Refrigerador pasivo seco para refrigerar cualquier planta de generación de electricidad que comprende un intercambiador agua-aire (1) en la base,

una campana colectora (2) de superficie troncocónica que recoge aire caliente y lo dirige hacia la base de la chimenea y una chimenea (3) cuya construcción se hará de forma que sus dimensiones sean mayores que las necesarias para la refrigeración de la propia planta en la que se instale y así tener un flujo mayor de aire ascendente, suficiente como para refrigerar a su paso el primario del intercambiador (1), sin necesidad de utilizar ningún otro tipo de refrigeración del primario del intercambiador (1).

Refrigerador pasivo seco y método de refrigeración de vapor.

Sector técnico de la invención

La presente invención se encuadra dentro del sector de las tecnologías de refrigeración, más concretamente se refiere a la refrigeración del vapor en un intercambiador aire-vapor.

Antecedentes de la invención

Las plantas que generan electricidad, ya sean térmicas de carbón, diésel, ciclo combinado, nucleares o termosolares, necesitan refrigerar el vapor de agua que ha impulsado la turbina generadora de la electricidad.

El vapor de agua, una vez que ha impulsado la turbina, debe refrigerarse para que vuelva a fase líquida y poder ser enviada de nuevo, en circuito cerrado, al intercambiador principal de la planta. En este intercambiador, el agua vuelve a la fase vapor, a la presión requerida, para volver a impulsar los álabes de la turbina y seguir generando electricidad.

En la actualidad, se utilizan varios métodos para la refrigeración de dicho vapor, como son los intercambiadores agua-agua, intercambiadores por evaporación de agua e intercambiadores con ventiladores.

A continuación se hace una breve exposición de cada uno de ellos:

- Intercambiador agua-agua: por el primario de este intercambiador se hace pasar el vapor de agua que se quiere refrigerar y por el secundario se hace pasar agua procedente de un río, del mar, de un lago... El agua del secundario se calienta con el calor que le cede el primario. El agua caliente se devuelve al río, al mar o al lago, desde donde se ha tomado. Hay que tener cuidado con que el agua caliente que sale del intercambiador, no aumente significativamente, la temperatura del agua del sitio de donde se toma para evitar problemas medioambientales. Requiere que la planta se encuentre próxima a un mar, un río, un lago...

- Intercambiador por evaporación de agua: por el primario del intercambiador se hace pasar el vapor de agua que se quiere refrigerar. El intercambiador está sumergido en agua que, por el calor cedido por el primario, aumenta su temperatura hasta la ebullición. El calor de cambio de estado es suficiente para que el vapor de agua del primario pase a la fase líquida. Este sistema es eficaz pero demanda un gran consumo de agua del secundario, que se pierde por evaporación.

- Intercambiador con ventiladores: el vapor de agua que sale de la turbina, se hace pasar por un intercambiador agua-aire. A través de los circuitos del primario de dicho intercambiador, se hace circular aire forzado por unos grandes ventiladores. El aire se calienta y consigue refrigerar el vapor de agua del primario, que pasará a su fase líquida y continuará su recorrido. Este sistema se utiliza cuando no se dispone de agua. Tiene el inconveniente de consumir energía de la propia planta que la está generando, disminuyendo su eficiencia.

Por todo ello, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un sistema que sea capaz de refrigerar el vapor de una planta de producción de electricidad, sin los inconvenientes anteriormente expuestos, es decir, pudiéndose instalar en zonas que no se encuentren próximas a una fuente de agua y que no consuman parte de la electricidad que la planta produce.

Descripción de la invención

La invención consiste en un sistema de refrigeración pasiva por aire que consiste en la aplicación de fenómenos atmosféricos y equipamientos conocidos, para conseguir refrigerar el vapor de agua, que impulsa la turbina de una planta de generación eléctrica, de un modo más eficiente y más respetuoso con el medio ambiente.

Este sistema aprovecha el movimiento ascendente del aire caliente en un entorno de aire frío.

El sistema de refrigeración propuesto comprende de los siguientes elementos:

Este intercambiador es similar a los que actualmente se utilizan, adaptando su forma a las particularidades de este refrigerador pasivo.

Sobre el intercambiador se coloca una superficie troncocónica que recoge el aire caliente y lo dirige hacia la base de la chimenea por donde ascenderá el aire caliente

El efecto de tiro de la chimenea, produce un movimiento ascendente necesario para refrigerar el primario del intercambiador. La construcción se hará de forma que las dimensiones de la chimenea sean mayores que las necesarias para la refrigeración y tener un flujo mayor de aire. Esto permite colocar, en la base de la chimenea, unos aerogeneradores que produzcan electricidad lo que conduce a un aumento en la eficacia de la planta.

Las ventajas principales que aporta la invención son las siguientes:

• No consume agua.

• Produce menos ruido.

• No consume electricidad.

• Produce electricidad adicional a la que produce la planta.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención, se acompaña un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1: Esquema del refrigerador pasivo de la invención.

Figura 2: Otro esquema general del refrigerador pasivo de la invención.

Las referencias de las figuras corresponden a:

Realización preferente de la invención

Para lograr una mayor comprensión de la invención a continuación se va a describir el refrigerador pasivo según una realización preferente.

Según se observa en la figura 1 y en la figura 2, el refrigerador comprende un intercambiador de calor agua-aire (1) en forma de serpentín de cinta, de sección rectangular o cualquier geometría equivalente que favorezca el que haya una gran superficie de contacto, para optimizar la transferencia energética, con varias salidas y entradas para reducir la pérdida de carga, dentro del cual circula el vapor a refrigerar. Dicho intercambiador (1) se sitúa al pie de una chimenea (3) de altura superior a 500 m cuya base está formada por una campana colectora (2) de geometría troncocónica.

El método para la refrigeración del vapor (4) con refrigerador seco sería el siguiente:

1. La campana (2) se encarga de recoger el aire que entra por la parte inferior de la chimenea (3). Este aire está en contacto con el intercambiador (1) y enfría, por convección, el vapor que circula por el interior del intercambiador (1) a costa de aumentar su temperatura.

2. Dicho aire (6), calentado por el contacto con el intercambiador, asciende por efecto del gradiente de temperaturas existente entre la parte inferior y la parte superior de la chimenea (3), produciendo un flujo de aire que será mayor cuanto mayores sean las dimensiones de la chimenea.

3. El caudal del aire (6) que sube es suficiente para transformar en líquido (5) todo el vapor (4) que entra en el intercambiador (1) y además se puede aprovechar para generar electricidad situando unas turbinas en la parte baja de la chimenea (3). Este sistema de refrigeración está especialmente diseñado para su aplicación en centrales de producción de electricidad a base de vapor, pero no se descarta su extensión a otros campos de la industria que requieran características similares.

1. Refrigerador pasivo seco para refrigerar cualquier planta de generación de electricidad caracterizado porque comprende un intercambiador agua-aire (1) en su base, una campana colectora (2) de superficie troncocónica que recoge aire que se ha calentado al contacto con el intercambiador y lo dirige hacia la base de la chimenea y una chimenea (3) cuya construcción se hará de forma que sus dimensiones sean mayores que las necesarias para la refrigeración de la propia planta en la que se instale y así tener un flujo mayor de aire ascendente, suficiente como para refrigerar a su paso el primario del intercambiador (1), sin necesidad de utilizar ningún otro tipo de refrigeración del primario del intercambiador (1).

2. Refrigerador pasivo seco según reivindicación 1 caracterizado porque se le añaden una serie de turbinas en la base de la chimenea (3) que aprovechan el caudal de aire (6) que se eleva para producir electricidad.

3. Método de refrigeración de vapor con refrigerador pasivo seco como el descrito en las reivindicaciones anteriores que comprende las siguientes etapas: