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Title:
V-SHAPED ADIABATIC COOLING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/082714
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a V-shaped adiabatic cooling system (ACS) in which the finned-tube coils and cooling panels are disposed in parallel in a V shape, allowing 100% of the exchange surface of the coils to be used. Likewise, and given said parallel positioning, the floor area required for installing multiple systems is reduced by at least 50%, without changing the performance of the cooling system.

Inventors:
MORENO PASTOR, Diego Arturo (San Agustín #558, Residencial San BenitoApodac, Nuevo León ., 66646, MX)
MONTALVO MENDOZA, Eliézer Manuel (Cortijo los Villareal #706, Fracc. Cortijo La SillaGuadalup, Nuevo León ., 67190, MX)
GÓMEZ GARZA, Everardo (Costa de Oro #609, Contry la CostaMonterre, Nuevo León ., 67174, MX)
Application Number:
MX2016/000110
Publication Date:
May 18, 2017
Filing Date:
October 18, 2016
Export Citation:
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Assignee:
GÜNTNER DE MÉXICO, S.A. DE C.V. (Av. Rogelio González Caballero #1000, Parque Industrial Stiva AeropuertoApodac, Nuevo León ., 66600, MX)
International Classes:
F28C1/14; F28F13/00; F28F27/00
Domestic Patent References:
WO2015108603A12015-07-23
Foreign References:
EP1698847A12006-09-06
CN104764259A2015-07-08
Other References:
"Güntner ACS- Adiabatic Cooling System.", DATASHEET, 21 February 2017 (2017-02-21), Retrieved from the Internet
Attorney, Agent or Firm:
VELAZQUILLO MARTÍNEZ, Rodrigo (Av. Rogelio González Caballero #1000, Parque Industrial Stiva AeropuertoApodac, Nuevo León ., 66600, MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

Habiendo descrito suficiente la presente invención de mí representada, y habiendo manifestado las novedades de la misma se reclama como exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1) Un sistema de enfriamiento adiabático que comprende: una estructura metálica en donde se apoya el sistema; una tubería de distribución que incluye una conexión de entrada de agua (1); unos serpentines aleteados dispuestos en forma de "V" apoyados sobre la estructura metálica, definiendo entre ellos una cámara triangular; unos paneles de distribución dispuestos en forma de T quedando paralelos a los serpentines aleteados y cubriéndolos exteriormente; un par de tubos distribuidores (7) conectados a la tubería de distribución, y dispuestos longitudinalmente sobre el borde superior de los paneles de enfriamiento para distribuir el agua a lo largo de los tubos de distribución (8) y posteriormente por gravedad el agua fluye a través de los paneles de enfriamiento (9) mojándolos en toda su superficie; una cubierta que cierra la cámara triangular y al menos un ventilador dispuesto en la parte superior de la cámara triangular.

2) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la conexión de entrada de agua está conectada a un filtro (2), y en la tubería de distribución está dispuesta una válvula de solenoide (3) seguida de una conexión tipo "Tee" (4) donde el agua se deriva en dos flujos hacia cada uno de los paneles de enfriamiento (9), cada flujo de agua es regulado por medio de una válvula reguladora de flujo (S) para enviar la cantidad de agua que requiere el proceso a través de un ramal de distribución (6). 3) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la estructura metálica define una base en forma de marco rectangular.

4) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, el cual cuenta con charolas colectoras de agua (10) en el inferior de los paneles de enfriamiento (9), interconectadas por medio de una tubería de drenado (11).

5) Un sistema de enf iamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la corriente de aire inducida por los ventiladores pasa a través de los paneles de enfriamiento, realizando la saturación del aire y como consecuencia la disminución de temperatura del aire muy cercana a la temperatura de bulbo húmedo, con este fenómeno la temperatura de entrada de aire disminuye por debajo de la temperatura de bulbo seco.

6) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde los paneles de enfriamiento (9) son preferentemente tipo panal de abeja (honeycomb), corrugados y de canales.

7) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde los paneles de enfriamiento (9), permiten mantener la superficie aletada seca del serpentín.

8) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, el cual incluye un dispositivo para recirculación de agua.

9) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 8, en donde el dispositivo de recirculación de agua incluye un tanque contenedor de agua de recirculación dispuesto en la parte frontal del sistema y conectado a las charolas para recibir el agua proveniente de ellas, una tubería de recirculación que se extiende desde el tanque hasta la tubería de distribución, una bomba sumergible dispuesta dentro del tanque para extraer el agua, un sistema de control de nivel de agua para determinar el nivel de agua dentro del tanque.

10) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 8, el cual cuenta con un panel de fuerza y control para el sistema adiabático recirculado.

11) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, el cual cuenta con una válvula de purga (14) para evacuar el agua cuando se requiera.

12) Un sistema de enfriamiento adiabático de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la configuración en tipo "V" de los serpentines de tubo aleteado y de los paneles de enfriamiento al estar dispuestos de forma paralela entre si, permiten que el área de superficie de piso para instalar múltiples sistemas adyacentes se reduzca.

Description:
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO ADIABÁTICO EN POSICIÓN V

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Por medio de la presente invención, se pretende dar amplia protección al sistema de enfriamiento adiabático de aire ambiente ACS (Adiabatic Cooling System), el cual tiene una configuración en posición de tipo V, la disposición de sus elementos le permite ser instalado paralelamente a cada uno de los serpentines en forma de V, de tal manera que los paneles de enfriamiento adiabático se encuentran paralelos al área o cara aletada en dirección del flujo del aire del intercambiador de calor, aprovechando así el 100% de la superficie de intercambio sin restricción en toda el área aletada.

El sistema de enfriamiento adiabático en posición V, cuenta con charolas recolectoras de agua en el inferior del panel de enfriamiento, e interconectadas por medio de la tubería de drenado, lo que permite tener solo una conexión de dren en el condensador o enfriador, excepto cuando el flujo de agua es mayor se tienen 2 conexiones de dren uno por cada charola recolectora.

Asimismo y dada la posición paralela previamente descrita, la superficie de instalación necesaria para múltiples sistemas se ve reducida hasta en un 50%, sin que el rendimiento del sistema de enfriamiento se vea alterado.

ANTECEDENTES

Existen en el mercado enfriadores de líquido y condensadores enfriados por aire atmosférico en el que se provee agua en forma atomizada para enfriar de manera adiabática la corriente de aire entrante. Estos sistemas se pueden distinguir de los sistemas del tipo aspersión, que rocían el agua en el espacio o ambiente que rodea el enfriador de fluido o el condensador y con los sistemas del tipo atomizado en donde el agua es rociada directamente a la propia superficie del intercambiador de calor, la cual se evapora al entrar en contacto con la corriente de aire. La patente Europea EP 1698847 Al muestra un sistema adiabático híbrido en el cual dos secciones de intercambio de calor son presentadas; la primera siendo un intercambiador de calor de convección forzada por donde circula un fluido procesado y el segundo, el cual puede operar en modo húmedo o seco.

Para mayores temperaturas se usa el modo húmedo, en donde un líquido evaporable se distribuye en un panel de enfriamiento conocido como "cooling pad" siendo esta una sección de intercambio directo de calor en donde la corriente de aire entrante es primeramente saturada adiabáticamente con un líquido evaporable para pre-enfriar el aire por debajo de su temperatura de bulbo seco antes de entrar al intercambiador de aletas o sistema seco de convección forzada. Por otro lado la patente US 2010199714, se refiere a un sistema de enfriamiento por aire tipo "V" que tienen una sección de condensador dimensionado para que coincida con la capacidad enfriadora y un medio de refrigeración auxiliar mediante el uso de una bobina de refrigeración independiente que se encuentra dentro del condensador de corriente, pero utiliza el espacio disponible dentro del condensador existente, así como una pequeña porción del flujo de aire impulsado por el ventilador del condensador.

Sin embargo, ninguno de los documentos citados anteriormente comprende paneles de enfriamiento en forma de "V, quedando dichos paneles paralelos o casi paralelos a los serpentines de forma que el aire llega a los serpentines inmediatamente después de pasar por los paneles húmedos, asimismo el sistema de la presente invención solo tiene una estructura metálica en la que se apoya careciendo de paredes verticales, esto con el fin de eliminar los espacios entre dos sistemas de enfriamiento y favorecer la circulación del aire libremente por toda el área de los paneles húmedos.

Los sistemas que funcionan rociando agua tanto al ambiente que rodea el enfriador de fluido seco o condensador asi como los que rocían directamente la superficie del intercambiador de calor tienen la desventaja que con la saturación y humedad presente en el espacio interno provoca corrosión y calcificación de los elementos del equipo, provocando así elevados costos de mantenimiento.

Es posible considerar un sistema de desmineralización del agua para prevenir los efectos físicos previamente descritos, sin embargo el costo de estos sistemas es elevado por lo que no se justifica.

El sistema adiabático híbrido aunque provee ventajas al presentar modalidades de convección forzada y de panel de enfriamiento (pad) en seco y húmedo, este no ofrece en su configuración una distancia óptima entre el panel de enfriamiento y el serpentín intercambiador de calor, ya que al no estar diseñado de forma paralela y en tipo "V", entre el pad y el intercambiador existen diferencias de temperatura del fluido a enfriar (menos distancia entre pad y serpentín en la parte superior, y mayor distancia en la parte inferior)

Es decir, se presentan oscilaciones de mayor y menor temperatura, lo cual disminuye la eficiencia del sistema, de la misma manera al ser el pad una estructura vertical este tiene la desventaja de aumentar el área de piso de la instalación para múltiples sistemas, esto es, que se requiere una mayor distancia entre unidades (en este caso la distancia mínima necesaria es igual a la altura de las unidades).

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra una vista de sistemas de enfriamiento convencionales, con serpentines en forma de "V" y con paneles verticales, mostrando la variación de distancia entre los paneles verticales y los serpentines.

La figura 2 es una vista en perspectiva del sistema de enfriamiento adiabático de la presente invención.

La figura 3 es una vista explotada del sistema de enfriamiento adiabático de la presente invención.

La figura 4 es una vista lateral del sistema de enfriamiento adiabático de la presente invención, en donde el lado izquierdo esta sin tapa y el lado derecho está con tapa. La figura 5 es una vista en perspectiva de una segunda modalidad del sistema de enfriamiento adiabático de la presente invención, con una fila de ventiladores y sistema de recirculación de agua.

La figura 6 es una vista lateral de un conjunto de sistemas de enfriamiento con pad y serpentín "V" y dispuestos uno junto a otro mostrando como se ahorra espacio. La figura 7 es una vista superior de la misma configuración de la figura 6 mostrando la reducción del área de instalación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DELA INVENCIÓN

El sistema de enfriamiento adiabático de aire ambiente en posición "V" de la presente invención es un dispositivo que por medio de un proceso psicométrico, reduce la temperatura de bulbo seco (BS) del aire atmosférico hasta unos 2 a 4 grados Centígrados por arriba de la temperatura de bulbo húmedo (BH) del lugar.

Éste aire a temperatura muy cercana a la de bulbo húmedo, entra al intercambiador de calor de tubo aletado, como medio condensante o como medio de enfriamiento del fluido que circula dentro del intercambiador de calor de tubo aletado.

Al entrar el aire al intercambiador a una temperatura más baja que la temperatura de BS, la capacidad del intercambiador se incrementa significativamente con respecto a su capacidad si se considera el aire entrando a temperatura de BS, con lo cual se disminuye el consumo de energía de los ventiladores. Los paneles de enfriamiento, permiten mantener la superficie aletada del serpentín seca, ya que la superficie aletada del serpentín no tiene contacto ni con el panel ni con el agua que corre por el panel de enfriamiento por lo que la acumulación de sedimentos minerales es mínimo, además los paneles no están en contacto con los serpentines, ya que entre el panel de enfriamiento y el serpentín hay una distancia aproximada 100mm (arriba la distancia puede ser entre 50mm hasta 100mm y en la parte baja de 100 a 150mm).

El Sistema de Enfriamiento Adiabático tipo "V", está configurado de tal forma que el panel de enfriamiento o "pad" está en posición "V" y acompaña de forma paralela a los serpentines también dispuestos en "V", de tal manera que los paneles de enfriamiento se encuentran en una disposición paralela o casi paralela al área aletada del intercambiador de calor, aprovechando así el 100% de la superficie de intercambio de calor.

El sistema de enfriamiento adiabático cuenta con una estructura metálica (22) que consiste de un marco rectangular, una tubería de distribución que incluye una conexión de entrada de agua (1) conectada a un filtro (2), una válvula de solenoide (3) seguida de una conexión tipo "Tee" (4) donde el agua se deriva en dos flujos hacia cada uno de los paneles de enfriamiento o pads (9) de los serpentines (13), cada flujo de agua es regulado por medio de una válvula reguladora de flujo (5) correctamente calibrada para enviar la cantidad de agua que requiere el proceso a través del ramal de distribución (6), posteriormente el agua llega a un tubo distribuidor (7) que se encuentra en la parte superior del equipo y distribuye el agua a lo largo de los tubos de distribución (8) y posteriormente por gravedad el agua fluye a través de los paneles de enfriamiento (9) mojándolos al 100% en toda su superficie.

El sistema de enfriamiento adiabático cuenta con serpentines aleteados dispuestos en "V" sobre las guías de la estructura, definiendo una cámara interior triangular, y paneles de enfriamiento (9) de diferentes composiciones y configuraciones, preferentemente tipo panal de abeja (honeycomb), corrugados, de canales, de manera ilustrativa, más no limitativa ni a configuraciones ni a composiciones, dispuestos de forma paralela a los serpentines, cubriendo el área aletada de los serpentines también una posición en "V", de tal manera que los paneles de enfriamiento se encuentran en una disposición paralela a la cara aletada de los serpentines, aprovechando así el 100% de la superficie de intercambio de calor. Además el sistema de enfriamiento cuenta con una cubierta (15) cerrando la cámara triangular, en donde se dispone de ventiladores (16), los cuales extraen el aire de la cámara triangular después de pasar a través de los serpentines atetados.

El flujo de aire inducido por los ventiladores (16) pasa a través de los paneles de enfriamiento (9), realizando la saturación del aire y como consecuencia la disminución de temperatura del aire muy cercana a la temperatura de bulbo húmedo, con este fenómeno la temperatura de entrada de aire disminuye por debajo del BS y por lo tanto la disipación de calor en las aletas del intercambiador se hace más eficiente.

El sistema de enfriamiento adiabático (ACS) de aire ambiente es un dispositivo que por medio de un proceso psicrométríco, se reduce la temperatura del aire atmosférico desde la temperatura de bulbo seco (BS) hasta unos 2 a 4 grados Centígrados por arriba de la temperatura de bulbo húmedo (BH) del lugar.

Este aire a temperatura muy cercana a la de bulbo húmedo (BH), cruza por el serpentín aleteado como medio condénsame o como medio de enfriamiento del fluido que circula dentro del serpentín atetado.

A1 entrar el aire al intercambiador a una temperatura más baja que la temperatura de BS, la capacidad del intercambiador se incrementa con respecto a su capacidad a temperatura de BS, o se podría tener una disminución del consumo de energía de los ventiladores, para esa misma capacidad nominal. Los paneles de enfriamiento (9), permiten mantener la superficie aletada seca del serpentín (13), por lo que es muy baja la posibilidad de acumulamiento de sedimentos minerales, minimizando el riesgo de obstrucción de aire y/o reducción de la vida útil del serpentín (13). La estructura metálica del sistema de enf iamiento adiabático ACS tiene una configuración en posición de "V", que le permite ser instalado casi paralelamente a cada uno de los serpentines en forma de "V", de tal manera que los paneles de enfriamiento (9) se encuentran muy cerca del área aletada del intercambiador de calor, aprovechando al 100% la superficie de intercambio.

El sistema de enfriamiento adiabático, cuenta con charolas colectoras de agua (10) en el inferior del panel de enfriamiento (9), interconectadas por medio de la tubería de drenado (11), lo que permite tener solo una conexión de dren (12) en el condensador o enfriador. También cuenta con una válvula de purga (14) para evacuar el agua en caso de mantenimiento y/o cuando la temperatura ambiente esté a 4°C o menos, y evitar congelación de agua dentro de la tubería.

Las ventajas del sistema de enfriamiento adiabático de tipo "V" son que con la configuración del pad y serpentín en la misma posición "V" y paralelas entre sí permiten un aprovechamiento del 100% de la superficie de intercambio, y que la misma posición paralela previamente descrita, el área de superficie de piso necesaria para instalar múltiples sistemas se reduce al menos 50%, sin que el rendimiento del sistema de enfriamiento se vea alterado. En una segunda modalidad, el sistema de enfriamiento de aire adiabático en posición "V" presenta un dispositivo para recirculación de agua (figura 5), un tanque (17) contenedor de agua de recirculación dispuesto en la parte frontal del sistema y conectado a las charolas (10) para recibir el agua proveniente de ellas, una tubería de recirculación (18) que se extiende desde el tanque (17) hasta la tubería de distribución (6), una bomba sumergible dispuesta dentro del tanque (17) para extraer el agua, un sistema de control de nivel de agua (20) para determinar el nivel máximo y mínimo de agua dentro del tanque, y un panel de fuerza y control (21) el cual controla y o activa el sistema.

La configuración paralela entre el panel de enfriamiento y el serpentín sí se cumple en ésta modalidad.

Como puede apreciarse en las figuras 6 y 7 es posible disponer una pluralidad de módulos de enfriamiento adyacentes entre si, ahorrando un espacio a nivel de piso aproximadamente de al menos 50% comparado con el de los sistemas de enfriamiento del estado de la técnica que presentan paneles verticales y por tanto al instalar sistemas múltiples, estos ocupan mayor espacio.

En dichas figuras 6 y 7 se muestra como el área lateral se ve reducida, ya que los sistemas quedan solo un espacio mínimo "A" entre ellos, las flechas además indican como entra el aire a los sistemas de enfriamiento.