ES2321997B1 - PRESSURE EXCHANGERS OF DEVELOPED BEDS. - Google Patents
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Abstract
Intercambiadores de presión de cámara desdobladas.Chamber pressure exchangers unfolded
Los IPCD se caracterizan porque las cámaras en las que se produce el intercambio de presiones y sus pistones se desdoblan en dos. Cada fluido circula por su cámara correspondiente, haciendo imposible la mezcla de los mismos.IPCDs are characterized because the cameras in which occurs the exchange of pressures and their pistons are unfold in two. Each fluid circulates through its chamber corresponding, making it impossible to mix them.
Variando las secciones transversales de las cámaras se varía la presión transmitida.Varying the cross sections of the chambers the transmitted pressure is varied.
Permiten asegurar y armonizar el funcionamiento inverso de las líneas, mediante un tubo en U con lados telescópicos y base fija lleno de fluido o líneas curvas diametralmente opuestas, y piezas de unión entre pistones de cada línea unidas entre sí.They allow to ensure and harmonize the operation Inverse of the lines, using a U-tube with telescopic sides and fixed base filled with fluid or curved lines diametrically opposite, and connecting pieces between pistons of each line joined each.
Sirve como sistema de bombeo en superficie o en pozos, permitiendo que el fluido que se bombea sea diferente del que se necesita bombear.It serves as a pumping system on the surface or in wells, allowing the fluid to be pumped to be different from the It needs to be pumped.
Permite aprovechar diferencias de nivel de cualquier material en cualquier lugar de almacenamiento, mediante una cámara con paredes elásticas llena de fluido y unida al fondo.Lets take advantage of differences in level of any material in any storage place, by a chamber with elastic walls filled with fluid and attached to the background.
Se puede generar energía eléctrica turbinando el fluido previamente bombeado.Electric power can be generated by turbining the previously pumped fluid.
Description
Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas.Chamber pressure exchangers unfolded
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.The invention falls within the framework of the pressure exchangers, which constitute a method for transmit the dynamic pressure from one fluid to another.
Debido a las innovaciones aportadas, la invención se convierte en un nuevo sistema de bombeo de todo tipo de fluidos.Due to the innovations contributed, the invention becomes a new pumping system of all kinds of fluids
Además, la invención aporta un método también innovador para aprovechar energéticamente las diferencias de nivel de cualquier material en cualquier forma de almacenamiento. Esto es, que ya sean las diferencias de nivel de un pantano, balsa ó depósito, las producidas por las mareas, en los silos de almacenamiento de cualquier sólido, o bien por ejemplo los aparcamientos de una estación de autobuses o cualquier tipo de vehículos, mediante el método aportado se puede conseguir ayudar a bombear cualquier otro fluido que se necesite.In addition, the invention also provides a method. innovative to take advantage of the level differences of any material in any form of storage. This that is, whether the differences in level of a swamp, raft or deposit, those produced by the tides, in the silos of storage of any solid, or for example the parking lots at a bus station or any type of vehicles, by means of the contributed method you can get help pump any other fluid that is needed.
Finalmente, la invención también se puede convertir en un método de generación de energía eléctrica.Finally, the invention can also be convert into a method of generating electricity.
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.Pressure exchangers are an invention done more than twenty five years ago and basically consist in pressurizing a fluid (fluid 1 in figure 1) from the pressure from another that is depressurized after the process (fluid 2). There are several models, but basically all are governed by the scheme of figure 1. By means of a system of shut-off valves and of retention, represented with the drawers in gray, the 1 fluid in the interconnection chambers. Once full, it is allowed the passage through the other end to the fluid 2, which displaces it by pushing a disc or piston that is between them separating them. In this way, the fluid is pressurized 1. Then the inlet of the fluid 2 and a drain valve opens. Again, through the valve system, the passage of fluid 1 that displaces is allowed to fluid 2 (now without pressure), pouring it down the drain.
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.The system is mounted with two lines of parallel interconnection, and is electronically controlled in such so that at each moment the disk or piston of each tube is is in the opposite position with respect to the center (operation of the lines in reverse), to achieve a pressure at the outlet of fluid 1 as constant as possible, and also an advantage of the fluid pressure 2 the greatest possible.
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.In the graph of figure 1 tones have been given clearer to fluids 1 and 2 when they are without pressure and more dark when they are pressurized. This tone game is will keep throughout all the figures that accompany this Description.
Se ha realizado una búsqueda exhaustiva a nivel mundial 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 aportan las innovaciones que aquí se van a presentar.An exhaustive search has been carried out at the level worldwide in the espacenet database of patent documents relating to pressure exchangers, and it has been possible to check that, although at present there is an important development of themselves, none of them bring the innovations that are here present.
Tradicionalmente se han utilizado 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.They have traditionally been used in mining, to displace process wastewater with clean water, and the system is used without discs or pistons, since it does not matter Mix both fluids.
Actualmente se están empezando a utilizar en plantas desaladoras de agua por ósmosis inversa, siguiendo un esquema como el de la figura 2. El proceso es muy simple: se realiza un pretratamiento al agua, y tras éste se eleva la presión del agua hasta rebasar su presión osmótica. Entonces se hace pasar el agua por los filtros de ósmosis inversa, que tienen una membrana semipermeable y producen dos salidas: aguas desalada y despresurizada por un lado y por el otro salmuera a una presión bastante elevada. Esta presión se utiliza para presurizar parte del agua procedente del pretratamiento, reduciendo así el caudal de las bombas de alta presión con el consiguiente ahorro de energía eléctrica.They are currently being used in water desalination plants by reverse osmosis, following a scheme like the one in figure 2. The process is very simple: it performs a pretreatment to water, and after this the pressure rises of water until it exceeds its osmotic pressure. Then he pretends water by reverse osmosis filters, which have a membrane semipermeable and produce two outputs: desalinated waters and depressurized on one side and on the other brine at a pressure quite high. This pressure is used to pressurize part of the water from pretreatment, thus reducing the flow of high pressure pumps with consequent energy savings electric
En la actualidad se encuentran muy desarrollados todo tipo de grupos electrobomba horizontales, verticales y sumergidas para aguas limpias, así como multitud de sistemas de bombeo de todo tipo de fluidos (aguas residuales, fluidos viscosos, tóxicos, peligrosos, agua de mar, productos químicos, hormigón, aguas turbias, o cualquier clase de fluido que podamos imaginar, incluso fluidos con sólidos en suspensión).They are currently very developed all kinds of horizontal, vertical and electric pump units submerged for clean waters, as well as a multitude of systems Pumping of all types of fluids (sewage, viscous fluids, toxic, dangerous, seawater, chemicals, concrete, murky waters, or any kind of fluid we can imagine, even fluids with suspended solids).
Aunque el sistema planteado en el apartado anterior relativo a la destilación es bastante eficiente energéticamente, presenta dos problemas:Although the system outlined in the section previous relative to distillation is quite efficient energetically, it presents two problems:
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- la presión de salida de los filtros de ósmosis inversa de la salmuera siempre es inferior a la del agua de alimentación, lo cual implica que resulta necesario instalar una bomba booster que aumente la presión del aguathe output pressure of brine reverse osmosis filters It is always inferior to that of feed water, which implies that it is necessary to install a booster pump that increases the water pressure
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- al estar separados el agua del pretratamiento y la salmuera en los intercambiadores de presión tan sólo por los discos ó pistones, siempre existe una pequeña aunque significativa mezcla entre ambos fluidos, por lo que el agua del pretratamiento sale de los intercambiadores de presión con una concentración de sales mayor, que perjudica obviamente el proceso.to the be separated from the pretreatment water and the brine in the pressure exchangers only for the disks or pistons, there is always a small but significant mix between the two fluids, so pretreatment water comes out of pressure exchangers with a higher salt concentration, which obviously harms the process.
Además, en los intercambiadores de presión tradicionales en general existe otro inconveniente y es que el fluido a presurizar (fluido 1) está obligado a desplazar al fluido 2 una vez que ha sido despresurizado. Esto no es tanto problema en el caso de las desaladoras porque el agua a presurizar procede del pretratamiento del cual sale con algo de presión, pero en otras aplicaciones puede resultar un grave inconveniente, máxime teniendo en cuenta que resulta necesario el funcionamiento de líneas a la inversa, y las velocidades naturales de los discos ó pistones en uno y otro sentido son muy diferentes. Esto disminuye el rendimiento de los intercambiadores y complica la electrónica de control del sistema.In addition, in the pressure exchangers traditional in general there is another drawback and is that the fluid to pressurize (fluid 1) is obliged to displace the fluid 2 once it has been depressurized. This is not so much trouble in the case of desalination plants because the water to be pressurized comes from pretreatment which comes out with some pressure, but in others applications can be a serious inconvenience, especially taking Note that the operation of lines to the inverse, and the natural speeds of the discs or pistons in one And another sense are very different. This decreases the performance of the exchangers and complicates the electronic control of the system.
Todos estos inconvenientes son los que probablemente no han permitido un mayor desarrollo de los intercambiadores de presión en todo tipo de aplicaciones.All these inconveniences are those that they probably have not allowed further development of Pressure exchangers in all types of applications.
Aun cuando se encuentran muy optimizados en la actualidad los diseños de todo tipo de grupos electrobomba, tienen algunas carencias, por el momento imposibles de solucionar, que son las siguientes:Even when they are very optimized in the Currently, the designs of all types of electric pump groups have some shortcomings, for the moment impossible to solve, which are the following:
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- en cuanto a los grupos electrobomba para sacar agua de pozos ó arquetas, los verticales tienen el motor en superficie, pero dan muchos problemas mecánicos con el largo eje que necesitan, y los sumergidos tienen el problema de que, al estar el cuerpo de bomba y el motor sumergidos en el pozo ó arqueta, cualquier fallo de operación provoca un tiempo considerable de tener el grupo fuera de servicio, ya que se hace necesario el desmontaje y montaje del grupoin as for the electric pump groups to draw water from wells or boxes, the vertical ones have the surface engine, but they give many mechanical problems with the long axis they need, and the submerged have the problem that, being the pump body and the engine submerged in the well or casket, any failure of operation causes considerable time to have the group out of service, since it is necessary to disassemble and assemble the group
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- en cuanto a los sistemas de bombeo de otros fluidos, en muchos casos tienen mucho peor rendimiento, y suelen dar muchos problemas de mantenimiento, por entrada de sólidos como puede ser el caso del bombeo de aguas residuales, o por corrosión del cuerpo de bomba, delicado y caro, o por ambos efectos.in as for the pumping systems of other fluids, in many cases they have much worse performance, and usually give many problems of maintenance, by entry of solids such as the case of sewage pumping, or corrosion of the pump body, delicate and expensive, or both effects.
Se trata de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas (IPCD's), caracterizados 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 3. De este modo, cada uno de los fluidos sólo circula por su cámara correspondiente, haciendo imposible la mezcla de los mismos (y solucionando por tanto el segundo de los problemas expuestos en el punto anterior).This is the pressure exchangers of unfolded cameras (IPCD's), characterized in that the cameras in those that occur the exchange of pressures unfold in two, one for each of the fluids, as shown in the figure 3. Thus, each of the fluids only circulates through its chamber corresponding, making it impossible to mix them (and solving therefore the second of the problems exposed in the previous point).
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 3. De esta forma, el fluido presurizado empujará y desplazará igualmente al otro fluido a través de su cámara correspondiente. Evidentemente, las cámaras necesitan tener apertura al exterior para permitir la entrada y salida de aire durante los movimientos de los discos ó pistones y evitar vacíos, tal como también se muestra en la figura 3.The exchange of pressures occurs replacing the discs or pistons of the exchangers traditional by two rigidly attached discs or pistons, such as shown in figure 3. In this way, the pressurized fluid will also push and displace the other fluid through its corresponding camera. Obviously, cameras need to have opening to the outside to allow the entry and exit of air during the movements of the disks or pistons and avoid gaps, as also shown in figure 3.
Se pueden disponer desagües en los extremos enfrentados de las cámaras por si fuera necesario evacuar alguna pequeña cantidad de los fluidos que se pueda perder por las juntas de los discos ó pistones.Drains may be provided at the ends facing the cameras in case you need to evacuate any small amount of fluids that can be lost by the joints of the discs or pistons.
Una disposición posible sería la expuesta en la figura 3, en la que las secciones transversales de cada cámara son idénticas. De este modo, se trasmitiría la misma presión del fluido presurizado al fluido a presurizar, salvo evidentemente las pérdidas mecánicas.One possible provision would be that set forth in the Figure 3, in which the cross sections of each chamber are identical. In this way, the same fluid pressure would be transmitted pressurized the fluid to be pressurized, except for losses mechanical
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Pero el sistema inventado permite otra disposición, en la que las secciones transversales de las cámaras sean diferentes (figura 4), y por tanto la presión transmitida también es diferente (el cociente de presiones será igual al cociente de áreas, salvo evidentemente por las pérdidas mecánicas, ya que la fuerza neta es la misma). Evidentemente, de este modo se puede solucionar el problema de la necesidad de una bomba booster mencionado más arriba en la descripción del problema técnico planteado.But the invented system allows another arrangement, in which the cross sections of the chambers are different (figure 4), and therefore the transmitted pressure It is also different (the pressure ratio will be equal to quotient of areas, except for mechanical losses, of course, since the net force is the same). Obviously, this way can solve the problem of the need for a booster pump mentioned above in the description of the technical problem raised.
Obviamente, también es posible la disposición de las líneas en vertical ó en ángulo (figura 5), pero ello empeorará el problema de que el fluido a presurizar (fluido 1),tiene que desplazar al fluido 2 una vez que ha sido despresurizado, ya que en este caso además deberá vencer el peso del fluido, más el de los discos ó pistones y la unión entre ambos. Para ello se podría poner un sistema adicional de elevación de los mismos, cuyo control se integraría en el sistema electrónico de control del sistema, o bien se puede utilizar el sistema de evacuación presentado en la figura 6, que consiste en aprovechar la energía del fluido presurizado (fluido 2) no sólo para transmitirla al que se quiere presurizar (fluido 1), sino también para ayudar al propio fluido 1 a desplazar al fluido 2 en la otra línea una vez que ha sido despresurizado. Esto se consigue mediante un tubo auxiliar en forma de "U" que se encuentra interconectando ambas líneas tal como se presenta en la figura 6, y que es telescópico por ambos lados de la "U", estando soportado rígidamente por la base de la "U". Los extremos de la "U" se encuentran unidos a los discos ó pistones de sus respectivas líneas, y la "U" se encuentra llena de un fluido incompresible. De esta forma, al entrar el fluido 2 a presión en su cámara, no sólo presiona a su disco ó pistón para desplazar al fluido 1, sino que también transmite parte de su energía al disco ó pistón de la otra línea para ayudar al fluido 1 de la otra línea a desplazar al fluido 2 despresurizado en dicha línea y a vencer el rozamiento de los discos ó pistones y su peso y el del fluido 2 despresurizado si es necesario. Lógicamente, la sección transversal del tubo deberá ser tal que la energía traspasada al disco ó pistón de la otra línea sea la mínima necesaria. Mediante este sistema, se consigue además asegurar el funcionamiento de las líneas a la inversa, simplificando así la electrónica de control del sistema. Puede ser montado en cualquier tipo de intercambiadores de presión, ya sean de cámaras desdobladas ó no. Evidentemente, en lugar de ser un tubo telescópico podrían ser varios equidistantes entre sí y del centro, o bien un anillo ó varios trozos de anillo de la misma longitud y equidistantes, todo ello para distribuir mejor los esfuerzos sobre los discos ó pistones.Obviously, the provision of vertical or angled lines (figure 5), but this will get worse the problem that the fluid to be pressurized (fluid 1), has to displace fluid 2 once it has been depressurized, since in This case must also overcome the weight of the fluid, plus that of the discs or pistons and the union between them. For this you could put an additional lifting system, whose control is would integrate into the electronic system control system, or the evacuation system presented in the figure can be used 6, which consists of harnessing the energy of the pressurized fluid (fluid 2) not only to transmit it to the one who wants to pressurize (fluid 1), but also to help the fluid 1 itself to displace to fluid 2 on the other line once it has been depressurized. This is achieved by a "U" shaped auxiliary tube that It is interconnecting both lines as presented in Figure 6, and which is telescopic on both sides of the "U", being rigidly supported by the base of the "U". The ends of the "U" are attached to the discs or pistons of their respective lines, and the "U" is found filled with an incompressible fluid. In this way, when the fluid enters 2 pressure in your chamber, not only press your disc or piston to displace fluid 1, but also transmits part of its energy to the disk or piston of the other line to help the fluid 1 of the other line to displace the depressurized fluid 2 in said line and to overcome the friction of the discs or pistons and their weight and that of depressurized fluid 2 if necessary. Logically, the tube cross section should be such that the energy transferred to the disc or piston of the other line be the minimum necessary. Through this system, it is also possible to ensure the operation of the lines in reverse, thus simplifying the system control electronics. It can be mounted on any type of pressure exchangers, whether split-chamber or not. Obviously, instead of being a telescopic tube they could be several equidistant from each other and from the center, or a ring or several pieces of ring of the same length and equidistant, all this to better distribute the efforts on the disks or pistons
Finalmente, también se pueden disponer líneas de cámaras curvas ó circulares, en cuyo caso la unión entre los discos ó pistones será curva con el mismo radio y estará cogida al centro mediante una unión tipo rótula (figura 7). De este modo, se puede conseguir un incremento de la presión transmitida en función de la distancia de las cámaras de uno y otro fluido al centro, sin necesidad de cambiar la sección transversal de las cámaras, aunque sin perjuicio de poder combinar ambos efectos. Además, si las dos líneas se colocan de forma diametralmente opuesta, y las piezas de unión entre los discos ó pistones de cada línea se unen a su vez rígidamente entre sí, tal como aparece en la figura 7, se consigue el mismo efecto que el tubo en "U" descrito anteriormente, es decir, por un lado asegurar el funcionamiento de las líneas a la inversa, simplificando así la electrónica de control del sistema, y por otro lado desplazar el fluido 2, una vez despresurizado, de sus cámaras correspondientes sin necesidad de bombeo auxiliar, en los casos en los que el fluido 1 entre a muy poca presión.Finally, you can also arrange lines of curved or circular chambers, in which case the union between the discs or pistons will be curved with the same radius and will be caught in the center by a ball joint type (figure 7). In this way, you can achieve an increase in the transmitted pressure depending on the distance from the chambers of one and another fluid to the center, without need to change the cross section of the cameras, although notwithstanding being able to combine both effects. Also, if both lines are placed diametrically opposite, and the pieces of union between the disks or pistons of each line are joined in turn rigidly with each other, as shown in figure 7, is achieved the same effect as the "U" tube described above, is say, on the one hand ensure the operation of the lines to the reverse, thus simplifying the system control electronics, and on the other hand to displace the fluid 2, once depressurized, of its corresponding chambers without auxiliary pumping, in the cases in which fluid 1 enters at very low pressure.
El desdoblamiento de las cámaras se puede aplicar a todos los tipos de intercambiadores de presión tradicionales desarrollados en la actualidad. En particular, y se menciona por ser tal vez el más diferente de ellos, existe otro tipo de intercambiadores de presión tradicionales que se basan en el mismo principio de funcionamiento pero que consisten en un cilindro con una serie de conductos interiores por los que pasan los fluidos intercambiándose las presiones. Tienen la particularidad de que además el propio cilindro gira sobre su eje. También a este tipo de intercambiadores se les puede desdoblar las cámaras para obtener las ventajas que aquí se han expuesto.The unfolding of the cameras can be apply to all types of pressure exchangers Traditionally developed today. In particular, and it mentions for being perhaps the most different of them, there is another type of traditional pressure exchangers that are based on the same principle of operation but they consist of a cylinder with a series of inner ducts through which fluids pass exchanging the pressures. They have the peculiarity that also the cylinder itself rotates on its axis. Also to this kind of exchangers can unfold the cameras to get the advantages that have been exposed here.
Tal como ocurre con los intercambiadores de presión tradicionales, los de cámaras desdobladas pueden ser dispuestos en serie (figura 8), o en paralelo (figura 9). Igualmente, cuando los saltos de presiones que se pretenden sean muy elevados, se pueden disponer sistemas mixtos con bombas para aumentar la presión del fluido presurizado y/o la del fluido a presurizar a la entrada y/o a la salida del intercambiador de presión (figura 10), sin perjuicio de que además se puedan disponer también en serie ó en paralelo.As with the exchangers of traditional pressure, the unfolded cameras can be arranged in series (figure 8), or in parallel (figure 9). Likewise, when the pressure jumps that are intended are very high, mixed systems can be arranged with pumps for increase the pressure of the pressurized fluid and / or that of the fluid to pressurize at the entrance and / or exit of the heat exchanger pressure (figure 10), notwithstanding that they may also be available also in series or in parallel.
Las uniones entre los discos ó pistones han de ser rígidas, pero dentro de ello pueden tomar cualquier forma imaginable (una sola unión mediante una varilla en el centro, tal como se representa en los gráficos, varias uniones mediante varias varillas, o bien mediante chapas circulares ó rectas e incluso mediante uniones macizas de cualquier geometría posible).The joints between the discs or pistons must be rigid, but within it they can take any form imaginable (a single joint using a rod in the center, such as represented in the graphs, several unions using several rods, either by circular or straight plates and even by solid joints of any possible geometry).
En cuanto al número de líneas necesario por intercambiador de presiones, será siempre de al menos dos pero dependiendo de los rangos de caudales y presiones con los que se trabaje en cada caso puede convenir aumentarlo a tres líneas, aunque pueda convenir que la tercera línea no tenga la misma longitud, ya que se utilizaría para conseguir una presión lo más constante posible de salida del intercambiador y un aprovechamiento lo mayor posible de la presión del fluido presurizado de partida.As for the number of lines needed by pressure exchanger, will always be at least two but depending on the flow rates and pressures with which work in each case you may want to increase it to three lines, although may agree that the third line does not have the same length, since that would be used to get the most constant pressure Exchanger output possible and maximum utilization possible pressure of the pressurized starting fluid.
En cuanto a la electrónica de control de las válvulas, se puede montar una tarjeta con un procesador in situ, o bien se pueden enviar señales a un ordenador central que las gobierne.As for the control electronics of the valves, a card with an on-site processor can be mounted, or signals can be sent to a central computer that governs them.
Finalmente, en cuanto a la geometría de las líneas de las cámaras, tal como se ha descrito más arriba longitudinalmente pueden ser rectas, curvas e incluso circulares, y su sección transversal circular, elíptica, triangular, cuadrada, rectangular, poligonal ó cualquiera imaginable.Finally, regarding the geometry of the camera lines, as described above longitudinally they can be straight, curved and even circular, and its circular, elliptical, triangular, square cross section, rectangular, polygonal or any imaginable.
Tal como se ha explicado anteriormente en la descripción general de la invención, las ventajas fundamentales de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas son las siguientes:As explained earlier in the general description of the invention, the fundamental advantages of the pressure exchangers of unfolded chambers are the following:
- --
- cada uno de los fluidos sólo circula por su cámara correspondiente, haciendo imposible la mezcla de los mismos. Esto significa que se puede utilizar este sistema para bombear cualquier tipo de fluido transmitiendo la energía necesaria a otro fluido diferente (que puede ser agua limpia, e incluso agua destilada, ó cualquier otro fluido que se compruebe que dañe menos los grupos electrobomba), e intercambiando después las presiones de los mismos. También se pueden escoger fluidos muy pesados y no corrosivos para reducir el tamaño de las instalaciones de bombeo y almacenamiento. Esto va a suponer un incremento de los rendimientos conseguidos así como un enorme ahorro de gastos de mantenimiento e incluso de diseño y ejecución de las instalacionesevery one of the fluids only circulates through its corresponding chamber, making it impossible to mix them. This means that it You can use this system to pump any type of fluid transmitting the necessary energy to a different fluid (which it can be clean water, and even distilled water, or any other fluid that is proven to damage the electropump groups less), and after exchanging their pressures. I also know they can choose very heavy and non-corrosive fluids to reduce the size of pumping and storage facilities. This goes to suppose an increase of the obtained yields as well as a huge savings on maintenance costs and even design and installation execution
- --
- permiten variar las secciones transversales de las cámaras, consiguiendo variar así la presión transmitida al fluido a presurizar. Esta constituye otra de las grandes ventajas de esta invención, ya que permite elegir entre bombear más caudal a menos altura ó menos caudal a más altura, lo que posibilita escoger en cada caso el tipo de bomba que de mejor rendimiento y aprovechar mucho mejor pequeñas diferencias de presión ó pequeños desniveles de grandes cantidades de fluido, tal como se describirá más adelanteallow sections to vary cross sections of the chambers, thus varying the pressure transmitted to the fluid to be pressurized. This constitutes another of the great advantages of this invention, since it allows you to choose between pump more flow at less height or less flow at more height, which which allows to choose in each case the type of pump that best performance and take much better small differences from pressure or small unevenness of large amounts of fluid, such as will be described later
- --
- permiten asegurar y armonizar el funcionamiento a la inversa asistido de las líneas, bien mediante el tubo en U con lados telescópicos y base fija lleno de fluido incompresible ó bien mediante la disposición de líneas curvas diametralmente opuestas, y piezas de unión entre pistones de cada línea unidas rígidamente entre síallow to ensure and harmonize the assisted reverse operation of the lines, either by U-tube with telescopic sides and fixed base filled with fluid incompressible or by the arrangement of curved lines diametrically opposed, and connecting pieces between pistons of each line rigidly joined together
- --
- permiten aprovechar energéticamente las diferencias de nivel de cualquier material en cualquier forma de almacenamiento, mediante el método también innovador que se describirá más adelante.allow you to use energy level differences of any material in any form of storage, by means of the also innovative method that will describe later.
Se aportan 21 figuras para ayudar a explicar el funcionamiento, disposiciones y aplicaciones de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas. A todas ellas se hace referencia desde distintos puntos de este documento, explicando en cada caso el contenido de las mismas. En cualquier caso, se recopila aquí la relación y contenido de cada una de ellas:21 figures are provided to help explain the operation, provisions and applications of pressure exchangers of unfolded chambers. To all of them reference is made from different points of this document, explaining in each case the content of them. In any In this case, the relationship and content of each of the they:
Figura 1: Esquema de los intercambiadores de presión tradicionalesFigure 1: Diagram of the heat exchangers traditional pressure
Figura 2: Proceso de una planta desaladora con intercambiadores de presión tradicionales:Figure 2: Process of a desalination plant with traditional pressure exchangers:
- 1one
- Agua de marSeawater
- 22
- PretratamientoPretreatment
- 33
- Bombeo de alta presiónHigh pressure pumping
- 44
- Filtros de ósmosis inversaReverse Osmosis Filters
- 55
- Agua desaladaDesalinated water
- 66
- Intercambiadores de presiónPressure exchangers
- 77
- Salmuera despresurizadaDepressurized brine
- 88
- Bomba boosterBooster pump
Figura 3: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 3: Chamber pressure exchangers unfolded
Figura 4: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas con secciones transversales diferentesFigure 4: Chamber pressure exchangers unfolded with different cross sections
Figura 5: Montaje en vertical de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 5: Vertical mounting of the split-chamber pressure exchangers
Figura 6: Funcionamiento a la inversa asistido de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 6: Assisted reverse operation of pressure chambers exchangers unfolded
Figura 7: Montaje con líneas curvas de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 7: Assembly with curved lines of the split-chamber pressure exchangers
Figura 8: Montaje en serie de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 8: Series assembly of the split-chamber pressure exchangers
Figura 9: Montaje en paralelo de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 9: Parallel mounting of the split-chamber pressure exchangers
Figura 10: Sistemas mixtos de grupos electrobomba e intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 10: Mixed group systems electric pump and chamber pressure exchangers unfolded
Figura 11: Sistema de bombeo con intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 11: Pumping system with split-chamber pressure exchangers
Figura 12: Sistema de bombeo para pozos ó arquetas con intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 12: Pumping system for wells or splitter chamber pressure exchangers
Figura 13: Aprovechamiento del desnivel geográfico de un ríoFigure 13: Use of the slope geographic of a river
Figura 14: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas (marea alta)Figure 14: Taking advantage of the difference in tide level (high tide)
Figura 15: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas (marea baja)Figure 15: Taking advantage of the difference in tide level (low tide)
Figura 16: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas con cámara de paredes elásticas (marea alta descargando fluido de la cámara)Figure 16: Taking advantage of the difference in tidal level with elastic wall chamber (high tide discharging fluid from the chamber)
Figura 17: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas con cámara de paredes elásticas (marea alta al concluir la descarga del fluido de la cámara)Figure 17: Taking advantage of the difference in tidal level with elastic wall chamber (high tide at conclude discharge of chamber fluid)
Figura 18: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas con cámara de paredes elásticas (marea baja comienza la carga de fluido a la cámara)Figure 18: Taking advantage of the difference in tidal level with elastic wall chamber (low tide fluid charging to the chamber begins)
Figura 19: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas con cámara de paredes elásticas (marea baja carga de fluido a la cámara concluida)Figure 19: Taking advantage of the difference in tidal level with elastic wall chamber (low tide fluid loading to the finished chamber)
Figura 20: Aprovechamiento de la diferencia de nivel de las mareas con cámara de paredes elásticas y sistema de alimentación ininterrumpidaFigure 20: Taking advantage of the difference in tide level with elastic wall chamber and system uninterrupted power
Figura 21: Proceso de una planta desaladora con intercambiadores de presión de cámaras desdobladas:Figure 21: Process of a desalination plant with pressure exchangers of unfolded chambers:
- 1one
- Agua de mar, río ó red de pluvialesWater from the sea, river or rainwater network
- 22
- Bomba de media presiónMedium pressure pump
- 33
- Agua de marSeawater
- 44
- DepósitoDeposit
- 55
- Al marSea
- 66
- PretratamientoPretreatment
- 77
- Filtros de ósmosis inversaReverse Osmosis Filters
- 88
- Agua desaladaDesalinated water
- 99
- Intercambiadores de presiónPressure exchangers
- 1010
- Salmuera despresurizadaDepressurized brine
En la figura 11 se representa un esquema de un modo genérico de realización de la invención. En ella aparece abajo a la izquierda una balsa, depósito o cualquier otro lugar de almacenamiento de un fluido 1, que se encuentra a la cota h1.In figure 11 a scheme of a generic embodiment of the invention. It appears below on the left a raft, deposit or any other place of storage of a fluid 1, which is located at level h1.
La instalación presentada se utilizará para subir el fluido 1 hasta la cota h2, a una balsa ó depósito de almacenamiento que se encuentra representado arriba a la izquierda. Para ello, se utilizará un fluido auxiliar (fluido 2), que se dispone almacenado a una cota muy similar a la h1 pero algo inferior.The presented installation will be used to raise fluid 1 to level h2, to a raft or reservoir of storage that is represented above on the left. For this, an auxiliary fluid (fluid 2) will be used, which will be it has stored at a level very similar to the h1 but something lower.
Bien por gravedad o bien mediante un bombeo de alimentación si fuera necesario, el fluido 1 alimenta el intercambiador de presiones de cámaras desdobladas, que consta de dos líneas tal como aparece en la figura 11, la línea superior y la inferior.Either by gravity or by pumping feed if necessary, fluid 1 feeds the Exchanged chamber pressure exchanger, consisting of two lines as shown in figure 11, the top line and the lower.
Desde su balsa ó depósito de almacenamiento, se bombea el fluido 2 con grupos electrobomba tradicionales, y con dicho bombeo se alimenta el intercambiador de presiones de cámaras dobles. Mediante un sistema de válvulas de corte controladas electrónicamente, se cierra el paso de fluido 2 a la línea 2, y se abre a la línea 1. Como se ha descrito anteriormente, cada línea tiene dos cámaras, una para cada fluido. La cámara del fluido 1 se encuentra llena en el instante inicial, y la cámara del fluido 2 vacía. Comoquiera que tienen dispuestos sendos discos ó pistones unidos rígidamente entre sí, al entrar el fluido 2 en su cámara correspondiente desplazará a su disco ó pistón correspondiente, el cual transmitirá la presión al fluido 1, que saldrá bombeado por su tubería de impusión, encontrándose cortado el retorno a la balsa a depósito de la cota h1 por una válvula de retención. Al disponerse la cámara del fluido 1 con una sección transversal menor, la presión que adquirirá el fluido 1 es mayor (el cociente de presiones será igual al cociente de áreas, salvo evidentemente por las pérdidas mecánicas, ya que la fuerza neta es la misma). Sin embargo, lógicamente el caudal de fluido 2 utilizado en llenar su cámara es mayor que el de fluido 1 extraído de su cámara (el cociente de caudales será igual al cociente de áreas, ya que la velocidad es la misma).From your raft or storage tank, you pumps fluid 2 with traditional electropump groups, and with said pumping feeds the chamber pressure exchanger double. Through a system of controlled shut-off valves electronically, the fluid passage 2 to line 2 is closed, and open to line 1. As described above, each line It has two chambers, one for each fluid. The fluid chamber 1 is is full at the initial moment, and the fluid chamber 2 empty. However they have two discs or pistons arranged rigidly connected to each other, when fluid 2 enters its chamber corresponding will move to its corresponding disc or piston, the which will transmit the pressure to fluid 1, which will be pumped by its Impusion pipe, the return to the raft being cut off deposit of the h1 level by a check valve. When disposed the fluid chamber 1 with a smaller cross section, the pressure that fluid 1 will acquire is greater (the ratio of pressures will be equal to the ratio of areas, except for mechanical losses, since the net force is the same). Without However, logically the fluid flow rate 2 used in filling its chamber is larger than that of fluid 1 removed from its chamber (the flow rate will be equal to the area ratio, since the speed is the same).
Una vez llena la cámara del fluido 2 y vacía la del fluido 1, mediante el sistema electrónico de control se corta la entrada de fluido 2 a la línea superior y se abre a la línea inferior. A su vez, se abre una válvula de desagüe de la cámara de fluido 2 de la línea superior. De este modo, en la línea superior el fluido 1 entra en su cámara desplazando al fluido 2 de la suya (pues ha quedado despresurizado al haber su válvula de entrada a la cámara) hacia el desagüe, y en la línea inferior el fluido 2 entra en su cámara presurizando al fluido 1 en la suya y desplazándolo hacia la tubería de impulsión.Once you fill the chamber with fluid 2 and empty the of fluid 1, through the electronic control system is cut fluid inlet 2 to the upper line and opens to the line lower. In turn, a drain valve of the chamber of fluid 2 of the upper line. Thus, in the top line fluid 1 enters its chamber by displacing fluid 2 from its own (It has been depressurized by having its inlet valve to the chamber) towards the drain, and in the lower line the fluid 2 enters in his chamber pressurizing the fluid 1 in his and displacing it towards the discharge pipe.
El proceso se repite indefinidamente.The process is repeated indefinitely.
Debido a las importantes ventajas descritas que aporta la invención, el abanico de aplicaciones industriales que se abre es muy amplio. A continuación se relacionan las más relevantes:Due to the important advantages described that provides the invention, the range of industrial applications that Open is very wide. The following are the most related relevant:
- 1)one)
- Como sistema de bombeo en general (figura 11), ya que al tener las cámaras desdobladas presenta las siguientes ventajas:How pumping system in general (figure 11), since having the unfolded cameras have the following advantages:
- --
- el fluido que se utiliza para bombear (fluido 2 en la figura 11) no tiene por qué ser el mismo que el que se necesita bombear (fluido 1), lo cual es de suma importancia y de aplicación en infinidad de casos. Esto es, que ya sean aguas residuales, fluidos viscosos, tóxicos, peligrosos, agua de mar, productos químicos, hormigón, aguas turbias, o cualquier clase de fluido que podamos imaginar, incluso fluidos con sólidos en suspensión, con intercambiadores de este tipo se pueden utilizar bombas de agua limpia, e incluso que trabajen con agua destilada ó cualquier otro fluido que se compruebe que dañe menos los grupos electrobomba (también se pueden escoger fluidos muy pesados y no corrosivos para reducir el tamaño de las instalaciones de bombeo y almacenamiento). Esto va a suponer un incremento de los rendimientos conseguidos así como un enorme ahorro de gastos de mantenimiento e incluso de diseño y ejecución de las instalacionesthe fluid used to pump (fluid 2 in Figure 11) does not have to be the same as the one needed pump (fluid 1), which is of the utmost importance and application In countless cases. That is, whether they are wastewater, viscous, toxic, dangerous fluids, seawater, products chemicals, concrete, cloudy waters, or any kind of fluid that we can imagine, even fluids with suspended solids, with water exchangers of this type can be used water pumps clean, and even working with distilled water or any other fluid that is proven to damage the electropump groups less (You can also choose very heavy and non-corrosive fluids to reduce the size of the pumping and storage facilities). This will mean an increase in the yields achieved in this way. as a huge saving of maintenance costs and even of installation design and execution
- --
- se puede elegir entre bombear más caudal a menos altura ó menos caudal a más altura; así pues, se puede escoger en cada caso el tipo de bomba que de mejor rendimiento. Además, esto posibilita aprovechar mucho mejor pequeñas diferencias de presión ó pequeños desniveles de grandes cantidades de fluidoyou can choose between pumping more flow at less height or less flow at more height; so, you can choose in Each case the type of pump that best performance. Also this makes it possible to take advantage of small pressure differences much better or small unevenness of large amounts of fluid
- 2)2)
- en las centrales hidroeléctricas, insertando estos intercambiadores de presión de cámaras desdobladas también se puede elegir entre turbinar más caudal a menos altura ó menos caudal a más altura, lo cual también permite escoger en cada caso el tipo de turbina que da mejor rendimiento. Evidentemente, y tal como se ha expuesto en el punto anterior, el fluido a turbinar no tiene por qué ser el mismo, lo cual también supone otra importante ventaja pues nuevamente se pueden escoger fluidos a medida para reducir los costes de fabricación y mantenimiento de las centralesin hydroelectric plants, inserting these heat exchangers split chamber pressure can also be chosen between turbine more flow at less height or less flow at more height, which which also allows you to choose in each case the type of turbine that gives better performance. Obviously, and as stated in the previous point, the fluid to be turbinated does not have to be the same, which also represents another important advantage because again they can choose tailored fluids to reduce the costs of manufacturing and maintenance of the plants
- 3)3)
- en cuanto a las bombas sumergidas ó verticales en pozos ó arquetas profundas, éstas pueden ser sustituidas por bombas en superficie, con intercambiadores de presión de cámaras desdobladas que dispongan de largas uniones entre los discos del orden de la longitud del pozo ó arqueta, de tal modo que queden unas cámaras en superficie y las otras en el fondo del pozo ó arqueta (figura 12). Las cámaras de la superficie se alimentan con cualquier fluido, elegido de nuevo para optimizar los costes de fabricación y mantenimiento de las instalaciones. Este sistema se puede montar en dos etapas, de tal forma que en la primera etapa simplemente se sube el agua ó fluido a bombear a la superficie y en la segunda etapa se eleva su presión hasta la deseada. El sistema se puede montar también con las cámaras inferiores del intercambiador de presiones de cámaras desdobladas en seco, bien en el mismo pozo ó arqueta por encima del nivel del agua, utilizando un pequeño bombeo auxiliar de alimentación, o bien en una arqueta estanca contiguain as for submerged or vertical pumps in wells or boxes deep, these can be replaced by surface pumps, with split chamber pressure exchangers that have long joints between the disks of the order of length of the well or casket, so that some cameras remain in surface and the others at the bottom of the well or casket (figure 12). The surface chambers are fed with any fluid, chosen again to optimize manufacturing costs and maintenance of the installations. This system can be mounted on two stages, so that in the first stage you simply water or fluid rises to pump to the surface and in the second stage your pressure rises to the desired one. The system can be also mount with the bottom chambers of the exchanger pressures of cameras unfolded dry, either in the same well or cassette above water level, using a small pump auxiliary power, or in a waterproof case adjoining
- 4)4)
- también se pueden aprovechar los desniveles geográficos naturales de un río, colocando en uno de los márgenes del río a una cierta profundidad los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, que se alimentan de una toma procedente del río, y, jugando con las secciones de las cámaras, se consigue elevar la presión del fluido a bombear (agua del propio río para regantes, fincas, urbanizaciones, municipios ó industrias cercanas, o bien cualquier otro fluido que se quiera bombear para cualquier tipo de proceso). El agua del río entra en una de las cámaras de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas con cierta presión debido a la profundidad a la que se coloquen los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas y/o a un bombeo previo de alimentación. Además, colocando la toma de forma adecuada, se puede aprovechar también la energía cinética de la corriente del río. A la salida, este agua se vuelve a verter al río, a través de una conducción que lo traslada aguas abajo de forma que cae por gravedad o al menos se reduce la altura a bombear (figura 13). Si se dispone de suficiente desnivel geográfico, también se puede colocar una turbina para aprovechar la energía remanente del agua previo a su devolución al cauce del ríoyou can also take advantage of natural geographical slopes of a river, placing in one of the river banks at a certain depth the exchangers of pressure of unfolded chambers, which feed on an outlet coming from the river, and, playing with the camera sections, it manages to raise the pressure of the fluid to be pumped (water from the river itself for irrigators, farms, urbanizations, municipalities or industries nearby, or any other fluid that you want to pump to any type of process). River water enters one of the pressure exchanger chambers of unfolded chambers with some pressure due to the depth at which the pressure exchangers of split-up and / or pumping chambers previous feeding. In addition, placing the socket adequate, you can also take advantage of the kinetic energy of the River flow. At the exit, this water is poured back into river, through a conduction that moves it downstream of form that falls by gravity or at least the height to be pumped is reduced (figure 13). If there is sufficient geographical slope, a turbine can also be placed to harness energy water remaining prior to its return to the riverbed
- 5)5)
- otra aplicación consiste en aprovechar el desnivel provocado en mares, rías y desembocaduras de los ríos por las mareas. Se puede tomar directamente agua de mar ó de un pozo playero cuando la marea está alta, y, tras bombearla de ser necesario ó conducirla hacia abajo para aumentarle la presión, alimenta a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, y luego se almacena en una balsa ó depósito (figura 14) para esperar a que baje la marea y entonces se devuelve al mar mediante un bombeo si es necesario, que irá dotado de una válvula de retención a la salida para evitar que circule el agua en sentido inverso cuando la marea está alta (figura 15). Mientras la marea está baja, si se quiere mantener la planta en funcionamiento, se necesitará bombear ó bombear con un salto mayor el agua de alimentación de los intercambiadores. Para optimizar el sistema, se puede montar dos bombas en paralelo ó una bomba en paralelo con un simple tubo, según las necesidades del diseñoother application consists of taking advantage of the unevenness caused in seas, estuaries and river mouths by the tides. You can have it directly seawater or a beach well when the tide is high, and, after pumping if necessary or driving it down to increase the pressure, feed the heat exchangers pressure of unfolded chambers, and then stored in a raft or tank (figure 14) to wait for the tide to drop and then return to the sea by pumping if necessary, which will be equipped of a check valve at the outlet to prevent the circulation of water in reverse when the tide is high (figure 15). While the tide is low, if you want to keep the plant in operation, you will need to pump or pump with a larger jump the feed water of the exchangers. To optimize the system, you can mount two pumps in parallel or a pump in parallel with a simple tube, according to the needs of the design
- 6)6)
- otra forma de aprovechar el desnivel de las mareas consiste en utilizar un fluido instalado dentro de una cámara con paredes elásticas (tipo membrana). La cámara se coloca dentro del mar unida firmemente por su base al fondo del mar, tal como aparece en las figuras 16 a 19. Del fondo de la cámara sale una tubería que se extiende hasta tierra firme, la cual dispone de una válvula de corte. Mientras sube la marea, la cámara se encuentra llena del fluido y con la válvula de corte cerrada, de modo que el fluido va aumentando su presión. Cuando la marea está alta, se abre la válvula de corte y comienza a vaciarse la cámara, alimentando a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas (figura 16). Si fuera necesario, se añadiría un bombeo adicional previo a la entrada a los intercambiadores, tal como aparece en la figura 16. El proceso continúa hasta que se vacía la cámara por completo (figura 17). El fluido despresurizado a la salida de los intercambiadores se ha ido almacenando en una balsa ó depósito, para verterlo ó bombearlo de vuelta a la cámara cuando baje la marea (figura 18), hasta que la cámara se vuelve a llenar (figura 19). Si se necesita trabajar en continuo, se pueden alimentar los intercambiadores el resto del tiempo mediante un bombeo desde la balsa ó depósito de almacenamiento de fluido (figura 20). Se puede escoger un fluido muy pesado para optimizar las dimensiones del sistema, o incluso se puede utilizar el propio agua del mar o cualquier otro fluido, como agua dulce o incluso destilada, para reducir el desgaste con el uso de la instalación. Es importante destacar también la ventaja medioambiental de este sistema frente a otros desarrollados de aprovechamiento del desnivel producido por las mareas (que normalmente implican la construcción de diques u otras obras de importante impacto medioambiental), ya que al estar la cámara de paredes elásticas sumergida el impacto medioambiental es cero. Para terminar con este punto, simplemente añadir que en lugar de paredes elásticas se podrían poner rígidas pero telescópicas, o bien rígidas y con la parte superior subiendo y bajando a modo de pistónother way to take advantage of the unevenness of the tides is to use a fluid installed inside a chamber with elastic walls (membrane type). The camera is placed inside the united sea firmly by its base at the bottom of the sea, as it appears in the Figures 16 to 19. From the bottom of the chamber comes a pipe that extends to the mainland, which has a valve cut. While the tide rises, the camera is full of fluid and with the shut-off valve closed, so that the fluid goes Increasing your pressure When the tide is high, the shut-off valve and the chamber begins to empty, feeding the pressure exchangers of unfolded chambers (figure 16). Yes if necessary, additional pumping would be added prior to entrance to the exchangers, as shown in figure 16. The process continues until the camera is completely emptied (figure 17). Depressurized fluid at the exit of the exchangers it has been stored in a raft or deposit, to pour it or pump it back to the camera when the tide goes down (figure 18), until the chamber is refilled (figure 19). If it's necessary work continuously, the exchangers can be fed the rest of the time by pumping from the raft or tank of fluid storage (figure 20). You can choose a fluid very heavy to optimize system dimensions, or even You can use the seawater itself or any other fluid, such as fresh or even distilled water, to reduce wear with use of the installation. It is important to also highlight the advantage environmental of this system compared to other developed use of the unevenness produced by the tides (which normally involve the construction of dikes or other works of significant environmental impact), since the chamber is elastic walls submerged the environmental impact is zero. For finish with this point, just add that instead of walls elastic could be rigid but telescopic, or rigid and with the top going up and down as a piston
- 7)7)
- evidentemente el sistema de aprovechamiento de los desniveles producidos por las mareas con el sistema de cámara con paredes elásticas presentado en la aplicación anterior se puede extrapolar a cualquier otro desnivel que se presente en el tiempo de cualquier tipo de material que se pueda imaginar, sea cual sea el estado en que se encuentre, como es el caso de embalses, depósitos de agua potable, de riego ó de cualquier otro fluido en cualquier tipo de proceso industrial, e incluso en cualquier tipo de silo, depósito ó lugar donde se almacenen sólidos, ya que, en definitiva, lo que este sistema hace es aprovechar que en un determinado lugar existe algo que se carga y descarga en el tiempo y cuyo peso se aprovecha para presionar un fluido que alimenta a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas. En ocasiones convendrá que el fluido a utilizar sea un gas para que ocupe menos al comprimirse y no se pierda capacidad de almacenamiento. El sistema se puede controlar electrónicamente ó bien mediante ordenador, para optimizar los momentos en los que se aprovecha la presión del fluido dentro de la cámara, ya que en muchos casos los niveles no van cambiando de máximo a mínimo y viceversa, y por tanto puede convenir aprovechar los puntos de inflexión de ir llenándose a ir vaciándose y viceversaobviously the system of use of the unevenness produced by the tides with the camera system with elastic walls presented in the application above can be extrapolated to any other slope that is present in time any type of material that can be imagine, whatever state you are in, as is the case of reservoirs, drinking water, irrigation or water tanks any other fluid in any type of industrial process, and even in any type of silo, warehouse or place where store solids, since, in short, what this system does is to take advantage that in a certain place there is something that is loaded and discharge over time and whose weight is used to press a fluid that feeds chamber pressure exchangers unfolded Sometimes it will be convenient for the fluid to be used to be a gas to occupy less when compressed and not lose ability to storage. The system can be controlled electronically or well by computer, to optimize the moments when takes advantage of the fluid pressure inside the chamber, since in many cases the levels do not change from maximum to minimum and vice versa, and therefore it may be useful to take advantage of the points of inflection of filling up to emptying out and vice versa
- 8)8)
- igualmente se pueden aprovechar los desniveles geográficos existentes en las redes de saneamiento y sobre todo de pluviales, pues al tratarse en este último caso de agua limpia (de lluvia) es de más fácil manejo como fluido de alimentación de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas. El modo de funcionamiento es similar al descrito para los ríos, es decir, se realiza una toma en un punto de la red, que alimenta a los intercambiadores, que se encuentran a una cota más baja para conseguir una presión determinada a la entrada, y, una vez utilizada para aumentar la presión del otro fluido (cualquiera que deseemos bombear), se vierte de nuevo a la red aguas abajo, ya sea completamente por gravedad o bien con la ayuda de un bombeoyou can also take advantage of existing geographical differences in sanitation networks and especially rainwater, because when dealing with this last case of clean (rain) water is easier to handle as a fluid than supply of chamber pressure exchangers unfolded The mode of operation is similar to that described for the rivers, that is, a shot is made at a point in the network, which feed the exchangers, which are at a higher level low to get a certain pressure at the inlet, and, a once used to increase the pressure of the other fluid (any that we want to pump), it is poured back to the downstream network, already either by gravity or with the help of a pumping
- 9)9)
- con este sistema se va a poder aprovechar análogamente la presión remanente de multitud de fluidos que intervienen en procesos industriales, y en general cualquier remanente de presión imaginablewith this system is going to be able to take advantage of pressure remnant of a multitude of fluids involved in processes industrial, and in general any remaining pressure imaginable
- 10)10)
- otra aplicación de gran importancia es la relativa a las redes de distribución de fluidos. Los dos casos probablemente más importantes son las redes de distribución de agua potable y las de agua de riego. En general, en una red de distribución se introduce el fluido en uno ó varios puntos, y tiene múltiples salidas a lo largo de la misma. Comoquiera que se necesita disponer de una presión mínima en el punto más desfavorable de la red, en muchos tramos de la red existen sobrepresiones que a veces incluso obligan a colocar válvulas reductoras de presión. Además, el caudal que circula al comienzo de la distribución de la red no se necesita completo para los primeros suministros, sino que muy bien se podría reducir de forma muy importante de forma que quedase tan sólo el necesario para atender a dichos primeros suministros. Así pues, mediante la correspondiente red de tuberías, se podría recoger una parte del fluido al comienzo de la red, utilizarla para alimentar intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, y finalmente devolverla a la red de distribución, aguas abajo y con menor presión, en particular con la presión necesaria en ese punto de la red. De esta forma se consigue presurizar el fluido que se ponga al otro lado de los intercambiadores, que puede ser el propio fluido de la red para abastecer puntos altos de la misma o los depósitos de cabecera, o bien cualquier otro fluido que resulte necesario bombear (por ejemplo aguas residuales en el caso de redes de distribución de agua potable)other application of great importance is that relating to networks of distribution of fluids The two cases probably more important are the drinking water distribution networks and those of irrigation water. In general, a distribution network introduces the fluid at one or several points, and has multiple outputs at along it. As you need to have a minimum pressure at the most unfavorable point of the network, in many sections of the network there are overpressures that sometimes even force to place pressure reducing valves. In addition, the flow rate that circulates at the beginning of the network distribution is not needed complete for the first supplies, but very well you could reduce very importantly so that only the necessary to meet these first supplies. So that, through the corresponding pipe network, you could pick up a part of the fluid at the beginning of the network, use it to feed pressure exchangers of unfolded chambers, and finally return it to the distribution network, downstream and with less pressure, in particular with the necessary pressure at that point in the net. In this way it is possible to pressurize the fluid that is put into the other side of the exchangers, which may be the fluid itself of the network to supply high points of the same or the deposits header, or any other fluid that is necessary pump (eg wastewater in the case of networks of drinking water distribution)
- 11)eleven)
- cualquier combinación posible de las aplicaciones descritas; por ejemplo, mediante un control integrado del sistema, las plantas desatadoras de agua de mar bien podrían utilizar una combinación de aprovechamiento de los desniveles de las mareas, de los de un posible río que discurra ó desemboque en las cercanías de la ubicación de la planta, de las redes de distribución de agua potable ó de riego cercanas, de saneamiento y/o pluviales, ó de cualquier fluido con presión remanente en cualquier tipo de proceso industrial existente en la zona. En la figura 21 se representa el esquema de una planta desatadora de agua de mar con intercambiadores de presión de cámaras desdobladas (que evidentemente también se corresponde con el de una desatadora de aguas salobres pero sin la ventaja en la mayoría de los casos de los desniveles producidos por las mareas). Por simplicidad se ha representado con una única balsa ó depósito de almacenamiento, suponiendo que se aprovechan desniveles de mareas, ríos ó redes de pluviales, y que por tanto se vierten después de vuelta al mar, pero evidentemente si se combinan otros aprovechamientos (redes de abastecimiento, saneamiento, industriales, etc) deberá realizarse una balsa ó depósito por cada fluido que haya de devolverse a un sitio diferenteany possible combination of applications described; for example, through an integrated control of the system, seawater unleashing plants could well use a combination of use of the unevenness of the tides, of those of a possible river that runs or flows into the vicinity of the location of the plant, of the networks of distribution of drinking water or irrigation nearby, sanitation and / or rainwater, or any fluid with pressure remaining in any type of industrial process existing in the area. In the Figure 21 shows the scheme of a water desalination plant of sea with pressure exchangers of unfolded chambers (which obviously also corresponds to that of a desalter of brackish waters but without the advantage in most cases of slopes produced by the tides). For simplicity it has represented with a single raft or storage tank, assuming that they take advantage of uneven tides, rivers or networks of rainwater, and therefore they are poured after returning to the sea, but obviously if other uses are combined (networks of supply, sanitation, industrial, etc.) must be performed a raft or reservoir for each fluid to be returned to a different site
- 12)12)
- finalmente, si en las aplicaciones descritas existe un remanente de presión disponible tras utilizarla en los múltiples usos de bombeo de fluidos que se puedan necesitar, evidentemente siempre existe la posibilidad de utilizarla para turbinar el fluido en cuestión y producir energía eléctrica. Además, insertando nuevamente intercambiadores de presión de cámaras desdobladas se pueden mejorar notablemente los costes de ejecución y mantenimiento así como el rendimiento de las plantas, tal como se ha descrito en el punto 2 anterior.finally, if in the applications described there is a remaining pressure available after use in the multiple uses of fluid pumping that may be needed, obviously there is always the possibility of using it to turbinate the fluid in question and produce electrical energy. Further, inserting chamber pressure exchangers again unfolded can significantly improve the execution costs and maintenance as well as plant performance, as described in point 2 above.
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Existen una gran variedad de disposiciones de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, tal como se ha presentado anteriormente. Por simplicidad se han representado en todas las figuras intercambiadores únicos de líneas paralelas, pero en cada aplicación se escogerá la disposición óptima de los mismos, en función de los parámetros de diseño de la instalación.There are a wide variety of provisions of the pressure exchangers of unfolded chambers, as He has previously submitted. For simplicity they have been represented in all the unique interchangeable figures of parallel lines, but in each application the optimum arrangement of the same will be chosen, depending on the design parameters of the installation.
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