Dispositivo y procedimiento para secado en frío.

Dispositivo para secado de gas en frio que comprende un intercambiador de calor (2) cuya parte primaria es elvaporizador (3) de un circuito de enfriamiento (4) y el gas a secar es conducido a través de la parte secundaria delintercambiador de calor (2) para enfriar el gas y condensar vapor de agua del gas,

dicho circuito de enfriamiento (4)está lleno de un refrigerante y además comprende un compresor (5) y un condensador (6) y unos primeros mediosde expansión (7) entre la salida del condensador (6) y la entrada del mencionado vaporizador (3), donde al menoshay un tubo de derivación (11) que conecta el lado de descarga del compresor (5) al lado de aspiración delcompresor (5), y en el que hay unos segundos medios de expansión (13) en este tubo de derivación (11), así comouna válvula de control (12) que está controlada por una unidad de control (14) en función de las señales recibidaspor uno o más elementos de medición, caracterizado porque al menos un elemento de medición es un elemento demedición (15) para medir la temperatura más baja del gas (MTA) o el punto de rocío del gas en la parte secundariadel intercambiador de calor (2), en donde este elemento de medición (15) está directamente posicionado dentro dela parte secundaria del intercambiador de calor (2); porque al menos un elemento de medición adicional es unelemento de medición (16) para medir la temperatura del refrigerante en el vaporizador (3); porque en la unidad decontrol (14) arriba mencionada está dotada de un algoritmo que determina si el dispositivo opera a carga cero o acarga completa en base a la señal del elemento de medición (16) para medir la temperatura del refrigerante, y encaso de carga completa solo controla la válvula de control en base a la señal del elemento de medición (15) quemide la temperatura más baja del gas (MTA) o el punto de rocío del gas en la parte secundaria del intercambiador decalor (2).

Dispositivo y procedimiento para secado en frio

La presente invencion se refiere a un dispositivo para secado de gas en frio. [0002] En particular, la presente invencion se refiere a un dispositivo que consiste en un intercambiador de calor cuya parte primaria es el vaporizador de un circuito de enfriamiento y un gas a secar fluye a traves de la parte secundaria del mismo, dicho circuito de enfriamiento esta relleno de un refrigerante y ademas comprende un compresor y un condensador y unos primeros medios de expansion entre la salida del condensador y la entrada del mencionado vaporizador, donde hay al menos un tubo de derivacion que conecta el lado de descarga del compresor con el lado de aspiracion del compresor, donde hay unos segundos medios de expansion en este tubo de derivacion y una valvula de control que esta controlada por una unidad de control en funcion de las serales recibidas de uno a mas elementos de medicion.

Como es conocido, el secado en frio esta basado en el principio de que reduciendo la temperatura del gas, se condensa la humedad en el gas, tras lo cual se se para el agua condensada en un separador de liquido y tras lo cual se vuelve a calentar el gas de manera que ya no este saturado.

El aire comprimido el cual por ejemplo es suministrado por un compresor generalmente esta saturado de vapor de agua, o en otras palabras tiene una humedad relativa del 100%. Esto significa que la condensacion tiene lugar en caso de una caida de temperatura por debajo del llamado punto de rocio. Debido al agua condensada tendra lugar la corrosion en las tuberias y herramientas y el equipo puede mostrar un desgate prematuro.

25 [0005] Asi se seca el aire comprimido, lo cual puede hacerse de la manera arriba mencionada por medio del secado en frio. De esta manera tambien se pueden secar otros aires ademas del aire comprimido, o bien otros gases.

Al secar aire comprimido, el aire en el intercambiador de calor no ha de refrigerarse demasiado ya que entonces el condensado se congelaria. Tipicamente el aire comprimido secado tiene una temperatura de dos a tres grados sobre cero o 20 grados Celsius por debajo de la temperatura ambiente. Con este objeto se mantiene la temperatura del refrigerante en el vaporizador a entre 15°C y -5°C.

Tradicionalmente la temperatura del refrigerante es mantenida bajo control equipando el dispositivo con al menos un tubo de derivacion sobre el compresor. Una valvula de control en un tubo de derivacion arriba mencionado posibilita la desviacion de una cierta cantidad (extra) de refrigerante del circuito de enfriamiento para ser entonces conducida a traves del tubo de derivacion arriba mencionado sobre el compresor.

Aqui la valvula de control es controlada por una unidad de control, tambien llamada un controlador, que esta conectada de una manera conocida a uno o mas elementos de medicion.

Ya se conoce un dispositivo en el cual se proveen uno o mas elementos de medicion en la salida del intercambiador de calor para medir la temperatura mas baja del gas, tambien llamada la LAT.

La MTA es la temperatura mas baja del gas a secar que es guiado a traves de la parte secundaria del

intercambiador de calor arriba mencionado. Por consiguiente, la MTA ha de ser medida por elementos de medicion que estan situados donde se espera que la temperatura sea igual a la del gas cuando el dispositivo de secado en frio este en funcionamiento.

Cuando los elementos de medicion arriba mencionados registren la temperatura mas baja del gas (MTA) en 50 la cual pueda tener lugar la congelacion del condensado, la unidad de control envia una seral a la valvula de control para abrirla. De esta manera se conduce una cierta cantidad de refrigerante o una cantidad extra de refrigerante sobre el compresor por medio de un tubo de derivacion arriba mencionado de manera que disminuye la capacidad de enfriamiento del circuito de enfriamiento.

Si la temperatura mas baja del gas (MTA) es superior a dos o tres grados sobre cero, se cierra la valvula de control de manera que se use la capacidad completa del circuito de enfriamiento para enfriar suficientemente el gas a secar.

Los ensayos han mostrado que no es facil posicionar los elementos de medicion en el intercambiador de 60 calor para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) . Ademas, con algunos intercambiadores de calor ha resultado imposible medir la temperatura mas baja del gas (MTA) de la manera arriba mencionada. Esta claro que en tales casos la valvu la de control no puede ser controlada en base a una temperatura que corresponda a la temperatura mas baja del gas (MTA) .

Otra desventaja es que hay una cierta demora entre la temperatura mediday la presencia actual de la temperatura mas baja del gas (MTA) en la parte secundaria del intercambiador de calor en un momento dado. Esto implica que el control tambien se ejecuta con cierta demora.

Otra desventaja es que, tanto con una carga alta como baja del dispositivo, la temperatura mas baja del gas (MTA) difiere del punto de rocio del gas, de manera que nunca pueda ocurrir la congelacion del condensado.

El documento WO 200º0022604 describe un dispositivo equipado con una unidad de control a la cual esta conectado un primer elemento de medicion para medir la temperatura del refrigerante y un segundo elemento de medicion para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) o punto de rocio.

En un modo de funcionamiento de este dispositivo, el circuito de enfriamiento es encendidoy apagado en base a las mediciones de la temperatura mas baja del gas. En caso de carga cero o de una pequera carga parcial, se apaga el circuito de enfriamiento mediante un tercer elemento de medicion en forma de un sensor de flujo.

El valor medido de la temperatura del refrigerante es usado para controlar la valvula de control en el tubo de derivacion del circuito de enfriamiento.

Una desventaja de tal dispositivo de acuerdo con el documento de patente WO200 º0022604 consiste en el uso de un sensor de flujo de manera que aumenta el coste y el dispositivo es mas propenso a fallar, y en particular depende del buen funcionamiento del sensor de flujo arriba mencionado y de qu e sea capaz de adaptarse a condiciones de carga completa o carga cero.

Otra desventaja de un dispositivo tal consiste en que el elemento de medicion para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) en este caso tambien esta situado fuera del intercambiador de calor.

El documento EP 1.103.296 describe un dispositivo que esta equipado con dos elementos de medicion para medir la temperatura del vaporizador y la presion del vaporizador, dichos elementos de medicion estan conectados a una unidad de control para controlar la velocidad rotatoria del compresor en el circuito de enfriamiento y para controlar la valvula de control en el tubo de derivacion. No se tiene en cuenta la temperatura mas baja del gas (MTA) .

Segun otra forma de realizacion del dispositivo segun el documento de patente EP 1.103.296 los elementos de medicion arriba mencionados para medir la temperatura del vaporizador y la presion del vaporizador pueden ser reemplazados por un elemento de medicion para determinar la temperatura mas baja del gas (MTA) , pero en tal caso no se tiene en cuenta la temperatura del refrigerante en el circuito de enfriamiento.

Ya se han discutido arriba las desventajas de tales formas de realizacion que solo controlan la valvula de control en base a un elemento de medicion que mide la temperatura mas baja del gas (MTA) . Si el control solo se basa en la m edicion de la temperatura d el refri gerante, el co ntrol no sera o ptimo, puesto qu e el va lor d e l a temperatura medida no se correspondera con el punto de rocio.

Con esta finalidad, la presente invencion pretende proporcionar una solucion a una o mas de las desventajas arriba me ncionadas y0u otr as d esventajas pro porcionando un d ispositivo para se cado de g as en fri o, dic ho dispositivo co mprende un intercambiador de c alor cu ya part e prim aria es el v aporizador de un circu ito d e enfriamiento y el gas a secar es conducido a traves de la parte secundaria de un intercambiador de calor para enfriar el gas y condensar vapor de agua del gas, dicho circuito de enfriamiento esta lleno de un refrigerante y ademas comprende un compresor y un condensador y unos primeros medios de expansion entre la salida del condensador y la entrada del vaporizador arriba mencionado, donde al menos hay un tubo de derivacion que conecta el lado de descarga del compresor al lado de aspiracion del compresor, y en el que hay unos segundos medios de expansion en este tubo de derivacion, asi como una valvula de control que esta controlada por una unidad de control en funcion de las serales recibidas por uno o mas elementos de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para secado de gas en frio que comprende un intercambiador de calor (2) cuya parte primaria es el vaporizador (3) de un circuito de enfriamiento (4) yel gas a secar es conducido a traves de la parte secundaria del intercambiador de calor (2) para enfriar el gas y condensar vapor de agua del gas, dicho circuito de enfriamiento (4) esta lleno de un refrigerante y ademas comprende un compresor (5) y un condensador (6) y unos primeros medios de expansion ( º) entre la salida del condensador (6) y la entrada del mencionado vaporizador (3) , donde al menos hayun tubo de derivacion (11) que conecta el lado de descarga del compresor (5) al lado d e aspiracion del compresor (5) , y en el que hay unos segundos medios de expansion (13) en este tubo de derivacion (11) , asi como una valvula de control (12) que esta controlada por una unidad de control (14) en funcion de las serales recibidas por uno o mas elementos de medicion, caracterizado porque al menos un elemento de medicion es un elemento de medicion (15) para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) o el punto de rocio del gas en la parte secundaria del intercambiador de calor (2) , en donde este elemento de medicion (15) esta directamente posicionado dentro de la parte sec undaria del i ntercambiador de calor (2) ; porque al menos un elemento de medicion adicional es un elemento de medicion (16) para medir la temperatura del refrigerante en el vaporizador (3) ; porque en la unidad de control (14) arriba mencionada esta dotada de un algoritmo que determina si el dispositivo opera a carga cero o a carga completa en base a la seral del elemento de medicion (16) para medir la temperatura del refrigerante, yen caso de carga completa solo controla la valvula de control en base a la seral del elemento de medicion (15) que mide la temperatura mas baja del gas (MTA) o el punto de rocio del gas en la parte secundaria del intercambiador de calor (2) .

2. Dispositivo segun la reiv indicacion 1, caracterizado porque la unidad de control (14) arriba mencionada esta dotada de un algoritmo para determinar la condicion de carga parcial del dispositivo (1) , en base a la seral medida por el elemento de medicion (16) para medir la temperatura del refrigerante y controlar la valvula de control (12) , ya sea de acuerdo a un primer subalgoritmo que sea una funcion de la seral del elemento de medicion (15) para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) o el punto de rocio del gas en la parte secundaria del intercambiador de calor (2) , o segun un segundo subalgoritmo que sea una funcion de la seral del elemento de medicion (16) para medir la temperatura del refrigerante, en el que la eleccion entre el primer y el segundo subalgoritmo se haga en base a la temperatura del refrigerante medida.

3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el elemento de medicion (15) para medir la temperatura mas baja del gas (MTA) o el punto de rocio del gas esta situado inmediatamente despues de la parte intercambiadora de calor con el refrigerante en la parte secundaria del intercambiador de calor (2) .

4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento de medicion (16) para medir la temperatura del refrigerante en el vaporizador esta situado en la entrada del vaporizador (3) .

5. Dispositivo segun un a de las reivindicaciones prec edentes, caracterizado p orque el com presor (5) es un compresor con una velocidad rotatoria constante o esencialmente constante.

6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque hay un segundo tubo de derivacion (1º) que conecta el lado de descarga del compresor (5) con el lado de aspiracion del compresor (5) y dotado de unos terceros medios de expansion (1º) en este segundo tubo de derivacion (1º) .

º. Dispositivo segun la re ivindicacion 6, caracterizado porque los terceros med ios de e xpansion (1º) esta n realizados en la forma de una derivacion de gas caliente.

º. Procedimiento para el secado de gas en frio, en donde gas es enfriado guiandolo a traves de la parte secundaria de un i ntercambiador de c alor (2) p ara cond ensar vapor de a gua del g as, en d onde la part e primaria d el intercambiador de calor (2) es el vaporizador (3) de un circuito de enfriamiento (4) , el cual tambien comprende un refrigerante, y en don de es te circuito de enfriamie nto (4) adem as e sta equi pado con un com presor (5) , un condensador ( 6) y u nos pr imeros med ios de e xpansion (º) entre la salida d el con densador y l a entrada del vaporizador (3) , y en donde esta provisto al menos un tubo de derivacion (11) que conecta el lado de descarga del compresor (5) con el l ado de aspiracion del compresor (5) , en donde estan provistos unos segundos medios de expansion (13) en este tubo de derivacion, asi como una valvula de control (12) que es controlada por una unidad de control (14) en funcion de las serales recibidas de uno o mas elementos de medicion, caracterizado porque la unidad de control (14) determina si el dispositivo (1) funciona a carga cero o a carga completa en base a la temperatura del refrigerante, y a carga completa controla la valvula de control (12) en base a la temperatura mas baja del gas (MTA) o el punto de rocio medidos por al menos un elemento de medicion (15) dentro de la parte secundaria del intercambiador de calor (2) , y a carga cero controla la valvula de control en base a la temperatura del refrigerante medida por al menos un elemento de medicion (16) adicional situado en el vaporizador (3) .

9. Procedimiento segun la reivindicacion º, caracterizado porque comprende los pasos de comparar la temperatura del refrigerante medida con un valor umbral maximo, y cuando la temperatura del refrigerante este situada sobre este valor umbral maximo, se considerara que el dispositivo (1) esta a carga completa.

10. procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado porque el valor umbral maximo arriba mencionado es un valor constante.

11. Proced imiento seg un la reivind icacion º, caracterizado po rque comprende l os pasos d e comparar l a

temperatura del refrigerante medida con un valor umbral minimo, ycuando la temperatura del refrigerante este situada bajo este valor umbral minimo, se considerara que el dispositivo (1) esta a carga cero.

12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el valor umbral minimo arriba mencionado es un valor constante. 10

13. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones º a 12, caracterizado porque con el dispositivo (1) a carga parcial la valvula de control (12) es controlada, bien como funcion de la seral del elemento de medicion (15) que mide la temper atura mas baja del g as (MTA) o e l punto de rocio del gas e n la parte se cundaria del intercambiador de calor (2) , o bien como funcion de la seral del elemento de medicion (16) que mide la temperatura del refrigerante, en donde la eleccion entre los dos controles se haga en base a la temperatura del refrigerante medida.

14. Procedimiento de acuerdo a una de las reivindicaciones º a 13, caracterizado porque el compresor (5) funciona a velocidad casi constante. 20

15. procedimiento segun la reivindicacion 14, caracterizado porque hayun segundo tubo de derivacion (1º) que conecta el lado de descarga del compresor (5) con el lado de aspiracion del compresor (5) y dotado de unos terceros medios de expansion (1º) en este segundo tubo de derivacion (1º) .