del mar correspondiente a la altura de funcionamiento de dicho motor alternativo (1), comprendiendo dicho procedimiento los siguientes pasos: a) expandir un flujo de aire desde un estado inicial de presión p0 y temperatura T0 a un segundo estado de presión p1 y temperatura T1, donde p0 y T0 corresponden a la presión y a la temperatura de la atmósfera A1 en la que se ubica el motor de combustión interna alternativo (1) y donde p1 y T1 corresponden a la presión y a la temperatura del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
b) enviar dicho flujo de aire a una presión p1 y a una temperatura T1 a al menos un primer recipiente (4) desde donde el flujo de aire se aspira por el motor de combustión interna alternativo (1); caracterizado por que:
expandir el flujo de aire desde el estado inicial de presión p0 y temperatura T0 al segundo estado de presión p1 y temperatura T1 de acuerdo con el paso (a) se realiza en una turbina de flujo interno radial (2) conectada a un compresor centrífugo (3) que forma un conjunto conocido como generador de turbina,
y por que dicho procedimiento comprende adicionalmente los siguientes pasos:
c) descargar los gases de escape del motor de combustión interna alternativo (1) en al menos un segundo recipiente (5), desde donde se succiona un flujo de dichos gases de escape por medio de una bomba de vacío (6) para mantener una presión p2 igual a la presión del flujo de aire aspirado por el motor de combustión interna alternativo (1);
d) descargar un flujo de aire procedente del compresor centrífugo (3) a la atmósfera A1 a través de una válvula de contrapresión (9).
17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que comprende adicionalmente los siguientes pasos:
(a) controlar la presión en el primer recipiente (4) y en el segundo recipiente (5), por medio del uso de al menos una válvula de control (8) y por medio del uso de un accionador de frecuencia del motor eléctrico que acciona la bomba de vacío (6),
(b) controlar la temperatura T1 en el primer recipiente (4) por medio del uso de al menos un sistema de acondicionamiento de temperatura (10),
(c) los gases de escape succionados por la bomba de vacío (6) se enfrían previamente en al menos un intercambiador de calor (12) y donde las partículas de dichos gases de escape se retienen en al menos un filtro de partículas (11).
18. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 17, caracterizado por que comprende adicionalmente calentar el flujo de aire en la entrada de la turbina de flujo interno radial (2) con el flujo de aire procedente de la salida del compresor centrífugo (3) por medio del uso de al menos un segundo intercambiador de calor (13).
19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que comprende:
(a) aumentar la presión de los gases de escape procedentes del segundo recipiente (5) por medio del uso de al menos un compresor centrífugo (3) y antes de que entren en la bomba de vacío (6),
(b) enfriar la temperatura de los gases de combustión procedentes del segundo recipiente (5) antes de que entren en el compresor centrífugo (3) por medio del uso de un tercer intercambiador de calor (15),
(c) enfriar los gases de escape en la salida del compresor centrífugo (3) antes de que entren en la bomba de vacío (6) por medio del uso de al menos un intercambiador de calor (12),
(d) controlar la presión en la salida del compresor centrífugo (3) por medio del uso de al menos un diodo de flujo o válvula de retención (16).
20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que comprende al menos una segunda turbina de flujo interno radial (17) y al menos un segundo compresor centrífugo (18) que funciona en serie con respecto a la turbina de flujo interno radial (2) y al compresor centrífugo (3).
21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por que:
(a) comprende adicionalmente controlar la presión p1 en el primer recipiente (4) por medio de la derivación del flujo de aire alimentado a la segunda turbina de flujo interno radial (17) a través de al menos una válvula de descarga (19), así como por medio del uso de al menos un sistema de acondicionamiento de temperatura (10),
(b) la bomba de vacío (6) funciona en paralelo con respecto al segundo compresor centrífugo (18),
(c) y comprende enfriar los gases de escape en al menos un intercambiador de calor (12) antes de que entren en la bomba de vacío (6) y/o en el segundo compresor centrífugo (18).
22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, donde el aire comprimido por el compresor centrífugo (3) se envía a la turbina de flujo interno radial (2) a través de un refrigerador y/o deshumidificador (20).
23. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado por que comprende expandir el flujo de aire en la turbina de flujo interno radial (2) y en una segunda turbina de flujo interno radial (17) después de haberse comprimido previamente en el compresor centrífugo (3) y en el segundo compresor centrífugo (18), y enfriado entre los pasos de compresión en el enfriador y/o deshumidificador (20) y en el segundo enfriador y/o deshumidificador (22).
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