| REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención, la considero una novedad, por lo tanto reclamo de mi exclusiva propiedad el contenido de las siguientes cláusulas. 1. Recuperador de calor, que sustituye a los tubos de humo que actualmente se utilizan para recuperar el calor de los gases de combustión, en los calentadores de agua y las calderas de vapor de funcionamiento vertical, que corresponden a los que funcionan con tiro natural y con tiro forzado y cuando los calentadores y calderas funcionan con tiro forzado, los gases de combustión pueden fluir en dirección ascendente o en dirección descendente, porque son impulsados por un soplador mecánico; caracterizado porque el tanque (1) del calentador de agua contiene al menos dos ductos de gases (2) con forma de arco, que alcanzan un ángulo de 120°; además porque los ductos (2) quedan confrontados entre sí y en los extremos de los dos ductos (2), existe una separación de al menos 20 mm entre ambos ductos 2; además porque cada ducto para gases (2) está constituido por dos paredes que quedan enfrentadas entre sí; además porque las dos paredes del ducto (2), presentan una pluralidad de nervios que están formados hacia el interior del ducto (2); además porque los nervios son formados en las dos paredes del ducto (2) por medio de un troquel; además porque todos los nervios de una pared, se forman girados 30° en contra de las manecillas del reloj y todos los nervios de la otra pared se forman girados 30° a favor de las manecillas del reloj; además porque al quedar enfrentadas las dos paredes del ducto (2), los nervios de cada pared forman una V al confrontarse con los nervios correspondientes de la pared de enfrente; además porque los nervios de las dos paredes, al quedar confrontados hacen contacto entre sí y funcionan como atiesadores para que el ducto (2) resista la presión externa; además porque cada pared del ducto (2) cuenta con una pestaña longitudinal en cada lado y las pestañas de las dos paredes se sueldan entre sí para formar el ducto para gases (2). 2. Recuperador de calor, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque los nervios quedan en hileras y paralelos entre sí en la dirección transversal respecto al eje longitudinal del ducto (2) y en la dirección longitudinal los nervios quedan intercalados de tal forma, que cada nervio de una determinada hilera, inicia en medio de donde terminan dos nervios de las hileras adyacentes longitudinalmente. 3. Recuperador de calor, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque opcionalmente las dos paredes del ducto (2) presentan una pluralidad de protuberancias (3) en lugar de nervios. 4. Recuperador de calor, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque opcionalmente las dos paredes del ducto (2), presentan una pluralidad combinada de nervios y de protuberancias (3). 5. Recuperador de calor, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el ducto (2) puede tener un ángulo intermedio, desde la forma de arco con un ángulo de 180°, hasta la forma rectangular que tiene un ángulo de 0°. 6. Recuperador de calor, de conformidad con las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque los nervios tienen forma alargada y las protuberancias (3) pueden tener forma semiesférica, de cono truncado y forma irregular. |
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al ámbito de los calentadores de agua y las ¡ calderas de vapor de tubos de humo, para uso residencial comercial e industrial y consiste en un recuperador de calor que no requiere baffles en su interior; porque puede recuperar el calor de los gases de combustión, con sus paredes únicamente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente en los calentadores de agua y en las calderas de vapor de tubos de humo, se utilizan diversos baffles fabricados con lámina, para recuperar el calor de los gases de combustión en el interior de los tubos de humo y aun así no se
> alcanza la eficiencia térmica que se requiere en los calentadores y calderas de la actualidad; un ejemplo de los baffles que más se usan actualmente en el interior de los tubos de humo, son los siguientes: El que se describe en la patente No 5,787,846 de los EE.UU. Otro ejemplo es el que se describe en la patente No 5, 544,625 de los EE.UU. Un ejemplo más aún, es el que se describe en la patente i No 4, 327,671 también de los EE.UU. Los baffles de las invenciones ya mencionadas, además de que su uso implica un costo adicional, son ineficaces porque no están enfriados por ningún fluido y por ello siempre se encuentran a muy alta temperatura durante el funcionamiento de los calentadores y calderas; por lo cual aunque las paredes de los tubos de humo se mantengan relativamente frías, los gases de combustión salen muy calientes de los tubos, en los calentadores de agua y las calderas de vapor.
Es por tanto un objeto de la presente invención, el de proporcionar un recuperador de calor que está constituido por un ducto para gases, que no requiere baffles en su interior, porque puede recuperar el calor únicamente con sus paredes y es fácil de fabricar.
Es un objeto más de la presente invención, el de proporcionar un ducto para gases, que permite alcanzar una alta eficiencia térmica a bajo costo, porque toda la superficie que está en contacto con los gases calientes de combustión, es enfriada por el agua que contiene el calentador o caldera; por lo cual se requiere menos superficie de calefacción y menos costo en relación a los tubos de humo que sí requieren baffles en su interior.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La figura 1 muestra como ejemplo el tanque de un calentador de agua y en su interior se puede apreciar dos ductos para gases, con forma de arco.
La figura 2 muestra individualmente una vista seccional del ducto con forma de arco, que se muestra en la figura 1 y se aprecia una serie de protuberancias. La figura 3 muestra un corte longitudinal del ducto con forma de arco, que aquí se propone y se aprecia el perfil del ducto para gases y una serie de protuberancias.
La figura 4 muestra una vista de la sección del ducto que aquí se propone, el cual es de forma rectangular y se aprecia una serie de protuberancias.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente descripción se hace con fines ilustrativos, no limitativos y se hace referencia a las figuras y a los signos numéricos que se acompañan.
La figura 1 muestra como ejemplo, el tanque 1 de un calentador de agua, en el cual se aprecia la posición preferida para disponer dos ductos para gases 2, con forma de arco en el interior del tanque 1 ; lo cual no es limitativo, porque se pueden disponer más de dos ductos 2 con forma de arco en el tanque 1 ; la cantidad de ductos 2, depende del diámetro que tenga el tanque 1 y de la potencia con la que sea diseñado el calentador de agua. Los ductos 2 de la presente figura, se disponen preferentemente contrapuestos entre sí y entre los extremos de ambos ducto 2, queda una separación de al menos 20 mm. Para que el agua pueda fluir libremente alrededor y en medio de los dos ductos 2 y así el calentamiento del agua es uniforme en el interior del tanque 1.
La figura 2 muestra una vista seccional del ducto para gases 2, con forma de arco que aquí se propone; el cual está compuesto por dos paredes que quedan enfrentadas entre sí y presenta en sus dos paredes una pluralidad de protuberancias 3, que están formadas hacia el interior del ducto 2 y cuando las dos paredes del ducto 2, quedan enfrentadas entre sí, las protuberancias 3 de las dos paredes, quedan contrapuestas y haciendo contacto entre sí, por lo cual funcionan como atiesadores y así se mantienen separadas las dos paredes del ducto 2 y que el ducto 2 pueda resistir la presión externa. Las protuberancias 3 se forman por medio de un troquel, con la distribución al tresbolillo, para que no queden alineadas de forma consecutiva respecto al eje longitudinal del ducto 2, ya que esa es la dirección en que fluyen los gases de combustión, como lo indica la flecha 4 de la figura 3. La distribución al tresbolillo en las protuberancias 3, se requiere porque éstas también tienen la función de provocar turbulencias y recuperar el calor de los gases de combustión, que fluyen en el interior del ducto 2. El presente ducto para gases 2, tiene la forma de arco porque ésta es similar a la forma que tiene la pared del tanque 1 y por ello en un determinado tanque 1 , se pueden disponer una cierta cantidad de ductos 2 con forma de arco, de diferentes dimensiones; se disponen preferentemente en pares, como se aprecia en la figura 1 y queda un par de ductos 2, en medio de otro par de ductos 2 de mayor tamaño y pueden quedar en posición preferentemente concéntrica, aunque los ductos 2 pueden disponerse con otra distribución en el tanque 1. La disposición de una mayor cantidad de ductos 2 en el tanque 1 , incrementa el área de paso para los gases de combustión y aumenta el área de calefacción, respecto a los ductos 2 de forma rectangular; esto es importante porque el espesor del ducto 2 está definido por la separación entre sus dos paredes, lo cual está limitado por la profundidad que se puede alcanzar en las protuberancias 3. Las protuberancias 3 pueden tener forma semiesférica, de cono truncado, o forma irregular, porque lo más importante es que queden distribuidas al tresbolillo y que queden confrontadas y haciendo contacto entre sí en las dos paredes del ducto 2. El presente ducto para gases 2 con forma de arco, alcanza un ángulo tangencial preferido de 120° desde un extremo hasta el extremo opuesto, lo cual no es limitativo, porque el ducto 2 con forma de arco, puede tener ángulos intermedios, desde 180° hasta 0 o . Como se puede entender, el ducto 2 con 0 o de ángulo, se convierte en un ducto 2 de forma rectangular.
La figura 3 muestra un corte longitudinal del ducto para gases 2 con forma de arco, que aquí se propone y se aprecia el perfil de las dos paredes del ducto 2 y se aprecia también una serie de protuberancias 3, las cuales hacen contacto entre sí para que funcionen como atiesadores.
La figura 4 muestra una vista seccional de una variante del ducto para gases 2, que aquí se propone; el cual tiene forma rectangular y se aprecia una serie de protuberancias 3, las cuales hacen contacto entre sí para funcionar como atiesadores. El presente ducto 2 de forma rectangular, también presenta en sus dos paredes una pluralidad de protuberancias 3, las cuales son formadas por un troquel hacia el interior del ducto 2, con la distribución al tres bolillo y al quedar enfrentadas entre sí las dos paredes del ducto 2, las protuberancias 3 funcionan como atiesadores cuando quedan confrontadas entre sí, tal y como se describ en la figura 2. Además, todas las características del ducto 2 y de las protuberancias 3 que se describen en la figura 2, se aplican exactamente igual en el ducto 2 de la presente figura, excepto la forma de arco. Las protuberancias 3 que se muestran y describen en la presente figura y en las figuras 2 y 3, pueden ser sustituidas en su totalidad por nervios en las dos paredes del ducto 2, ya sea que el ducto 2 tenga forma de arco o forma rectangular y se puede diseñar un troquel que pueda formar los nervios y las protuberancias 3, combinados en las dos paredes del ducto 2.
Como ya es sabido, los nervios tienen forma alargada y también son formados con un troquel en las dos paredes hacia el interior del ducto para gases 2 y en la dirección transversal respecto al eje longitudinal del ducto 2, los nervios quedan en hileras y paralelos entre sí en todas las hileras de las dos paredes del ducto 2 y en dirección longitudinal, los nervios quedan intercalados de tal forma, que cada nervio de una hilera determinada, inicia en medio de donde terminan dos nervios de las hileras adyacentes longitudinalmente; lo cual es equivalente a la distribución al tres bolillo de las protuberancias 3; dicha distribución se requiere para que los filetes de gases que fluyen en el interior del ducto 2, sean cortados por la mitad en cada hilera de nervios. Además, en dirección del eje longitudinal del ducto 2, los nervios se pueden formar con una orientación muy variada, desde la posición alineada, hasta 90° respecto al eje longitudinal del ducto 2; pero se propone un ángulo preferido de 30° respecto al eje longitudinal del ducto 2, por ejemplo; si tenemos las dos paredes del ducto 2 enfrentadas entre sí, los nervios de una pared, quedan girados 30° en contra de las manecillas del reloj y los nervios de la pared de enfrente, quedan girados 30° a favor de las manecillas del reloj y así se forma una V en cada nervio cuando éste se confronta con el nervio correspondiente de la pared de enfrente. Opcionalmente los nervios pueden tener una orientación igual en las dos paredes del ducto 2, por ejemplo; si tenemos las dos paredes del ducto 2 enfrentadas entre sí, los nervios de las dos paredes quedan girados 30° a favor de las manecillas del reloj, así los nervios de ambas paredes se confrontan alineados entre sí. Además, los nervios de una hilera pueden estar girados 30° a favor de las manecillas del reloj y los nervios de la siguiente hilera longitudinalmente, pueden estar girados 30° en contra de las i manecillas del reloj y así sucesivamente para las siguientes hileras de nervios en las dos paredes del ducto 2 y de esta forma, queda un trayecto sinuoso para los gases de combustión que fluyen por el interior del ducto para gases 2. Los nervios de las dos paredes, hacen contacto al quedar confrontados entre sí para funcionar como atiesadores y mantienen separadas las dos paredes del ducto 2 para que el
; ducto 2 pueda resistir le presión externa.
Las paredes de los ductos para gases 2, que se describen en las figuras 2, 3 y 4, cuentan con dos pestañas longitudinales en ambos lados opuestos de cada pared y cuando las dos paredes de cada ducto 2, quedan enfrentadas entre sí, las pestañas de ambas paredes se sueldan entre sí, para formar el ducto 2, ya sea que éste tenga forma de arco o forma rectangular.
El ducto para gases 2 que se describe en las figuras 2, 3 y 4, ya sea que presente en sus dos paredes una pluralidad de protuberancias 3, o una pluralidad de nervios, o una combinación de ambos; como sea, puede funcionar con tiro natural y con tiro forzado; cuando el ducto 2 funciona con tiro natural, las protuberancias 3 y o los nervios, tienen que formarse lo más pronunciados que permita la elasticidad de la lámina, para que las paredes del ducto 2, queden suficientemente separadas entre sí, porque los gases de combustión fluyen a baja velocidad y se requiere una mayor área de paso para los mismos; pero si el presente ducto 2, funciona con tiro forzado, las protuberancias 3 y o los nervios, pueden formarse poco pronunciados y las dos paredes del ducto 2, pueden quedar muy cercanas entre sí; porque en este caso, los gases de combustión fluyen a alta velocidad porque son impulsados por un soplador mecánico. Además, en los calentadores y calderas de funcionamiento vertical y que funcionan con tiro forzado, los gases de combustión pueden fluir en dirección ascendente, o en dirección descendente por el interior del ducto para gases 2.
REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
Se proporciona como ejemplo un calentador de agua de rápida recuperación, en el cual se aplica la presente invención. El tanque del calentador tiene un diámetro de 260 mm; la altura es de 280 mm y contiene dos ductos para gases 2, con i forma de arco, los cuales quedan contrapuestos entre sí y en los extremos de los ductos 2, existe una separación de 30 mm entre ambos ductos 2, para que el agua pueda fluir libremente alrededor y en medio de los ductos 2. Cada ducto 2 presenta en sus dos paredes una pluralidad de nervios, que están formados hacia el interior del ducto 2. Los nervios tienen una distribución tal, que al quedar enfrentadas las dos paredes del ducto 2, los nervios de cada pared forman una V al confrontarse con los nervios de la pared de enfrente. El ducto 2 tiene un ancho tangencial de 200 mm y el espesor interior por donde fluyen los gases de combustión, es de 25 mm. Con dichas dimensiones y funcionando con tiro natural, los dos ductos 2 permiten un quemador con 14 kw de potencia a nivel del mar y el presente calentador produce de forma continua 6.8 Its /m de agua, con un incremento de 25 °C en la temperatura del agua y alcanza una eficiencia térmica de 85 % en base al poder calorífico inferior del gas combustible.
i El presente ducto para gases 2, puede aplicarse en calentadores de agua y en calderas de vapor de cualquier capacidad.