Se aportan nuevas disposiciones que pueden adoptar los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas,

sustituyendo las cámaras fijas por cámaras telescópicas, tipo fuelle, de membrana o mixtas, eliminando los dos discos o pistones unidos rígidamente.

Son de utilidad en todas las aplicaciones de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa consisten en que las cámaras del fluido cuya presión se cede se desdoblan en varias, que se utilizan dependiendo de la presión disponible del fluido, mediante un sistema de válvulas, transmitiendo así una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar. Mediante un depósito auxiliar, se puede conseguir el llenado de todas las cámaras en continuo para aprovechar al máximo la energía del fluido presurizado.

Son de utilidad en todas las aplicaciones de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en las que se dispongan o requieran presiones variables

Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa.

Sector de la técnica a que se refiere la invención

La invención se encuadra dentro del marco de los intercambiadores de presión, que constituyen un método para transmitir la presión dinámica de un fluido a otro diferente.

Estado de la técnica

Los intercambiadores de presión

Los intercambiadores de presión son un invento realizado hace ya más de veinticinco años y básicamente consisten en presurizar un fluido (fluido 1 en la figura 1) a partir de la presión de otro que queda despresurizado tras el proceso (fluido 2). Existen varios modelos, pero básicamente todos se rigen por el esquema de la figura 1. Mediante un sistema de válvulas de corte y de retención, representado con los cajones en gris, se introduce el fluido 1 en las cámaras de interconexión. Una vez lleno, se permite el paso por el otro extremo al fluido 2, que lo desplaza empujando un disco ó pistón que queda entre ellos separándolos. De este modo, se consigue presurizar el fluido 1. Luego se corta la entrada del fluido 2 y se abre una válvula de desagüe. Nuevamente, mediante el sistema de válvulas, se permite el paso del fluido 1 que desplaza al fluido 2 (ahora ya sin presión), vertiéndolo por el desagüe.

El sistema se monta con dos líneas de interconexión en paralelo, y se controla electrónicamente de tal modo que en cada momento el disco ó pistón de cada tubo se encuentra en la posición contraria respecto al centro (funcionamiento de las líneas a la inversa), para conseguir así una presión a la salida del fluido 1 lo más constante posible, e igualmente un aprovechamiento de la presión del fluido 2 lo mayor posible.

En el gráfico de la figura 1 se han dado tonos más claros a los fluidos 1 y 2 cuando están sin presión y más oscuros cuando se encuentran presurizados. Este juego de tonos se mantendrá a lo largo de todas las figuras que acompañan a esta Descripción.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas

Son objeto de la solicitud de patente nº P200601694/6, presentada por este mismo autor, y se caracterizan porque las cámaras en las que se produce el intercambio de presiones se desdoblan en dos, una para cada uno de los fluidos, tal como se muestra en la figura 2. De este modo, cada uno de los fluidos sólo circula por su cámara correspondiente, haciendo imposible la mezcla de los mismos.

El intercambio de presiones se produce sustituyendo los discos ó pistones de los intercambiadores tradicionales por dos discos ó pistones unidos rígidamente, tal como se muestra en la figura 2. De esta forma, el fluido presurizado empujará y desplazará igualmente al otro fluido a través de su cámara correspondiente.

Aplicaciones actuales de los intercambiadores de presión

Los intercambiadores de presión se han utilizado tradicionalmente en minería, para desplazar aguas residuales de proceso con agua limpia, y el sistema se utiliza sin discos ni pistones, puesto que no importa que se mezclen ambos fluidos.

Actualmente se están empezando a utilizar en plantas desaladoras de agua por ósmosis inversa.

En cuanto a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, de momento se encuentran en fase de experimentación.

Se ha realizado una búsqueda exhaustiva en la base de datos espacenet de documentos de patentes relativas a intercambiadores de presión, y se ha podido comprobar que, aunque en la actualidad existe un importante desarrollo de los mismos, ninguna de ellas aporta las innovaciones que aquí se van a presentar.

Explicación de la invención

Problemas técnicos planteados por los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas

La sustitución de cada uno de los discos ó pistones de los intercambiadores de presión tradicionales por dos discos ó pistones unidos rígidamente entre sí aporta muchas ventajas, tal como se ha expuesto en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6, pero sin embargo trae como inconveniente los esfuerzos flectores a los que están sometidos, que en muchos casos pueden ser despreciables ó insignificantes pero en otros casos pueden ser relevantes, fundamentalmente cuando las cámaras sean muy largas y se encuentren dispuestas horizontalmente.

Además, el espacio que necesitan las cámaras es el doble que en los intercambiadores de presión tradicionales.

Problemas técnicos planteados por los sistemas de bombeo tradicionales

Es bien sabido que los grupos electrobomba tradicionales tienen una curva H-Q (altura-caudal) que los caracteriza. Es decir, que a diferentes alturas a vencer son capaces de dar diferentes caudales, definidos por la curva H-Q, y en un solo punto de la curva es en el que presentan el máximo rendimiento. En cuanto a la presión del fluido a la entrada, cualquier variación de la misma implica una variación igual en la altura que da el grupo electrobomba.

Una gran ventaja de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas consiste en que a diferentes caudales de entrada del fluido presurizado los caudales del fluido a presurizar varían proporcionalmente, pero la presión que adopta permanece invariable, sin pérdida de rendimiento. Sin embargo, siguen siendo sensibles a la presión del fluido a la entrada, ya que cualquier variación de la misma se traduce en una variación proporcional de la presión que adopta el fluido a presurizar.

Descripción general de la invención y soluciones aportadas

La invención aporta varias disposiciones encaminadas a solucionar los problemas expuestos anteriormente. Estas disposiciones son las siguientes:

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicas

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que para efectuar la transmisión de presiones las cámaras son telescópicas y se empujan unas a otras, en lugar del sistema del doble disco ó pistón unido rígidamente. En la figura 3 se adjunta una representación esquemática de los mismos.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas tipo fuelle

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que para efectuar la transmisión de presiones las cámaras son tipo fuelle y se empujan unas a otras, en lugar del sistema del doble disco ó pistón unido rígidamente. En la figura 4 se adjunta una representación esquemática de los mismos.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas de membrana

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que las cámaras en cada línea están dispuestas de tal forma que las correspondientes al fluido a presurizar son de paredes rígidas, y las del fluido que cede su presión son del tipo membrana, quedando éstas incluidas dentro de las de paredes rígidas. En la figura 5 se adjunta una representación esquemática de los mismos.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas mixtas

Evidentemente se puede combinar cualquiera de las disposiciones posibles (tipo pistón, telescópicas, tipo fuelle ó tipo membrana) de forma que las cámaras correspondientes a uno de los fluidos adopten una y las correspondientes al otro fluido adopten otra diferente.

Se han representado dos de las combinaciones posibles en las figuras 6 (cámaras tipo pistón / cámaras telescópicas) y 7 (cámaras telescópicas / cámaras tipo fuelle).

Se ha denominado cámaras tipo pistón a las que aparecen en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6, con los dobles discos ó pistones unidos rígidamente.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa consisten en que las cámaras del fluido cuya presión se cede se desdoblan en varias, que se utilizan o no dependiendo de la presión disponible del fluido, mediante un sistema de válvulas, consiguiendo transmitir así una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar, tal como aparece en la figura 8.

También se pueden disponer de forma que las cámaras que se desdoblan sean las del fluido a presurizar, consiguiendo así presurizarlo a diferentes presiones en función de las necesidades en cada momento.

Mediante la ayuda de un depósito auxiliar, se puede conseguir el llenado de todas las cámaras en continuo para permitir abrir a medio recorrido cámaras auxiliares si varía la presión de alimentación, aprovechando al máximo la energía del fluido presurizado, tal como...

1. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, caracterizado porque en el mismo se aprovecha la energía disponible en un flujo continuo de un fluido (fluido presurizado) para transmitirla a otro fluido diferente de tal forma que las cámaras del fluido cuya presión se cede se desdoblan en varias, que se utilizan o no dependiendo de la presión disponible del fluido, mediante un sistema de válvulas controladas electrónicamente ó por ordenador, consiguiendo transmitir así una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar.

2. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicación 1, caracterizado porque en el mismo las cámaras que se desdoblan sean las del fluido a presurizar, consiguiendo así presurizarlo a diferentes presiones en función de las necesidades en cada momento.

3. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicación 1, caracterizado por disponer de una sola línea, simplificando la electrónica de control del sistema.

4. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un depósito auxiliar ó de un rebosadero en los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa, para conseguir el llenado de todas las cámaras en continuo lo que permite abrir a medio recorrido cámaras auxiliares si varia la presión de alimentación, aprovechando al máximo la energía del fluido presurizado.

5. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar complementado con un bombeo auxiliar y un variador de velocidad, para conseguir mantener la presión del fluido a presurizar totalmente constante, gobernándolo todo desde el sistema electrónico de control. Si el fluido presurizado proviene de un bombeo, se puede colocar el variador de velocidad en dicho bombeo.