DISPOSITIVO DE DISMIN UCIÓN DE RUIDO Y MÉTODO PARA SISTEMAS CON D ENSADORES EN FRIADOS POR AIRE
. CAMPO TÉCN ICO El d ispositivo de disminución de ruido y método descritos en la presente dan a conocer un aparato y método para reducir ruido en un sistema condensador enfriado por aire utilizado en una planta generadora de energ ía. Más específicamente, se revela un dispositivo de reducción de presión de fluido que tiene una instalación q ue reduce significativamente el flujo de interacción que ocurre desde u na pl uralidad de chorros de fluido de alta velocidad q ue salen del dispositivo de reducción de presión de fluido.
ANTECEDENTES Estaciones generadoras de energía modernas ó plantas de energ ía utilizan turbinas de vapor para generar energía. En una planta de energ ía convencional, vapor generado en una caldera se alimenta a una turbina hacia donde el vapor se extiende mientras hace girar la tu rbina para generar trabajo para crear electricidad . Se requiere mantenimiento ocasional y reparación del sistema de turbina. Durante periodos de manten imiento de tu rbina ó cierre, la turbina no es operacional. Típicamente es más económico continuar la operación de la caldera d urante estos periodos de mantenimiento, y como resultado, la planta de energía se diseña para permitir q ue el vapor generado continúe en circulación . Para alojar este diseño, la
planta de energía comúnmente tiene tubería suplementaria y válvulas que rodean la turbina de vapor y redirigen el vapor hacia un circuito de recuperación que recupera el vapor para uso adicional . La tubería suplementaria es convencionaimente conocida como Tubo de Desviación de Turbina. En el Tubo de Desviación de Turbina, el vapor q ue se manda lejos de la turbina se debe recuperar ó regresar hacia el agua. El proceso de recuperación permite q ue la planta conserve ag ua y mantenga una eficiencia de operación superior. Un condensador enfriado por aire a menudo se utiliza para recuperar vapor del ciclo del tubo de desviación y vapor extraído de turbina. Para regresar el vapor hacia el agua, se debe diseñar un sistema para eliminar el calor de vaporización del vapor, forzándolo así a condensarse. El condensador enfriado por aire facilita la elim inación de calor forzando aire de baja temperatura a través de un intercambiador de calor en el cual el vapor circula. El calor residual se traslada desde el vapor a través del ¡ntercambiador de calor directamente hacia la atmósfera circundante. Este método de recuperación es costoso debido al coste del condensador enfriado por aire. En consecuencia, ciertas técnicas de diseño se utilizan para proteger el condensador enfriado por aire. Una consideración de diseño q ue se debe atender es la presión de operación alta del vapor del tubo de desviación y alta temperatura. Debido a que el vapor del tubo de desviación no ha prod ucido trabajo a través de la turbina, su presión y temperatura es mayor q ue el vapor extraído de turbina. Como un resultado, la
temperatura del vapor del tubo de d esviación y presión se deben acondicionar ó reducir antes de entrar en el condensador enfriado por aire para evitar daño. Agua refrigerante típicamente se inyecta en el vapor del tubo de desviación para moderar la temperatura del vapor. El vapor del tubo de desviación sobrecalentado en general consumirá el agua refrigerante a través de evaporación a medida q ue se baja su temperatura. Sin embargo, esta técnica no atiende las limitaciones de presión de los condensadores enfriados por ai re. Para controlar la presión de vapor antes de entrar en el condensador, válvulas de control y más específicamente dispositivos de reducción de presión de fluido, comúnmente calificados como tubos rociadores, típicamente se utilizan. Los tubos rociadores son d ispositivos aerodinámicamente restrictivos que reducen presión transfiriendo y absorbiendo energía de fluido contenida en el vapor del tubo de desviación . Los tubos rociadores típicos se construyen de un alojamiento h ueco el cual recibe el vapor del tubo de desviación y una multitud de puertos a lo largo de paredes huecas del alojamiento proporcionando pasajes de fluido hacia la superficie exterior. Dividiendo el fluido entrante en chorros de fluido de alta velocidad , progresivamente más peq ueños , el tubo rociador red uce ei flujo y la presión del vapor del tubo de desviación entrante y cualq uier agua de rocío residual dentro de los límites aceptables antes de entrar en el condensador enfriado por aire. Aplicaciones del tubo de desviación de turbina típicas descargan ei vapor del tubo de desviación y agua de rocío residual
d¡ recta mente dentro de los conductos del condensador grandes que alimentan el condensador enfriado por aire. En el proceso para reducir la presión de vapor entrante, los tubos rociadores transfieren la energía potencial almacenada en el vapor en energ ía cinética. La energía cinética genera flujo de fluido turbulento que crea vibraciones físicas no deseadas en estructuras circundantes y ruido aerodinámico indeseable. De manera adicional, los chorros de fluido, que consisten de vapor de alta velocidad y chorros de agua de rocío residuales, que salen de los tubos rociadores pueden interactuar para aumentar sustancialmente el ruido aerodinámico.
BREVE DESCRIPCIÓN D E LA I NVENCIÓN Por consiguiente, es el objetivo del presente un dispositivo de disminución de ruido y método para reducir ruido aerodinámico y vibraciones estructurales generadas de aplicaciones del tubo de desviación de turbina y más específicamente eliminar sustancialmente el flujo interactivo que resulta de los chorros de fluido de alta velocidad q ue de otro modo ocurriría entre tubos rociadores. De acuerdo con un aspecto del presente d ispositivo de disminución de ruido, un tubo rociador comprende un alojamiento q ue tiene un centro hueco extendido a lo largo de su eje longitudinal conteniendo una pluralidad de pasajes de fl uido. Los pasajes proporcionan comunicación fluida con una pluralidad de entradas en el centro hueco y una pluralidad de salidas externas y se diseñan
para reducir sustancialmente la presión de fluido entre la pluralidad de entradas y salidas. De manera adicional, un sector bloqueador se proporciona para dirigir fluido que sale de las salidas en un modo predeterminado para reducir sustancialmente flujo interactivo que de otro modo sería generado por fluido que sale de las salidas. De acuerdo con otro aspecto del presente dispositivo de disminución de ruido, un tubo rociador se arma de discos apilados a lo largo de un eje longitudinal que define los pasajes de flujo que conectan la pluralidad de entradas hacia las salidas externas. Los discos apilados crean pasajes restrictivos para inducir mezcla axial del fluido para disminuir presión de fluido que posteriormente reduce el ruido aerodinámico dentro del tubo rociador. Además, los discos se modifican para dirigir flujo en un modo predeterminado a través de los pasajes para reducir sustancialmente el flujo interactivo de chorros de fluido de alta velocidad. De acuerdo con otro aspecto del presente dispositivo de disminución de ruido, un tubo rociador se forma de una pila de discos con caminos tortuosos colocados en la superficie superior de cada disco y se arman para crear pasajes de fluido entre la entrada y salidas del tubo rociador. Los caminos tortuosos permiten flujo de fluido a través de los tubos rociadores y producen una reducción en presión de fluido. Los discos además se diseñan para eliminar sustancialmente flujo interactivo entre tubos rociadores. En una modalidad adicional, un tubo rociador típico se retroajusta con una protección que elimina sustancialmente el flujo
interactivo entre varios tubos rociadores. De acuerdo con otro aspecto del presente tubo rociador, un dispositivo de disminución de ruido se crea de varios tubos rociadores , en donde los tubos rociadores se diseñan para eliminar fundamentalmente el flujo radial entre los tubos rociadores, reduciendo así sustancialmente el ruido aerodinámico generado por el flujo interactivo de chorros de fluido de alta velocidad. En otra modalidad, se establece un método para reducir sustancialmente ruido aerodinámico y estructural dentro de un condensador enfriado por aire.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características de este dispositivo de dismin ución de ruido se creen ser novedosas y se enuncian con particularidad en las reivindicaciones anexas. El presente dispositivo de disminución de ruido se puede entender mejor por referencia a la siguiente descripción tomada conjuntamente con ios dibujos que la acompañan en los cuales números de referencia similares identifican elementos similares en las distintas figuras y en las cuales: La FIGURA 1 es un diagrama de bloq ues representando un ciclo del tubo de desviación de turbina de vapor en una estación generadora de energía. La FI G URA 2A es una vista lateral ilustrativa de un condensador enfriado por aire utilizado en el ciclo del tubo de desviación de la Figura 1 .
La F IGU RA 2B muestra una vista superior del condensador enfriado por aire de la Figura 2A. La FIG URA 3 es una vista lateral seccionada parcial que ilustra la colocación próxima de tubos rociadores paralelos dentro de un conducto del condensador de un condensador enfriado por aire. La FI GU RA 4A es una vista ilustrativa de chorros de fluido que salen de una lámina de orificio que contiene una pluralidad de salidas en donde los chorros de fluido muestran separación individual a una presión de p 1 . La FIG URA 4B es una vista ilustrativa de la lámina de orificio de la Figura 4A en donde los chorros de fluido muestran separación individual decreciente a una presión de p2. La FIGURA 4C es una vista ilustrativa de la lámina de orificio de la Figura 4A en donde los chorros de fluido muestran recombinación ligera a una presión de p3. La FIGURA 4D es una vista ilustrativa de la lámina de orificio de la Figura 4A en donde los chorros de fluido m uestran recombinación extensa a una presión de p4. La FIG URA 5A es una vista superior ilustrativa de un dispositivo de disminución de ruido típico utilizando tubos rociadores paralelos representando la zona de interacción atribuibie para converger flujo radial entre los tubos rociadores. La FI GU RA 5B es una vista lateral ilustrativa de los tubos rociadores paralelos de la Fig ura 5A mostrando las zonas de flujo q ue se pueden disipar de los tubos rociadores.
La FIGURA 6 es una vista superior ilustrativa del presente dispositivo de disminución de ruido empleando tubos rociadores paralelos con bloqueo de sector para eliminar sustancialmente la interacción fluídica provocada convergiendo flujo radial entre tubos rociadores. La FIGURA 7 es una vista en perspectiva ilustrativa de un tubo rociador comprendido de una pluralidad de discos apilados alternativos con el bloqueo de sector alcanzado al prohibir flujo de fluido a través de los discos de flujo alternativos. La FIGURA 8 es una vista en perspectiva ilustrativa de un tubo rociador comprendido de una pluralidad de discos apilados el con bloqueo de sector alcanzado al eliminar el camino fluídico tortuoso a través de una sección de cada disco. La FIGURA 9 es una vista en perspectiva ilustrativa de una protección de bloqueo de sector unida a la superficie de un tubo rociador típico para eliminar sustancialmente la interacción fluídica provocada convergiendo flujo radial.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Para ' comprender completamente las ventajas del presente tubo rociador y dispositivo de disminución de ruido, es necesario tener un entendimiento básico de los principios de operación de una planta de energía y específicamente, la operación del circuito de agua-vapor cerrado dentro de la planta de energía. En las plantas de energía, reciclar y conservar el agua de caldera reduce
signifícativamente el consumo de agua de la planta de energía. Esto es particularmente importante ya q ue muchos municipios ubicados en climas áridos req uieren plantas de energ ía para reducir consumo de agua. Volviendo a los dibujos y en referencia inicialmente a la
Figura 1 , se ilustra un diagrama de bloq ues de un ciclo del tubo de desviación de turbina de vapor de una estación generadora de energía. El proceso de generación de energía comienza en la caldera 1 0. La transformación de energ ía en la caldera 1 0 genera calor. El calor transforma el agua bombeada de un tanque de ag ua de alimentación 26, utilizando una bomba de agua de alimentación 28, en vapor. El tanque de agua de alimentación 26 sirve como el depósito para el circuito de ag ua-vapor. Una serie de tubos ó cañerías de vapor 17 dirigen el vapor de la caldera 10 para accionar una turbina de vapor 1 1 para generación de energ ía. Un árbol giratorio (no se muestra) en la turbina de vapor 1 1 se conecta a un generador 1 5. A medida que el generador 15 da vueltas , se produce electricidad . Ei vapor extraído de turbina 36 de la turbina de vapor 1 1 se transfiere a través de una cañería de vapor 1 8 hacia un condensador enfriado por aire 16 en donde el vapor se convierte de nuevo en agua. El agua recuperada 200 se bombea por la bomba de condensado 22 de n uevo hacia el tanque de ag ua de alimentación 26, completando así el circuito de agua-vapor cerrado para el vapor extraído de turbina 36. La mayoría de las turbinas de vapor modernas emplean un diseño multifase para mejorar la eficiencia de operación de la
planta. Cuando el vapor se utiliza para hacer trabajo, tal como hacer girar la turbina de vapor 1 1 , su temperatura y presión disminuyen. La turbina de vapor 1 1 representada en la Fig u ra 1 tiene tres fases progresivas: una fase de Presión Alta (HP) 1 2, una fase de Presión Intermedia (IP) 1 3, y una fase de Presión Baja (LP) 14. Cada fase de turbina progresiva se diseña para usar el vapor con presión y temperatura decrecientes. Por consiguiente, las turbinas de vapor multifase llevan a cabo una función importante en el circuito de agua-vapor disminuyendo presión de vapor y temperatura antes de la recuperación dentro del condensador enfriado por aire 16. Sin embargo, la turbina de vapor 1 1 no siempre es operacional. Por razones económicas, la caldera raras veces se cierra. Por consiguiente, debe estar disponible otro medio para acondicionar el vapor cuando la turbina de vapor 1 1 no está disponible. Un ciclo del tubo de desviación de turbina 1 9 se utiliza típicamente para llevar a cabo esta función. Durante varias fases operacionales con la planta tal como arranq ue y cierre de turbina, el ciclo de la turbina de vapor descrito arriba, está rodeado por un ciclo del tubo de desviación de turbina 19, como se ilustra en la Figura 1 . Numerosos esquemas del tubo de desviación se emplean típicamente en una planta de energ ía. Dependiendo del origen del vapor, ya sea de la fase HP ó fase I P, y la fase operacional de la planta, se req uieren diferentes técnicas para moderar el vapor antes de entrar en el condensador enfriado por aire 16. El esquema de tubo de desviación HP ¡lustrado en la Fig ura 1 se
emplea d urante el cierre de turbina e ¡lustra adecuadamente las condiciones de operación que requieren el presente dispositivo de disminución de ruido. Durante el tubo de desviación HP, el ciclo del tubo de desviación de turbina 19 recibe vapor de la tubería 29 q ue suministra vapor hacia la fase HP 1 2 de la turbina de vapor 1 1 , desviando así la turbina de vapor 1 1 . Por ejemplo, durante estos períodos de mantenimiento, la válvula de entrada HP 27 se opera en modo opuesto a las válvulas de bloq ueo 25a-b para trasladar el vapor de la turbina de vapor 1 1 directamente hacia el ciclo del tubo de desviación de turbina 19. Vapor del tubo de desviación 34 que entra en ei ciclo del tubo de desviación de turbina 1 9 en tubo de desviación HP está típicamente a una temperatura mayor y presión mayor que el condensador enfriado por aire 16 que se diseña para alojarlo. Válvulas de tubo de desviación 21 a-b se utilizan para tomar el descenso de presión inicial del vapor del tubo de desviación 34. Como se entiende por aquellos expertos en la materia, varias cañerías de tubo de desviación en general alimentan la válvula de tubo de desviación paralela 21 a-b para alojar la presión de respaldo requerida por la turbina de vapor 1 1 . Aplicaciones alternas pueden requerir una sola cañería de tubo de desviación ó pueden suplir el sistema de tubo de desviación paralelo representado en la Figura 1 cuando la turbina de vapor 1 1 lo ordenara. Típicamente, la presión de vapor del tubo de desviación se reduce desde varios cientos de psi hasta aproximadamente cincuenta psi. Para moderar la temperatura del vapor del tubo de desviación 34 q ue sale de la caldera, válvulas
de agua de rocío 20a-b reciben agua de rocío 33 de la bomba de agua de rocío 23. El agua de rocío 33 se inyecta en un desobrecalentador 24 en donde el agua de rocío de temperatura más baja 33 se mezcla en el vapor del tubo de desviación 34 para reducir su temperatura en la escala de varios cientos de grados Fahrenheit. En el proceso para reducir la temperatura del vapor del tubo de desviación 34, el agua de rocío 33 se consume casi totalmente a través de evaporación . El vapor acondicionado 35 se introduce en el condensador enfriado por aire 1 6 a través de la tubería 41 a-b, completando as í el camino del fluido de ciclo del tubo de desviación de turbina 1 9. En referencia ahora a las Figuras 2A y 2B, se explican los componentes estructurales del condensador enfriado por aire 16. En el condensador enfriado por aire 16, vapor se manda a través de la cañería de vapor 41 hacia un conducto del condensador 38 y después hacia el intercambiador de calor 30. Como se describe anteriormente, el intercambiador de calor 30 funciona como un radiador típico. Esto es, en un radiador típico vapor se hace circular a través de cámaras dentro del radiador. El calor del vapor se conduce a través de las paredes de las cámaras y se Irradia hacia la atmósfera circundante. En el condensador enfriado por aire, vapor extra ído de turbina 36 entra en el intercambiador de calor 30 directamente a través del conducto del condensador 38. Vapor acondicionado 35 se alimenta dentro del conducto del condensador 38 (se muestra en detalle en la Figura 3) a través del dispositivo de disminución de ruido 46 desde la cañería de vapor 41 cuando este sale del ciclo del tubo de desviación
de turbina 1 9 del desobrecalentador 24 con referencia en la Figura 1 . El cond ucto del condensador 38 se conecta directamente a las cámaras del intercambiador de calor 39a-f. A medida q ue el vapor se hace circular a través de las cámaras 39a-f, el calor del vapor se cond uce hacia las paredes de cámara 31 a-1 . Además , el intercambiador de calor 30 se eleva en los soportes 37a-b para proporcionar transferencia de calor adecuada para condensación . La condensación de vapor se alcanza forzando aire de baja temperatura, de alta velocidad a través del intercambiador de calor 30 por medio de un conjunto de ventiladores 32, el cual lleva entonces el calor residual de las paredes de cámara 31 a-1 hacia la atmósfera circundante. Como se ilustra y representa en la Figura 1 , el intercambiador de calor recibirá vapor de varias fuentes, ya sea vapor acondicionado 35 ó vapor extraído de turbina 36, independientemente. En tubo de desviación HP, como se representa en la Figura 1 , las válvulas 25 y 27 se operan en tal manera que en la presente modalidad el vapor extraído de turbina 36 y el vapor acondicionado 35 no están fluyendo hacia el intercambiador de calor 30 simultáneamente, pero, como se entiende por aquellos expertos en la materia, esta descripción no tiene la intención de limitar el dispositivo de disminución de ruido descrito en la presente. Representada en la Figura 3, una vista lateral seccionada parcial ilustra el dispositivo de disminución de ruido 46 colocado dentro del conducto del condensador 38. El dispositivo de disminución de ruido 46 incluye tubos rociadores paralelos 42a-b
eolocados dentro del conducto del condensador 38. Como se explica en mayor detalle abajo, los tubos rociadores 42a-b crean el descenso de presión final requerido por el condensador enfriado por aire 16 separando el flujo del fluido entrante en muchos chorros pequeños a través de una pluralidad de pasajes alrededor de la periferia de los tubos rociadores 42a-b. Flujo radial de los tubos rociadores 42a-b puede interactuar a lo largo de la pared de conducto condensador 43 y puede crear un flujo interactivo alrededor del eje central 48 del dispositivo de disminución de ruido 46 entre los tubos rociadores 42a-b provocando ruido aerodinámico excesivo. La posición y espacio de los tubos rociadores 42a-b tienen un efecto en las características aerodinámicas del condensador enfriado por aire 16. En el dispositivo de disminución de ruido preferido 46, los tubos rociadores 42a-b están aproximadamente paralelos a lo largo de su eje longitudinal respectivo 44a y 44b y colocados simétricamente alrededor del eje central 48 del dispositivo de disminución de ruido 46. Los tubos rociadores paralelos 42a-b de preferencia se colocan perpendiculares al eje longitudinal 45 del conducto del condensador 38 para reducir su área de corte transversal dentro del conducto del condensador 38, limitando así la restricción fluídica y presión de respaldo experimentados por la turbina de vapor 1 1 durante la operación. El vapor del tubo de desviación 34, el cual se ha mezclado con agua de rocío 33 en el desobrecalentador 24 (Figura 1 ), entra en el conducto del condensador 38 a través de cañerías de vapor 41 a-b. Como se representa en la Figura 3, cada tubo rociador
42a-b colocado dentro del cond ucto del condensador 38 tiene una penetración individual. Las penetraciones individuales limitan la tubería y estructura soportadora dentro del conducto del condensador 38. Al hacer eso, el área de corte transversal del dispositivo de disminución de ruido 46 se reduce para además disminuir la restricción fluídica experimentada por la turbina de vapor 1 1 . Como se entiende por aquellos expertos en la materia, otros métodos de montaje ó acoplamiento se pueden imaginar sin apartarse del dispositivo de disminución de ruido 46 como se muestra. Continuando, collarines 47a-b se utilizan para sellar el conducto del condensador 38 en los puntos de penetración del dispositivo de disminución de ruido 46. Los tubos rociadores paralelos 42a-b se conectan a través de técnicas de tubería convencionales utilizando collarines 49a-b y tubos 40a-b como se ilustra en la Fig ura 3. La pared de conducto del condensador 43 del conducto del condensador 38 es típicamente delgada (aproximadamente 1 .27 centímetros) relativa al diámetro de conducto del condensador 38 (aproximadamente 23 pies), haciéndola una estructura potencialmente resonante. Como se describe en la presente, la presión del vapor del tubo de desviación reducido 34 está típicamente en la escala de 50 psi. Durante el cierre (representado esquemáticamente en la Figura 1 ), la presión dentro del conducto del condensador 38 es fundamentalmente presión atmosférica, por consig uiente el descenso de presión a través de los tubos rociadores 42a-b es
aproximadamente 50 psi. A la inversa, durante arranque cuando la turbina está girando, el conducto del condensador 38 operará en un vacío, debido al escape de turbina de alta velocidad y creará presiones diferenciales a través de los tubos rociadores superiores a 50 psi. A estas escalas de presión, velocidades de fluido son suficientes para crear ruido sustancial cuando el fluido golpea la pared de conducto condensador 43. Como se entiende por aquellos expertos en la materia , energía potencial mecánica se almacena en fluidos presurizados. A medida que la presión de fluido se disminuye a través de un pasaje restrictivo, la energía potencial se convierte en energía cinética en la forma de movimiento de fluido turbulento. Las figuras 4A-4D presentan los fenómenos aerodinámicos en la superficie externa de los tubos rociadores 42a-b cuando el fluido progresivamente experimenta presión diferencial creciente. En un sistema condensador enfriado por aire, movimiento de fluido turbulento puede crear condiciones aerodinámicas que inducen vibración física y ruido con tal magnitud por lo que se refiere a exceder regulaciones de seguridad gubernamentales y daño al sistema de recuperación de vapor. Por consiguiente, es deseable desarrollar un dispositivo y/o un método para reducir sustancialmente estos efectos nocivos. Estos fenómenos aerodinámicos potencialmente nocivos en general se pueden reducir en cualquiera de cuatro modos: reducir la presión en fases pequeñas, mantener separación fluídica para evitar recombinación turbulenta, evitar contacto de fluido con estructuras sólidas, y cualquier combinación de
los tres métodos anteriores. La sección de lámina de orificio 50 representada en las Figuras 4A-4D representa las características aerodinámicas de chorros de fluido individuales saliendo de la superficie externa de los tubos rociadores 42a-b cuando el vapor del tubo de desviación 34 y agua de rocío 20 se encaminan a través de los dispositivos. En tas Figuras 4A-4D, la presión relativa a través de la lámina de orificio 50 se aumenta desde p1 hasta p4, respectivamente. Los chorros de fluido 52a-c que salen de la lámina de orificio 50 en la Figura 4A muestran separación distinta de los chorros de fluido en la presión más baja, p 1 . La separación distinta de los chorros de fluido 52a-c representada en la Figura 4A produce ruido de frecuencia relativamente alta q ue se atenúa fácilmente dentro del conducto del condensador 38. La Fig ura 4B muestra una recomblnación ligera de los chorros 52a-c en los puertos de salida 54a-c sobre la lámina de orificio 50 cuando la presión se aumenta a p2. Cuando la presión de transmisión además se aumenta a p3, ilustrada en la Figura 4C, una resonancia de las moléculas de fluido comienza a ocurrir a lo largo del chorro central 52b produciendo recombinación de chorro más extensa. Finalmente, ilustrada en la Figura 4D , la presión se aumenta a p4 y ha ocurrido recombinación de chorro extensa. La nueva formación de chorro extensa representada en la Fig ura 4D crea ruido de frecuencia sustancialmente más baja q ue el ruido generado por separación de chorro distinta representada en la Figura 4A. El ruido de frecuencia más baja puede inducir resonancia estructural
perjudicial ó vibración dentro del conducto del condensador 38. Durante la operación del ciclo del tubo de desviación , un fenómeno aerodinámico similar puede resultar del (los) dispositivo(s) de disminución de ruido de la materia anterior 46 que operan dentro del conducto del condensador 38. Debido a la naturaleza nociva de las frecuencias más bajas, es deseable eliminarlas. El presente dispositivo de disminución de ruido, como se declara , directamente atiende estos problemas. En referencia ahora a la Figura 5A, se muestra una vista superior q ue ilustra la interacción aerodinámica entre tubos rociadores 42a-b del dispositivo de disminución de ruido 46. Como se discute anteriormente, recombinación e interacción de los chorros de fluido de alta velocidad producen ruido aerodinámico sustancial. La Fig ura 5A ilustra una zona de interacción 60 que existe entre los tubos rociadores típicos 42a-b en donde los chorros de fluido de alta velocidad chocan y crean ruido aerodinámico que contiene componentes de frecuencia baja. Cuando el vapor del tubo de desviación 34 y agua de rocío 33 se accionan a través de los tubos rociadores 42a-b, el flujo radial 62 de los fluidos provoca que los chorros de fluido se vuelvan a combinar en la zona de interacción 60 creando ruido aerodinámico sustancial . La Figura 5B es una vista lateral q ue il ustra la zona de interacción 60 que ocurre a lo largo de toda la longitud del dispositivo de d isminución de ruido 46. La zona de interacción 60 solamente ocurre en donde los chorros de fluido se combinan . Lejos de la zona de interacción 60 de los tubos rociadores
42a-b, los chorros de fluido 64 están relativamente libres para disiparse. La Figura 6 ilustra una vista superior de un diagrama de flujo del dispositivo de disminución de ruido preferido 46 teniendo dos tubos rociadores 42c-d. Para eliminar la zona de interacción 60 entre tubos rociadores paralelos 42c-d, un sector de cada tubo rociador se diseña para impedir el flujo radial 62 a partir de establecer la zona de interacción 60 (Figuras de referencia 5A y 5B). La vista superior en la Figura 6 representa como los sectores bloq ueados 70a y 70b se colocan en oposición reflejada próxima entre los tubos rociadores 42c-d. La longitud de sector de los sectores bloqueados 70a y 70b depende de las propiedades de fluido y restricciones físicas del conducto del condensador en el cual se colocarían. El ángulo de sector, el cual define la longitud de sector, es específico de aplicación. Como se declara, el presente dispositivo de disminución de ruido tienen un ángulo de sector en la escala de aproximadamente 10 grados hasta 90 grados. Por ejemplo, si la proporción de espacio a diámetro de los tubos rociadores es aproximadamente 5: 1 , al ángulo de sector preferible es aproximadamente 45 grados. Impidiendo flujo radial entre los tubos rociadores paralelos 42c-d , la zona de interacción 60 no se desarrolla , por eso el dispositivo de disminución de ruido 46 elimina sustancialmente el potencial de recombinación de chorro y elimina sustancialmente el ruido aerod inámico asociado con aquellos fenómenos. Aquellos expertos en la materia pueden comprender que el bloqueo de sector además se puede extender
hacia varias zonas dentro de un solo tubo rociador sin apartarse del espíritu y ámbito del presente dispositivo de disminución de ruido. Por ejemplo, un dispositivo de disminución de ruido que emplea tres tubos rociadores en una instalación colineal requeriría que el tubo rociador central use dos sectores de bloq ueo diametralmente opuestos para impedir flujo de interacción de los tubos rociadores adyacentes . Además la técn ica de bloq ueo de sector se puede utilizar para evitar q ue el flujo de fluido choque contra cualquiera de las estructuras inmediatamente adyacentes al tubo rociador. Varias modalidades de los tubos rociadores 42c-d ahora se explicarán en detalle. El presente dispositivo de disminución de ruido 46 se comprende mejor con una breve discusión de técnicas de reducción de presión de fluido empleadas dentro de los tubos rociadores 42c-d. La función principal de tubos rociadores 42c-d es reducir la presión de vapor antes de que entre en el condensador enfriado por aire. Como se conoce, el Principio de Bernoulli resume un fenómeno en ciencia de fluido q ue dictan que cuando la velocidad del fluido aumenta, la presión del fluido se disminuye de manera correspond iente. Como se muestra en la Figura 7, el tubo rociador en general esta comprendido de una pila de discos anulares con ranuras de entrada 92a-d , ranuras de salida 96a-d , y recintos interconectadores 99a-d . Orientando selectivamente los discos, se crea una serie de pasajes. Durante la operación, entra fluido en los tubos rociadores 42c-d a través de las ranuras de entrada 92a-d en el centro hueco y
fluye a través de los pasajes creados por los recintos interconectadores 99a-d . La naturaleza restrictiva de los pasajes acelera el fluido cuando se mueve a través de ellos . Los recintos crean cámaras de fluido dentro de las capas individuales de los discos apilados y conectan las ranuras de entrada 92a-d a las ranuras de salida 96a-d . La geometría de camino de flujo creada dentro del tubo rociador prod uce descensos de presión efectuados subdividiendo el vapor de flujo en partes más peq ueñas para reducir presión de fluido. En una modalidad , la pila de disco contiene cuatro discos similares orientados únicamente para crear un sector bloqueado 70b como se ilustra en la Figura 6 y se discute en mayor detalle abajo. El número total de discos utilizados en cada tubo rociador depende de las propiedades de fluido y limitaciones físicas de la aplicación en la cual los tubos rociadores 42c-d se colocarán . Una vista detallada del presente tubo rociador 42c muestra que está comprendido de discos de flujo 96a y 96c y discos de bloq ueo 96b y 96d . El fluido se admite dentro del tubo rociador 42c a través de pasajes creados por los discos de flujo 96a y 96c y los discos de bloqueo 96b y 96d. El disco de flujo 96c se divide en dos sectores de flujo 93c y 95c y dos sectores de recinto 97c y 99c. Los sectores de flujo 93c y 95c tienen una pluralidad de ranuras de entrada 92c parcialmente extendidas hacia fuera del centro hueco del disco y una pluralidad de ranuras de salida 94c parcialmente extendidas hacia dentro del perímetro externo del disco. Los sectores de recinto 97c y 99c en el disco de flujo 96c crean un pasaje de fluido interno para conectar las ranuras de entrada
92b y 92d a las ran uras de salida 94b y 94d de los discos de flujo adyacentes 96b y 96d. Como se ilustra, los sectores de flujo y los sectores de recinto se colocan simétricamente alrededor de ambos tipos de discos. Orientando adecuadamente los sectores de flujo y los sectores de recinto como se muestra y declara, se puede alcanzar la geometría de flujo deseada. Como se explica anteriormente, subdividir el flujo de fluido en caminos de flujo más numerosos y progresivamente más pequeños reduce la energía de fluido y ayuda a evitar vibración y a reducir sustancialmente ruido aerodinámico. En la ' modalidad preferida , la proporción de ranuras de salida a ranuras de entrada es aproximadamente cuatro-a-uno. Aq uellos expertos en la materia reconocerán q ue se pueden hacer derivaciones de la proporción de la ranura de salida a la ranura de entrada sin apartarse del espíritu y ámbito del presente dispositivo de disminución de ruido. Continuado, los discos de bloq ueo 96b y 96d están comprendidos de dos sectores de flujo, un sector de recinto, y un sector de bloqueo. Los sectores de flujo 93b, 95b , 93d , y 95d y los sectores de recinto 99b y 99d representados en el disco de bloqueo 96b y 96d en general son equivalentes entre ambos tipos de disco. Los sectores de bloqueo 97b y 97d de los discos de bloqueo 96b y 96d impiden flujo de fluido entre las ranuras de entrada adyacentes 92a y 92c y las ranuras de salida adyacentes 94a y 94c eliminando el sector de recinto. Como se ilustra, la instalación del flujo y discos de bloq ueo impedirá la formación de la zona de interacción entre varios
tubos rociadores, reduciendo así sustancialmente la vibración estructural y ruido aerod inámico generado dentro del conducto del condensador 38. Por lo tanto, se debe comprender que basándose en propiedades de fluido específicas y limitaciones de diseño físicas, un tubo rociador se puede diseñar para impedir flujo a través de cualq uier zona definida por la posición y tamaño del sector de bloqueo. Además se puede comprender por aq uellos expertos en la materia que las zonas de bloq ueo no solamente son limitadas para los sectores de recinto. Flujo de fluido se puede impedir eliminando cualquiera de, las ranuras de entrada, las ranuras de salida, ó combinaciones de ambas sin apartarse del espíritu y ámbito del presente dispositivo de disminución de ruido. U n disco superior sólido y una lámina de soporte (ninguno se muestra) se unen a la superficie superior y superficie inferior del tubo rociador 42c para dirigir flujo de fluido a través del tubo rociador 42c y proporcionar disposiciones de soporte dentro del conducto del condensador 38, respectivamente. Aunque la modalidad preferida enseña un dispositivo de disminución de ruido utilizando tubos rociadores diseñado alrededor de discos alternos , otras modalidades son concebibles. Por ejemplo, un camino de flujo tortuoso se puede crear utilizando uno ó más discos en donde los caminos de flujo tortuoso conectan las ranuras de entrada de fluido en el centro hueco a las ran uras de salida de fluido en el perímetro de disco. La Patente de EE. UU 6,095, 196 , la cual es
incorporada por la presente para referencia , muestra, por ejemplo, un disco apilado creando un camino de flujo tortuoso utilizando un disco. Una vista en perspectiva ilustrativa de una modalidad alterna un tubo rociador proporcionado con un solo disco del presente dispositivo de disminución de ruido utilizando caminos tortuosos con un sector bloq ueado se representa en la Figura 8. El tubo rociador de camino tortuoso 101 está comprendido de una pluralidad de discos de flujo 103. El disco de flujo 1 03 contiene un sector de flujo 1 06 y un sector de bloq ueo 1 07. En el sector de flujo 1 06, obstructores de fluido 1 20a-120f colocados sobre la superficie del disco de flujo 103 crean pasajes tortuosos que se vuelven progresivamente más restrictivos. Como se explica anteriormente, restricciones fluídicas aumentan velocidad de fluido y por lo tanto producen una disminución correspondiente en presión de fluido . Por consiguiente, la velocidad del fluido que entra en los caminos tortuosos 1 04 del tubo rociador 1 02 a través de ranuras de entrada 1 1 0 de sector de flujo 106 aumenta cuando el fluido avanza hacia las ranuras de salida de fluido 108. La presión de fluido se reduce dramáticamente cuando el fluido sale de las ranuras de salida de fluido 1 08 y continua hacia el condensador enfriado por aire 1 6. De manera adicional , el disco de flujo 103 contiene un sector de bloqueo 1 07. El sector de bloqueo 107 impide el flujo, eliminando pasajes de fluido a través de una zona especificada dentro del disco de flujo 1 03. Por consiguiente, un dispositivo de disminución de ruido creado con tubos rociadores utilizando los discos de fl ujo ahora
descritos reducirá sustancialmente el flujo radial entre los tubos rociadores reduciendo así los efectos perjudiciales de la vibración y ruido asociados con tubos rociadores típicos. Además, el concepto de bloqueo de sector descrito en las modalidades anteriores también se puede aplicar a un tubo rociador típico para alcanzar los beneficios como se declara. La Fig ura 9 representa un tubo rociador mejorado 1 36 comprendido de una protección de bloq ueo de sector 135 que se puede retroajustar para cualq uier tubo rociador típico 42a. El tubo rociador 1 36 de la Figura 9 se ilustra con el dispositivo de presión de fluido tortuoso como se describe arriba. La protección de bloqueo de sector 1 35 elimina sustancialmente el flujo radial entre una pluralidad de tubos rociadores dirigiendo fl ujo de salida del tubo rociador 1 36 lejos de la zona de interacción a través de un sector definido por la longitud de la protección de bloqueo de sector 135. La protección de bloqueo de sector 135 se adapta para ajustarse a la superficie externa 138 del tubo rociador 136 y se une inmediatamente sobre el mismo. Como se entiende, la protección de bloq ueo de sector 1 35 además se puede adaptar para ajustarse a la superficie interna 1 39 del centro hueco para alcanzar proh ibición de flujo similar. La descripción detallada anteriormente mencionada se ha dado para claridad de entendimiento solamente, y ninguna de las limitaciones innecesarias se debe entender de la misma, ya que las modificaciones serán obvias para aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, el tubo rociador se puede construir de un cilindro hueco
continuo con pasajes de fluido radiales directos. El cilindro otra vez deberá subdividirse en dos zonas de flujo en donde la zona de bloqueo tendrá una ausencia de pasajes radiales directos para dirigir el flujo lejos de la zona de interacción y eliminar sustancialmente el flujo de interacción entre varios tubos rociadores. De manera adicional, los tubos rociadores se pueden d iseñar para dirigir flujo a través de cualq uier forma de zona de flujo definiéndose por la posición y tamaño del sector de bloq ueo. Los tubos rociadores descritos arriba crean un sector bloqueado que tiene longitud uniforme con respecto al eje longitudinal. Esto es, el ancho del sector bloq ueado es equivalente en todos los discos de flujo y se alinea simétricamente. Además se puede comprender por aquellos expertos en la materia q ue la longitud de sectores de bloqueo no se limita a la configuración uniforme detallada en la presente, pero se puede modificar variando la longitud de sector a lo largo del eje longitudinal del tubo rociador si apartarse del espíritu y ámbito del presente dispositivo de disminución de ruido y tubo rociador. También se puede comprender por aq uellos expertos en la materia que en algunos casos, el dispositivo de disminución de ruido se puede crear utilizando un solo tubo rociador.