MX2008002478A - Generador termico con material magnetocalorico - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un generador térmico no contaminante que tiene una muy buena eficiencia de energía y un diseño sensible y económico, un bajo consumo de energía, siendo a la vez escalable, versátil y modular. En este generador térmico (1) los elementos térmicos (3) que están hechos de material magneto calórico, comprenden cada cual dos diferentes circuitos colectores (31, 32), en que un circuito colector caliente (31) estáconectado a un circuito de fluido de transferencia de calor, caliente (51) y un circuito conector frío (32) que se conectan a un circuito de fluido de transferencia de calor, frío (52). El fluido de transferencia de calor se pone en movimiento alternado ya sea en uno o bien en el otro circuito colector (31, 32) según que los elementos térmicos (3) están sujetos o no al campo magnético generado por los imanes (40) que giran alrededor de un eje central (B) con relación a los elementos térmicos (3). Los circuitos de fluido de transferencia de calor (51, 52) están integrados, en parte, en una placa (2) que soporta a los elementos térmicos (3) y se unen a los circuitos externos en los cuales comprenden intercambiadores de calor (55, 56) que aprovecha las calorías asícomo las calorías negativas generadas por los elementos térmicos (3). Las aplicaciones de la invención incluyen:el calentamiento, el templado el acondicionamiento de aire asícomo la refrigeración en cualquier instalación industrial y dentro de cualquier aplicación doméstica.

Description

GENERADOR TÉRMICO CON MATERIAL MAGNETOCALÓRICO Campo Técnico : La presente invención se refiere a un generador térmico de material magnetocalórico que lleva por lo menos un soporte fijo que sostiene por lo menos dos elementos térmicos ele material magnetocalórico, elementos magnéticos móviles con relación a los citados elementos térmicos a fin de someterlos a una variación de campo magnético para hacer variar su temperatura, asi como elementos recuperados de calorías y de frigorías emitidas por dichos elementos térmicos que llevan por lo menos dos circuitos de fluido de caloportador , un circuito denominado "caliente" y otro circuito llamado "frío", estando acoplado cada circuito a por lo menos un intercambiador de calor y con elementos de conmutación para situar dentro de ese circuito, el elemento térmico correspondiente . Técnica anterior: Los generadores térmicos de material magnetocalórico utilizan las propiedades magnetocalóricas de ciertos materiales, como el gadolinio o ciertas aleaciones que presentan la particularidad de calentarse bajo el aspecto de un campo magnético y, en enfriarse a una temperatura inferior a su temperatura inicial, después de la desaparición del campo magnético o posteriormente a una disminución de tal campo magnético. Este efecto magnetocalórico se produce en la cercanía del punto de Curie del material. Esta nueva generación de generaciones térmicas presenta la ventaja de ofrecer una solución muy ecológica ya que no contamina. De todas maneras, para ser económicamente rentable y proporcionar un buen rendimiento energético, es primordial la concepción de tales generadores y de sus elementos de recuperación de calorías y de las frigorías emitidas por estos materiales. La publicación WO-A-03/050456 presenta un primer ejemplo en el cual el generador térmico de material magnetocalórico lleva un recinto anular monobloque se delimita doce compartimientos separados por juntas y que reciben cada cual el gadolinio en forma porosa. Cada compartimiento está dotado con cuatro orificios, de los cuales uno es un orificio de entrada y el otro un orificio de salida, que se unen a un circuito caliente, en tanto que el otro orificio de entrada y el orificio de salida se acopla a un circuito frío. Los dos imanes permanentes son animados con un movimiento de rotación continuo de manera que van barriendo sobre los diferentes compartimientos sometiéndolos sucesivamente a un campo magnético diferente. Las calorías y las frigorías emitidas por el gadolinio de los diversos compartimientos son guiadas hacia los intercambiadores de calor o los circuitos caliente y frío, en que circulan un fluido caloportador , y a que se unen sucesivamente por medio ele juntas giratorias, cuya rotación queda sincronizada con aquella de los imanes. Los imperativos vinculados con esta rotación sincronizada dificultan el aspecto técnico de este dispositivo y por lo tanto él mismo será difícil o costoso de realizar. Además su principio de funcionamiento hace muy limitadas sus perspectivas de evolución técnica. Además puede decirse que es compleja y costosa su construcción tomando en cuenta los diferentes conductos, uniones y compuertas que son necesarios para realizar los circuitos caliente y frío. Por otra parte, sigue siendo insuficiente el rendimiento energético de tal generador, lo cual limita considerablemente sus aplicaciones. En efecto, el fluido caloportador que circula a través de los poros del material magnetocalórico es igual tanto para el circuito frío o como para el circuito caliente, o solamente es invertido su sentido de circulación, y por consiguiente surge una inercia térmica muy castigadora. La publicación francesa FR-A-2 861 454 presenta un segundo ejemplo en que son atravesados los elementos térmicos por un canal situado en la cercanía del material magnetocalórico y que comunica con el circuito de fluido caloportador a través de una platina o placa en la cual quedan montados. Esta placa lleva canales que definen los circuitos caliente y frío en que circula el fluido caloportador y a que se une directamente el canal de los elementos térmicos, sin conducto y unión intermediaria. Este tipo de construcción tiene la ventaja de reducir claramente el costo de fabricación de tal generador y ofrecer una gran flexibilidad en cuanto a las configuraciones. No obstante se tropieza con inconvenientes vinculados con el fluido caloportador único, que circula en los elementos térmicos tanto para el circuito frío como para el circuito caliente. Esta solución presenta por lo tanto un suficiente rendimiento calórico . Exposición del invento: La presente invención tiene por objeto remediar estos inconvenientes y propone un generador térmico no contaminante que tiene un muy buen rendimiento energético, una concepción sencilla y económica, es un consumador reducido de energía, y a la vez es de carácter evolutivo, flexible y modular y además puede utilizarse tanto en las instalaciones industriales a gran escala como para aplicaciones domésticas. Con este propósito se refiere la invención a un generador térmico del género indicado en el preámbulo y que se caracteriza porque cada elemento térmico lleva pasajes para el fluido (35) que forman como mínimo dos circuitos colectores diferentes, es decir un circuito colector llamado "caliente", en que circula el fluido caloportador del circuito caliente que debe recolectar las calorías emitidas por el elemento térmico sometido al campo magnético, y un circuito colector llamado "frío", en donde circula el fluido caloportador del circuito frío que luego colecciona las frigorias emitidas por el citado elemento térmico no sometido al campo magnético. Estos fluido caloportadores se ponen en un movimiento en un sistema alternado en uno u otro circuito colector según que el elemento térmico esté o no sometido al campo magnético para emitir calorías o frigorias, respectivamente . Los elementos térmicos se realizan al menos en parte y un material magnetocalórico que se presentan como mínimo en una forma seleccionada del grupo que consta de un bloque macizo, un apilamiento de bloques macizos, de placas macizas, ensamblado de partículas, un bloque poroso, un apilamiento de bloques porosos o de placas porosas o también una combinación de estas configuraciones. Los circuitos colectores se forman de preferencia, cada cual, de una multitud de pasaje de fluido, repartidos por el espesor de los elementos térmicos para ofrecer una gran superficie de intercambio de calor, teniendo estos pasajes de fluido un tamaño reducido, es decir están comprendidos entre 0.01 mm y 5 mm y de preferencia son iguales a 0.15 mm, así sirven para crear un escurrimiento principalmente laminar del fluido caloportador a través de los elementos térmicos. Los' pasajes del fluido de ambos circuitos colectores de cada elemento térmico pueden tener orientaciones paralelas o diferentes y por ejemplo perpendiculares. Se definen por lo menos por una forma seleccionada dentro del grupo que consta de perforaciones, ranuras, hendeduras, intersticios, o también una combinación de estas formas, mismas que se pueden obtener mediante el maquinado, grabado químicos, de tipo iónico o mecánico, moldeo, un sistema intercalado entre bloques o placas o con un espacio entre las partículas. En la forma de realización preferida del invento, el soporte fijo lleva por lo menos una placa provista de por lo menos dos aberturas que delimitan cavidades para recibir en las mismas los elementos térmicos y por lo menos dos series de canales que forman una parte de los circuitos de fluido caloportador caliente y frío y que desembocan en cada cavidad mediante un orificio de entrada y un orificio de salida, los cuales son aptos para comunicar con los pasajes de fluido que corresponden a los elementos térmicos, es decir dos orificios de entrada y dos orificios de salida por cavidad . Los canales pueden estar formados por ranuras repartidas en una u otra de dos caras o bien sobre las dos caras de la placa, en tanto que la cara o las caras quedan recubiertas por una gualdera o brida que está practicada en forma adecuada para obturar y cerrar herméticamente estos canales.

Los elementos térmicos y las cavidades, en forma ventajosa, posee formas de un sistema de encajamiento complementario, y las mismas literalmente pueden tener una configuración paralelepipédica , en que cada lado de la cavidad lleva un orificio de entrada o un orificio de salida de uno de los circuitos del fluido caloportador caliente y frío en tanto que cada lado del elemento térmico lleva una entrada o una salida en uno de sus circuitos colectores. En la forma de realización preferida, un cierto juego, comprendido 0.05 mm y 15 mm y de preferencia equivalente a 1 mm, se practica en cada lado entre la cavidad y el elemento térmico para formar una cámara de reparto del fluido caloportador que se extienden sobre el espesor del elemento térmico, con un órgano de estanqueidad dispuesto en cada ángulo de la cavidad. Este generador térmico lleva ventajosamente una cantidad par de elementos térmicos repartidos claramente en un circulo alrededor de un eje central del soporte y los elementos magnéticos están acoplados preferiblemente a elementos de arrastre en rotación alrededor de este eje central . Estos elementos magnéticos pueden llevar una cantidad de imanes correspondiente al número de elementos térmicos, quedando reunidos estos imanes por pareja y dispuestos a ambos lados de los elementos térmicos para someter al campo magnético un elemento térmico entre dos. En la forma de realización preferida, queda dispuestos los elementos térmicos entre ellos de manera adyacente de manera que los pares de imanes pasen de una serie de elementos térmicos a la otra sin ruptura del campo magnético. Los elementos de recuperación de las calorías y de las frigorías pueden llevar elementos de puesta en circulación forzada del fluido caloportador previstos en uno de los circuitos del fluido caloportador o en los dos. En el primer caso, los dos circuitos de fluido caloportador caliente conectan la salida de un intercambiador de calor frío a la entrada de un intercambiador caliente y el circuito de fluido caloportador frío que une la salida del intercambiador de calor caliente a la entrada del intercambiador de calor frío. En el segundo caso, los dos circuitos de fluido caloportador caliente y frío son independientes y forman cada cual un circuito cerrado. De preferencia circulan los fluidos caloportadores de los dos circuitos caliente y frío en sentidos contrarios. Los elementos de conmutación pueden llevar por lo menos una compuerta prevista en cada circuito de fluido caloportador caliente y frío y la misma está arreglada para colocar en serie a uno o al otro de los circuitos colectores de los elementos térmicos según que se sometan o no al campo magnético y produzcan así calorías o frigorías.

Descripción resumida de los dibujos: La presente invención y sus ventajas aparecerán de la más clara en la siguiente descripción y un modo de realización presentado a titulo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: la Figura 1 es una vista simplificada en perspectiva del generador térmico según la invención; la Figura 2 es una vista despiezada del generador de la Figura 1; la Figura 3 es una vista en perspectiva de la placa del generador de la Figura 1, sin los elementos térmicos ; la Figura 4 es una vista en perspectiva de un elemento térmico destinado a montarse en la placa de la Figura 3 en tanto que la Figura 4A es una vista agrandada del detalle A de la Figura 4; y la Figuras 5A y 5B son esquemas que ilustran los circuitos de fluido caloportador según los dos ciclos de funcionamiento. Ilustraciones de la invención y su mejor manera de realizar: Haciendo referencias a las Figuras 1 y 2, el generador térmico 1 de material magnetocalórico según la invención lleva un soporte fijo que se presenta como una platina o sea una placa 2 practicada para sostener por lo menos dos y, en el ejemplo ilustrado, ocho elementos térmicos 3, de material magnetocalórico . También elementos magnéticos móviles 4 con respecto a los elementos térmicos 3 para someterlos a una variación de campo magnético para hacer variar su temperatura asi como elementos de recuperación 5 de las calorías y de las frigorías emitidas por los elementos térmicos 3. Estos elementos recuperadores 5 llevan particularmente dos circuitos 51, 52 de fluido caloportador distintos, es decir, herméticamente cerrados en sentido hidráulico el uno respecto al otro, es decir un circuito llamado "caliente" 51 que recupera las calorías y un llamado circuito "frío" 52 que recupera las frigorías, en tanto que cada circuito 51, 52 está acoplado al menos a un intercambiador de calor apto para utilizar estas calorías y frigorías para aplicaciones, tanto industriales como domésticas de calefacción, de templado, de enfriamiento, de aclimatación o similar. En el ejemplo ilustrado, quedan alojados los elementos térmicos 3 en cavidades 20 de la placa 2 y ellos están repartidos virtualmente en un círculo alrededor de un eje central B. Los elementos magnéticos 4 llevan ocho imágenes permanentes 40 distribuidos por pareja, a ambos lados de la placa 2 para someter al campo magnético un elemento térmico 3 de dos. Estos imanes permanentes 40 son sostenidos por dos armaduras 41 previstas a cada lado de la placa 2 y se mueven en rotación mediante una flecha de arrastre (no representada) acoplado a cualquier tipo de accionador, como un motor, un motorreductor , un motor de paso a paso, un servomotor, un gato rotatorio, etc., en forma directa o a través de cualquier tipo de transmisión mecánica idónea . La ventaja de este modo de construcción de los elementos térmicos 3 en un circulo alrededor de un eje B permite utilizar un modo de arrastre de los elementos magnéticos 4, en forma sencilla, mediante rotación continua en el mismo sentido. Es evidente que puede convenir cualquier otro modo de construcción. Asi, por ejemplo, cuando están dispuestos los elementos térmicos 3 en linea, se dará la preferencia a un modo de arrastre de los elementos magnéticos 4 por traslación alternativa. Los imanes permanentes pueden ser tipo macizo, a base de fritas o bien de tipo laminada, con asociación a uno o varios materiales magnetizables que concentran y dirigen sus lineas de campo magnético en dirección de los elementos térmicos 3. Cualquier otro tipo de imán puede convenir como un electroimán o un supraconductor. No obstante, el imán permanente presenta ventajas determinadas en términos de dimensionamiento, de sencillez de uso y de costo reducido. Se escogerán de preferencia imanes permanentes 40 capaces de generar un campo magnético de al menos 1 Tesla. Además están dispuestos los elementos térmicos 3 entre ellos de manera adyacente de tal manera que las parejas ele imanes 40 pasen de una serie de elementos térmicos 3 a otra sin ruptura del flujo magnético. Esta disposición tiene la ventaja de limitar considerablemente la fuerza motriz necesaria para poner en movimiento los elementos magnéticos 4, considerando que no existe necesidad de que se opongan a la fuerza magnética. La placa 2 queda constituida por una placa realizada de preferencia y un material térmicamente aislante o no magnético. En la misma lleva aberturas que forman cavidades 20 que tienen formas de encajamiento complementario, con los elementos térmicos 3, asi con un espesor claramente igual para que los elementos térmicos 3 afloren en las caras de la placa 2. Son posibles otras formas de construcción, siendo esencial que cada elemento térmico 3 pueda ser activado por el campo magnético de los imanes permanentes 40. Más particularmente, haciendo referencia a la Figura 3, esta placa 2 lleva dos series de canales 21, 22 que forma la parte interior de los circuitos de fluido caloportador caliente 51 y frío 52. Los canales 21, 22 de cada serie desembocan por una parte en las cavidades 20 por orificios de entrada y de salida de fluido practicados para comunicarse con elementos térmicos 3, es decir por cavidad 20 hay dos orificios de entrada y dos orificios de salida y por otro lado, en el exterior de la placa 2, por orificios de entrada y de salida practicados para unirse a la parte exterior de los circuitos de fluido caloportador caliente 51 y frío 52 que llevan en particular a los intercambiadores térmicos . En ejemplo representado, estando repartidos estos canales 21, 22, en las dos caras de la placa 20 y ellos están formados con ranuras que se realizan por ejemplo por maquinado, grabado, moldeo o cualquier otra técnica apropiada. En esta realización, queda asociada la placa 2 con elementos de cierre hermético o sea estanqueidad 6 en forma de dos gualderas o bridas 60, no metálicas, realizadas para aplicarse cada cual contra una cara de la placa 2 por intermediario de una junta 61 en forma de una membrana que asi permite obturar y cerrar herméticamente los canales 21, 22. En el ejemplo representado, las gualderas o bridas 60 y las juntas 61 llevan recortes 62, 63 dispuestos en correspondencia con los elementos térmicos 3 y e ensamblan a la placa 2 mediante atornillado o con cualquier otro medio equivalente. Las gualderas 60 y las juntas 61 también pueden ser de carácter macizo. Es evidente que los canales 21, 22 pueden proveerse en una sola cara de la placa 2. Esta placa 2 también puede realizarse diferentemente, por ejemplo a base de dos piezas moldeadas ensambladas, y luego los canales 21 y 22 se alojan por el interior. Igualmente pueden reemplazarse las juntas 61 por una capa de pegadura adecuada o similar. Los elementos térmicos 3 se realizan al menos en parte y de preferencia en forma total a partir de un material magnetocalórico, como por ejemplo gadolinio (Gd) , una aleación de gadolinio que contiene por ejemplo silicio (Si), germanio (Ge), una aleación de manganeso que contiene por ejemplo hierro (Fe), magnesio (Mg) , fósforo (P) o cualquier otro material o aleación magnetizable equivalente. La elección entre estos materiales magnetocalóricos se hace en función de las potencias calóricas y frigoríficas buscadas y de los campos de temperatura necesarios. En forma general se señala que el material magnetocalórico puede presentarse en forma de un bloque macizo, un apilamiento de bloques macizos o de placas macizas, de un ensamblado de partículas en forma de polvo o de partículas, de un bloque poroso, de un apilamiento de bloques porosos o de placas porosas, o en cualquier otra forma adaptada, así como también una combinación de tales formas. Los elementos térmicos 3 igualmente pueden estar constituidos por un ensamblado de diferentes materiales magnetocalóricos. Igualmente pueden manufacturarse de un material térmicamente conductor que lleva uno o varios materiales magnetocalórico. Estos elementos térmicos 3 tienen la particularidad de llevar cada cual por lo menos dos circuitos colectores 31, 32, diferentes, es decir estancos hidráulicamente el uno respecto al otro, a saber un circuito colector llamado "caliente" 31 vinculado a un circuito de fluido caloportador caliente 21, 51 y un circuito colector llamado "frío" conectado al circuito de fluido caloportador frío 22, 52, en tanto que el fluido caloportador de cada uno de los circuitos se pone en movimiento en forma alternativa en uno u otro circuito colector 31, 32 según que el elemento térmico 3 esté sometido o no al campo magnético y emita calorías o frigorías . En el ejemplo representado y detallado en las Figuras 4 y 4A, los elementos térmicos 3 están formados por un apilamiento de placas macizas 30 efectuadas de gadolinio. Tienen una forma cuadrada y tienen cada cual tres nervaduras, es decir una nervadura central 32 y dos nervaduras de extremo 34, practicadas para delimitar entre ellas, cuando las placas 30 quedan sobrepuestas, dos ranuras estrechas y paralelas que forman pasajes de fluido 34. Las placas están orientadas alternativamente en direcciones perpendiculares para formar dos series de pasajes de fluido 35 que forman los dos circuitos colectores 31, 32 diferentes. Así, como estos circuitos colectores 31, 32 quedan formados por una multitud de pasajes de fluido 34, repartidos sobre el espesor de los elementos térmicos 3 para ofrecer así una superficie muy grande de intercambio de calor. Ya que estas placas 30 tienen un espesor del orden de un milímetro, los pasajes del fluido 35 son del orden de una décima parte de milímetro y asi quedan adecuados para crear un llamado escurrimiento laminar del fluido caloportador a través de los elementos térmicos pues, que favorece aún más el rendimiento de este intercambio térmico con una cantidad mínima de fluido caloportador. Tales elementos térmicos 3 constituyen de esta manera minicambiadores o microintercambiadores térmicos activos que generan intercambio en calorías y frigorías con los fluidos caloportadores que atraviesan a través de los mismos en función de las alternancias de magnetización /desmagnetización. Estos pasajes de fluido 35 también pueden quedar orientados en direcciones paralelas. Cada circuito colector 31, 32 desemboca en dos lados opuestos de los elementos térmicos 3 por una entrada y una salida de fluidos, los cuales comunican automáticamente con los orificios de entrada y de salida del fluido caloportador de los circuitos calientes 21 y frío 22 previstos en correspondencia, dentro de cada cavidad 20 cuando quedan montados los elementos térmicos 3 en la placa 2. Para tal efecto existe un juego comprendido entre 0.05 mm y 15 mm y de preferencia equivalente a 1 mm entre los lados correspondientes de la placa 2 y del elemento térmico 3 para delimitar las cámaras de reparto del fluido caloportador que se extienden sobre el espesor del elemento térmico 3. La estanqueidad o sea el cierre de los circuitos colectores 31, 32 queda asegurado por una parte, entre las cámaras de reparto, por las juntas (no representadas) previstas por ejemplo en las cuatro esquinas de las cavidades 20 y por otro lado en las caras frontales y de dorso de la placa 2, mediante las gualderas o bridas 60 y las juntas 61. Es evidente que estos circuitos colectores 31, 32 pueden fabricarse diferentemente según la forma del material magnetocalórico . En el ejemplo ilustrado, las placas 30 y sus nervaduras, 33, 34 pueden obtenerse por maquinado, sistema de laminado, embutido, electroerosión o similar. En otra forma de realización, las placas 30 pueden ser planas y se intercala entre ellas una hoja intercalada o un interpaño que delimita los pasajes de fluido. Los pasajes de fluido 35 también pueden estar formados por perforaciones, ranuras de diferentes formas, hendeduras, intersticios, o una combinación de estas formas, las cuales pueden obtenerse mediante maquinado, grabado químico, iónico o mecánico, moldeo, con espacio entre las partículas. Tales' pasajes de fluido 35 pueden tener un tamaño comprendido entre 0.01 mm y 5 mm y de preferencia igual a 0.15 mm, ya que esta dimensión reducida contribuye a crear un escurrimiento del fluido caloportador , llamado laminar. Haciendo referencia en este momento a las Figuras 5A y 5B, al menos un circuito 51, 52 de fluido caloportador lleva elementos de circulación forzada del caloportador como por ejemplo una bomba 53, un termosifón o cualquier otro medio equivalente. Esta circulación también puede ser libre y natural, simplemente por el juego de las diferencias en la temperatura del fluido caloportador. La composición química del caloportador se adapta al campo de temperatura deseado y escogido para tener un intercambio térmico máximo. Se utilizará por ejemplo agua pura para temperaturas positivas y agua con adición de un antigel por ejemplo un producto glicolado, para temperaturas negativas. Este generador térmico 1 permite liberarse así de la utilización de cualquier fluido corrosivo o nocivo para el hombre y/o para su medio ambiente. Cada circuito 51, 52 de fluido caloportador lleva elementos de evacuación de las calorías y de las frigorías recogidas respectivamente para calentar y enfriar, como por ejemplo un intercambiador de calor caliente 55 y un intercambiador de frío 56, ó cualquier otro medio equivalente. Igualmente lleva cada circuito 51, 52 elementos de conmutación para meter, dentro del circuito correspondiente 51, 52 los elementos térmicos 3 correspondientes, como por ejemplo una compuerta eléctrica 57, 58 de dos vías, o similar. El comando de estas electrocompuertas 57, 58 queda sincronizado, evidentemente, con la rotación de los imanes 40, como se explica más adelante. Estos elementos de conmutación también pueden quedar integrados en la placa 2, mediante maquinado y/o moldeo y ensamblado de los componentes, obteniéndose la conmutación por la tracción magnética de un pistón, de una bola o cojinete, etc., móvil entre dos partes que definen las compuertas. El funcionamiento del generador térmico 1 de acuerdo con la invención, se describe haciendo referencia a las Figuras 5A y 5B que ilustran esquemáticamente los dos ciclos de funcionamiento del generador térmico 1 con, para simplificar, cuatro elementos térmicos 3 y dos pares de imanes 40. En este ejemplo, los elementos de recuperación lleva una sola bomba 53 provista en el circuito caliente 51 y los dos circuitos calientes 51 y fríos 52 se conectan en un circuito cerrado: el circuito caliente 51 del fluido caloportador que une la salida Sf del intercambiador térmico frió 56 a la entrada Ec del intercambiador de calor caliente 55 y el circuito frío 52 que conecta la salida Se del intercambiador térmico caliente 55 a la entrada Ef del intercambiador térmico frío 56. También se pueden suministrar dos circuitos 51, 52 completamente independientes que forman cada cual un circuito cerrado. En este caso lleva cada circuito 51, 52 su propia bomba 53. En todos los casos, de preferencia será invertido el sentido de circulación del fluido caloportador en estos dos circuitos 51, 52. Para simplificar se hace referencia a los circuitos caliente y frío con los números 51, 52 sabiendo que una parte de estos circuitos caliente y frío queda al interior del generador térmico 1 y que la misma se integra a la placa 2 bajo las referencias 21 y 22. En el primer ciclo de funcionamiento ilustrado en la Figura 5A, se encuentran los imanes 40 frente a dos elementos térmicos 3(1), 3(3) que se van calentando bajo el efecto del campo magnético en tanto que los otros dos elementos térmicos 3(2), 3(4) se enfrían ya que no están sometidos al campo magnético. Las electrocompuertas 57, 58 se están basculando en una primera posición que permite poner en serie en el circuito caliente 51, los elementos térmicos 3(1), 3(3) que se van calentando y en serie dentro del circuito frío 52, los elementos térmicos 3(3), 3(4) que se van enfriando, representándose con trazas continuas los circuitos en que se encuentran en movimiento el fluido ca lopor tador . La salida Sf del intercambiador de calor frío 56 se une por la electrocompuerta 58 a la entrada Ec(l) el elemento térmico 3(1) y su salida Sc(l) se conecta a la entrada Ec(3) del elemento térmico 3(3) y su salida Sc(3) a la entrada Ec del intercambiador de calor caliente 51. Este circuito caliente 51 pone en movimiento el fluido caloportador en los circuitos colectores calientes 31 de los elementos térmicos 3(1), 3(3), quedando inactivos los demás. Igualmente se conecta la salida Se del intercambiador de calor caliente 55, por la electrocompuerta 57 a la entrada Ef(4) del elemento térmico 3(4), se une su salida Sf(4) a la entrada Ef(2) del elemento térmico 3(2) y su salida Sf(2) a la entrada Ef del intercambiador de calor frío 56. El circuito frío 52 pone en movimiento el fluido caloportador en los circuitos colectores fríos 32 de los elementos térmicos 3(2), 3(4) quedando inactivos los demás. Este ciclo es rápido y dura una milésima de segundo y 20 segundos y de preferencia un segundo correspondiente al tiempo de paso de los imanes a 40 por delante de los elementos térmicos 3(1) y 3(3) . Cuando los abandonan para colocarse por delante de los elementos térmicos 3(2) y 3(4) van basculándose las elec trocompuertas 57, 58 a una segunda posición ilustrada en la Figura 5B correspondiente al segundo ciclo de funcionamiento en el cual los imanes 40 quedan por delante de los otros dos elementos térmicos 3(2), 3(4) que se calientan bajo el efecto del campo magnético, enfriándose los primeros dos elementos térmicos 3(1), 3(3) ya que no se encuentran sometidos al campo magnético. Las electrocompuertas 57, 58 que se van basculando a la segunda posición colocan en el circuito caliente 51 los elementos térmicos 3(2), 3(4) que se van calentando y en el circuito frío 52, los elementos térmicos 3(1), 3(3) que se enfrían representándose en trazos continuos los circuitos en los cuales queda el movimiento el fluido caloportador. La salida Sf del intercambiador térmico frío 56 se une, por la electrocompuerta 58, a la entrada Ec(2) del elemento térmico 3(2), su salida Se (2) se une a la entrada Ec(4) del elemento térmico 3(4) y su salida Sc(4) a la entrada Ec del intercambiador de calor caliente 55. El circuito caliente 51 pone en movimiento el fluido caloportador en los circuitos colectores calientes 31 de los elementos térmicos 3(2), 3(4) quedando los demás inactivos. Igualmente se une la salida Se del intercambiador de calor caliente 55 por la electrocompuerta 57 a la entrada Ef(3) del elemento térmico 3(3), su salida Sf(3) se une a la entrada Ef(l) del elemento térmico 3(1) y su salida Sf(l) a la entrada Ef del intercambiador de calor frío 56. El circuito frío 52 pone en movimiento el fluido caloportador en los circuitos colectores fríos 32 de los elementos térmicos 3(1), 3(3), quedando inactivos los demás. Este ciclo rápido corresponde al tiempo de paso de los imanes 40 por delante de los elementos térmicos 3(2) y 3(4) . Cuando salen de ahí para nuevamente situarse por delante de los elementos térmicos 3(1) y 3(3), van basculándose las electrocompuertas 57, 58 a su primera posición ilustrada en la Figura 5A y vuelve a comenzar el primer ciclo de funcionamiento. El hecho de utilizar como fluido caloportador un líquido y no un gas permite superar la válvula o mariposa antirretroceso . El ejemplo es risible en las Figuras 5? y 5B en donde, se juntan respectivamente a las entradas Ec y Ef de los intercambiadores de calor caliente 55 y frió 56, los dobles circuitos calientes 51 y fríos 52. En vista de que el líquido caloportador es un líquido, y que no es comprimible, se dirige por naturalidad al circuito que quede cerrado y no hasta dentro de aquel queda abierto. Resulta claramente de esta descripción que los dos circuitos calientes 51 y frío 52 son activos y dinámicos en los dos ciclos de funcionamiento, a la vez que se encuentran todos explotados los elementos térmicos 3. Además, el fluido caloportador encargado de recuperar las calorías está limitado a esta función, igualmente para el fluido caloportador encargado de recuperar las frigorías. Considerando que no existe ninguna mezcla de fluido caloportador a temperaturas diferentes, como en la técnica anterior, y que por lo tanto son diferentes los dos circuitos calientes 51 y fríos 52, particularmente al nivel de los circuitos colectores 31, 32 en los elementos térmicos 3, no hay ningún intercambio ni mezcla térmica entre los circuitos. Esta nueva tecnología permite reducir así en forma considerable las pérdidas térmicas, acelerar los ciclos de funcionamiento y acrecentar la potencia del generador térmico 1, para llegar así a muy buenos rendimientos térmicos para un requerimiento energético muy reducido, considerando la poca potencia motriz necesaria para hacer girar a los imanes 40. Además puede decirse que esta técnica de circuitos calientes 21, 31, 51 y frío 22, 32, 52 diferentes, permite poner en práctica el llamado ciclo "AMR", es decir que en cada nuevo ciclo de funcionamiento del generador térmico 1, aumenta la diferencia en temperatura, entre las temperaturas al principio y al final del ciclo, respectivamente en el circuito caliente 51 y en el circuito frío 52, lo cual permite alcanzar niveles de temperatura de calentamiento y de enfriamiento superiores a los generadores de este tipo conocidos actualmente. Tampoco presenta peligro alguno el generador térmico 1 de acuerdo con la invención, ni para las personas ni para el medio ambiente. En efecto, si llegara a faltar su caloportador en los circuitos calientes 51 y frío 52, ya no se produce ningún cambio de calor y por lo tanto no hay ningún riesgo de embalamiento o sea derrapamiento térmico. Posibilidades de aplicación industrial Este generador térmico 1 encuentra su aplicación en todo el campo técnico donde es necesario calentar, templar, enfriar, aclimatar aparatos, en los equipos electrodomésticos para refrigeradores y congeladores, en sistemas de clima y en calefacciones tanto industriales como domésticas al igual que en vehículos, en el sector agroalimentario para vitrinas y armarios refrigerados, en las cavas para el vino, aclimatadas así, como en cualquier otro tipo de recinto refrigerado. La presente invención no está limitada a los ejemplos de realización descritos sino que se extienden a cualquier modificación y variante que se sugieran al especialista, quedándose siempre dentro del alcance de la protección definida en las reivindicaciones adjuntas. Particularmente, las formas ilustradas, el número de elementos térmicos 3 y de imanes 40, el modo de crear los circuitos colectores 31, 32 y los sistemas para integrar los circuitos caliente 21 y frío 22 en la placa 2 pueden experimentar diferencias.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un generador térmico (1) de material magnetoca lórico que lleva por lo menos un soporte (2) fijo, que sostiene por lo menos dos elementos térmicos (3) de material magnetocalórico, elementos magnéticos (A) móviles con respecto a los elementos térmicos (3) para someterlos a una variación en el campo magnético para hacer variar su temperatura y elementos de recuperación (5) de las calorías y frigorías emitidas por los elementos térmicos (4), los cuales llevan por lo menos dos diferentes circuitos (51, 52), en que cada cual, circula un fluido caloportador, un circuito llamado "caliente" (51) y un circuito llamado "frío" (52) estando acoplado cada circuito (51, 52) a por lo menos un intercambiador de calor (55, 56) apto para evacuar las calorías o las frigorías recuperadas y a elementos de conmutación (57, 58) arreglados para poner alternativamente en el circuito (51, 52) el elemento térmico (3) correspondiente, caracterizado porque cada elemento térmico (3) lleva pasajes de fluido (35) que forman por lo menos dos diferentes circuitos colectores (31, 32), un circuito colector llamado "caliente" (31) en que circula el fluido caloportador del circuito caliente (51) que debe colectar las calorías emitidas por el elemento térmico (3) sometido al campo magnético y un circuito colector llamado "frío" (32) en donde circula el fluido caloportador del circuito frío (52) encargado de colectar las frigorías emitidas por el elemento térmico (3) no sometido al campo magnético, poniéndose estos fluidos caloportadores en movimiento en forma alternativa ya sea en uno o en otro circuito colector (31, 32) según que el elemento térmico (3) esté sometido o no al campo magnético y que emita calorías o frigorías.
2. 2. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos térmicos (3) se refabrican cuando menos en parte de un material magnetocalórico que se presenta al menos en una forma seleccionada dentro del grupo que comprende un bloque macizo, un apilamiento de bloques macizos o de placas macizas (30) , un ensamblado de partículas, un bloque poroso, un apilamiento de bloques porosos o de placas porosas, o bien una combinación de estas formas.
3. 3. El generador según la reivindicación 2, caracterizado porque los circuitos colectores (31, 32) están formados cada cual por una multitud de pasaje de fluido (35), repartidos sobre el espesor de los elementos térmicos (3) para ofrecer una superficie grande de intercambio térmico.
4. 4. El generador según la reivindicación 3, caracterizado porque los pasajes de fluido (35) son de tamaño reducido comprendido entre 0.01 mm y 5 mm y de preferencia igual a 0.15 mm, apto para crear un escurrimiento del fluido caloportador a través de los elementos térmicos (3), siendo tal escurrimiento básicamente de tipo laminar.
5. 5. El generador según la reivindicación 3, caracterizado porque los pasajes de fluido (35) de los dos circuitos colectores (31, 32) de cada elemento térmico (3) tienen orientaciones diferentes.
6. 6. El generador según la reivindicación 3, caracterizado porque los pasajes de fluido (35) de los dos circuitos colectores (31, 32) de cada elemento térmico (3) tienen orientaciones básicamente paralelas.
7. 7. El generador según la reivindicación 3, caracterizado porque los pasajes de fluido (35) que están definidos al menos por una forma seleccionada del grupo que comprende perforaciones, ranuras, hendeduras, intersticios, o una combinación de estas formas, mismas que se obtienen por maquinado, grabado químico, iónico o mecánico, moldeo, con intercalado entre bloques o placas o con espacio entre las partículas .
8. 8. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte fijo lleva por lo menos una platina o placa (2) que lleva por lo menos dos aberturas que delimitan cavidades (20) para recibir en las mismas a los elementos térmicos (3) y por lo menos dos series de canales (21, 22) que forman una parte de estos circuitos de fluido caloportador caliente (51) y frío (52) y que desembocan en cada cavidad (20) por un orificio de entrada y un orificio de salida para cada circuito de fluido caloportador (51, 52) aptos para comunicarse con los pasajes de fluido (35) que corresponden a los elementos térmicos (3), a saber dos orificios de entrada y dos orificios de salida por cavidad (20) .
9. 9. El generador según la reivindicación 8, caracterizado porque los canales (21, 22) están formados por ranuras repartidas en por lo menos una de las caras de la platina o placa (20) y porque el generador térmico (1) lleva por lo menos una gualdera o brida (60) correspondiente sobre la cara de la placa o platina (2) para obturar y sellar los canales ( 21 , 22 ) .
10. 10. El generador según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos térmicos (3) y las cavidades (20) tienen formas de encajamiento complementario.
11. 11. El generador según la reivindicación 10, caracterizado porque estas formas de encajamiento complementarios son básicamente paralelepipédicas , porque cada lado de la cavidad (20) lleva un orificio de entrada o un orificio de salida de uno de los circuitos de fluido caloportador caliente (51) y frío (52) y porque cada lado del elemento térmico (3) lleva una entrada o una salida de uno de sus circuitos colectores (31, 32) .
12. 12. El generador según la reivindicación 11, caracterizado porque un margen de juego comprendido entre 0.05 mm y 15 mm y de preferencia igual a 1 mm se ha practicado en cada lado entre la cavidad (20) y el elemento térmico (3), formando este juego una cámara de reparto del fluido caloportador que se extiende sobre el espesor del elemento térmico (3) y porque está dispuesto un órgano de sellado hermético dentro de cada ángulo de la cavidad (20) .
13. 13. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque lleva una cantidad par de elementos térmicos (3) repartidos básicamente en un circulo alrededor de un eje central (B) del soporte (2) y porque los elementos magnéticos (4) están acoplados a elementos de arrastre en rotación alrededor del eje central (B) .
14. 14. El generador según la reivindicación 13, caracterizado porque los elementos magnéticos (4) llevan una cantidad de imanes (40) correspondiente a la cantidad de elementos térmicos (3), estando reunidos estos imanes (40) por pares y dispuestos a un lado y a otro de los elementos térmicos (3) para someter al campo magnético un elemento térmico (3) entre dos.
15. 15. El generador según la reivindicación 14, caracterizado porque los elementos térmicos (3) están dispuestos entre ellos de tal manera que se sitúen en posición adyacente de suerte que los pares de imanes (40) pasan desde una serie de elementos térmicos (3) a otra sin ruptura del campo magnético.
16. 16. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque los fluidos ca loportadores de los circuitos caliente (51) y frío (52) circulan en sentido contrario .
17. 17. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de recuperación de calorías y frigorías llevan elementos de puesta en circulación forzada (53) del fluido caloportador previstos al menos sobre uno de los circuitos del fluido caloportador (51, 52) .
18. 18. El generador según la reivindicación 17, caracterizado porque los circuitos caliente (51) y frío (52) están acoplados en circuitos cerrados en que el circuito de fluido caloportador caliente (51) une la salida (Sf) de un intercambiador de calor frío (56) a la entrada (Ec) de un intercambiador caliente (55) y el circuito de fluido caloportador frío (52) une la salida (Se) del intercambiador de calor caliente (55) a la entrada (Ef) del intercambiador de calor frío (56) .
19. 19. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de recuperación de las calorías y de las frigorías llevan elementos en puesta de circulación forzada (53) del fluido caloportador provistos en cada uno de los circuitos del fluido caloportador (51, 52), quedando estos circuitos independientes y porque los mismos forman cada cual un circuito cerrado.
20. 20. El generador según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de conmutación llevan por lo menos una compuerta (57, 58) provisto en cada circuito del fluido caloportaclor caliente (51) y frío (52), arreglada para poner en serie ya sea uno u otro de los circuitos colectores (31, 32) de los elementos térmicos (3) según queden sometidos o no al campo magnético y emita calorías o frigorías. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un generador térmico no contaminante que tiene una muy buena eficiencia de energía y un diseño sensible y económico, un bajo consumo de energía, siendo a la vez escalable, versátil y modular. En este generador térmico (1) los elementos térmicos (3) que están hechos de material magneto calórico, comprenden cada cual dos diferentes circuitos colectores (31, 32), en que un circuito colector caliente (31) está conectado a un circuito de fluido de trans erencia de calor, caliente (51) y un circuito conector frío (32) que se conectan a un circuito ele fluido de transferencia de calor, frío (52) . El fluido de transferencia de calor se pone en un movimiento alternado ya sea en uno o bien en el otro circuito colector (31, 32) según que los elementos térmicos (3) están sujetos o no al campo magnético generado por los imanes (40) que giran alrededor de un eje central (B) con relación a los elementos térmicos (3) . Los circuitos de fluido de transferencia de calor (51, 52) están integrados, en parte, en una placa (2) que soporta a los elementos térmicos (3) y se unen a los circuitos externos en los cuales comprenden intercambiadores de calor (55, 56) que aprovecha las calorías así como las calorías negativas generadas por los elementos térmicos (3) . Las aplicaciones de la invención incluyen: el calentamiento, el templado el acondicionamiento de aire así como la refrigeración en cualquier instalación industrial y dentro de cualquier aplicación doméstica.