Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto.

1. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto),

que es la modificación de un difusor convencional, caracterizado porque comprende:

Un número de paletas directrices reorientables (3) acorde a la talla del difusor.

Un anillo exterior (1).

Un anillo interior (2).

Un anillo (4) de comando.

Una biela (5) por paleta directriz reorientable (3).

Una manivela (6) por paleta directriz reorientable (3).

2. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que presenta medios para generar un vórtice regulable de manera controlada.

3. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas añales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que contiene medios para el mantenimiento en posición de las paletas móviles directrices reorientables (3).

4. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que contiene medios para atarse por tornillería a la tubulura de aspiración o descarga de la bomba a la que asista.

Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto.

Sector de la técnica en el que se encuadra el modelo de utilidad 5

Impulsión de fluidos condensables (aguas y derivados del petróleo) y de buques por bombas de tipo de flujo axial y compuesto (flujo mixto) .

Estado de la técnica actual 10

Como se explica en la descripción y a juicio del inventor, no existe en el presente sistemas similares, ya que este sistema de paletas móviles directrices reorientables generadoras de vórtice: "Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto" no se usa en la actualidad en la toma o la descarga de ninguna bomba de tipo 15 axial o de flujo compuesto (flujo mixto) , a fin de generar un vórtice tridimensional o bucle en fluidos de tipo condensable, la mejora que supone la implementación de esta máquina "difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto" comprende no solo la eliminación de la posible aparición de burbujas de gas (cavitación) con el consiguiente peligro de destrucción de los bordes de estela y hasta alcanzar en raras 20 ocasiones los de ataque, sino también el mejor aprovechamiento de la energía en la toma y/o descarga de la bomba de flujo axial o mixto (flujo mixto y compuesto tradicionalmente se refieren al mismo concepto en la literatura de referencia en cuanto a impulsión de fluidos condensables) , así como también la mejora de la eficiencia en la impulsión, y la ampliación del punto de funcionamiento nominal de la bomba a un intervalo de funcionamiento óptimo tal que 25 al implementar esta máquina, "difusor de paletas móviles reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto" la bomba no solo tiene un punto óptimo sino un intervalo, por lo que se hace mas versátil o dicho de otro modo al implementar esta máquina, las curvas características de la bomba, ahora van a ser un abanico de curvas ya que la toma y/o la descarga, van a reorientar el chorro en distintos vórtices según interese a las condiciones de bombeo. Esto es 30 de especial aplicación en waterjets, es decir, en movimiento de buques, pero viene también a mejorar la impulsión de aguas en el campo estacionario, ya que al cambiar las condiciones de pérdida de carga o de petición de caudal, con una misma bomba lo podremos solucionar, no siendo preciso entonces implementar una batería de bombas.

Explicación de la invención de una manera clara y completa de manera que un experto en la materia pueda llevarla a la práctica que permita una comprensión del problema técnico planteado así como la solución al mismo, indicando las ventajas de la invención:

Antecedentes teóricos 40

Problema a resolver por la máquina, explicación

Todos los sistemas de impulsión de fluidos condensables, como el agua, que se basan en el empleo de hélices u otros sistemas roto-dinámicos caracterizados por ser de flujo continuo, 45 montados con carenado o sin él, ya sean bombas o hélices en aguas abiertas, están limitados en el régimen máximo de funcionamiento por el fenómeno de la cavitación.

La cavitación es el proceso físico por el que en la cara de succión de las palas del sistema de impulsión, como por ejemplo en las hélices, rodetes, alcanzado un determinado régimen de 50 giro, se generan burbujas de vapor en el fluido impulsado, provocadas por una depresión tal que resulta inferior a la tensión de vapor correspondiente a la de la temperatura del fluido en ese estado (condiciones de Presión y Temperatura) . Estas burbujas de vapor siguiendo las líneas de corriente del fluido pasan rápidamente a la cara posterior o de presión de la pala vecina con la que forma canal, donde por efecto de la sobrepresión generada sobre la superficie de éstas, las burbujas sufren implosión, provocando un fenómeno de erosión y desgaste, típicamente de forma localizada, resultando en un arranque de material de la superficie de la pala de la hélice o rotor de impulsión. 5

Los diseños de las palas o hélices se hacen con geometrías y ángulos de ataque conformes a la magnitud de flujo axial, que determinará la capacidad de impulsión del sistema, y al régimen de giro del rotor o hélice. Este régimen de giro, a cada altura o distancia radial al eje de la hélice o bomba de flujo axial o compuesto (flujo mixto) , determinará una velocidad tangencial 10 que compuesta con el término axial, definirá un ángulo próximo al de diseño geométricamente necesario para el perfil alar en ese radio.

Todo esto anteriormente explicado tiene que ver con el radio total de la hélice ya que a mayor diámetro menor velocidad de giro, esto explicado a modo coloquial dice que esta velocidad 15 lineal (la tangencial) varía con el diámetro, de manera que aunque las revoluciones por minuto son las mismas en cualquier radio de la hélice, los metros por segundo en cuanto a la velocidad tangencial van a ir creciendo desde el centro hacia la periferia de la misma.

El cálculo del álabe de la hélice asegura que la velocidad de paso por máquina, esto es la axial, 20 sea constante, así en el cálculo, hay que asegurar que esto se cumpla, con lo que al componer la velocidad tangencial antes citada con la radial, que tiene la componente axial, haya de darse un adelanto al ángulo de incidencia del perfil alar que conforma el álabe, de radio en radio, con lo que obtendremos una velocidad axial de paso por máquina cercana a constante que suele calcularse para unos 8 m/sg. y que depende mucho de los materiales empleados. Esto 25 hablando en sentido coloquial resulta en que la hélice así diseñada solo es buena para unas revoluciones por minuto determinadas y un intervalo muy próximo a este, que es equivalentemente el número de revoluciones específico, pero conforme nos alejemos del punto optimo de funcionamiento (nº de revoluciones específico, altura de impulsión) , comencemos a tener problemas de cavitación, rendimientos y falta de impulsión, por lo tanto falta de 30 efectividad en general.

Fenomenología de la cavitación en "zona perimetral"

Una condición de operación que conduzca a una componente de flujo axial muy inferior a la 35 necesaria según el criterio de diseño, es decir, para eficiencia plena, llevaría al régimen de cavitación.

Condición de operación esta, cercana al número de revoluciones específico, equivalentemente. Estas condiciones se pueden dar en régimen de puesta en marcha (inicio de la impulsión) o de 40 sobrecarga del sistema de impulsión (remolcado de otro buque, aceleración súbita de la impulsión ó pérdida de carga alta en la impulsión de fluidos condensables en general) .

Esta última implicaría unas condiciones de operación con velocidades axiales correspondientes próximas a las nominales o de diseño y un régimen de giro sustancialmente superior al nominal 45 (puesta en sobrecarga) .

Esto coloquialmente explicado, implica que tanto al arrancar la marcha o elevación de agua (impulsión) como también en una aceleración súbita se van a producir burbujas de vapor o subsecuentemente va a haber cavitación esto es que se darán las condiciones de Presión y 50 Temperatura citadas anteriormente, con la consiguiente destrucción de material del álabe del impulsor.

Los criterios establecidos pueden corresponder a sistemas de bombeo convencionales o sistemas de impulsión de buques, por lo que el término impulsión puede ser tomado como movimiento de un buque o elevación de aguas en general en este contexto.

Aunque las técnicas de diseño conducen a configuraciones de palas o rotores con 5 distribuciones de presión y velocidades uniformes o de bajos gradientes, que en principio llevan a diseños próximos a los óptimos según las necesidades nominales, las condiciones descritas para la cavitación corresponden a situaciones de regímenes transitorios o condiciones de operación extremas. En estas condiciones el fenómeno de la formación de burbujas de vapor tiene como lugar prevalente para su aparición el correspondiente a la zona de las palas 10 próxima al borde perimetral (justo donde la velocidad tangenciales mayor) .

En esta zona, sea carenada (por efecto de la capa límite de la carena) o sin carenar en el caso de impulsión de buques (por la menor velocidad de la corriente libre, que produce un efecto paralelo) , la componente axial asociada a la impulsión es inevitablemente muy baja, de hecho 15 la menor de todas las posibles, siendo sin embargo la velocidad tangencial la máxima, la correspondiente al máximo radio de las palas de la hélice o rotor, condiciones estas óptimas para la generación de burbujas.

Todo lo descrito conduce a adoptar condiciones de operación...

1. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto), que es la modificación de un difusor convencional, caracterizado porque comprende:

Un número de paletas directrices reorientables (3) acorde a la talla del difusor.

Un anillo exterior (1).

Un anillo interior (2).

Un anillo (4) de comando.

Una biela (5) por paleta directriz reorientable (3).

Una manivela (6) por paleta directriz reorientable (3).

2. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que presenta medios para generar un vórtice regulable de manera controlada.

3. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas añales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que contiene medios para el mantenimiento en posición de las paletas móviles directrices reorientables (3).

4. Difusor de paletas móviles directrices reorientables para bombas axiales o de flujo compuesto (flujo mixto) según reivindicación 1) que contiene medios para atarse por tornillería a la tubulura de aspiración o descarga de la bomba a la que asista.