ES2330491B1 - Sistema de climatizacion para aerogeneradores. - Google Patents
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Abstract
Sistema de climatización para
aerogeneradores.
Un sistema de climatización para aerogeneradores
que tiene: un primer intercambiador de calor (10) en la góndola (1)
para intercambiar calor con un elemento de la góndola que tiene una
temperatura a ser controlada; un segundo intercambiador de calor
(20) externo a la góndola (1) para intercambiar calor con un primer
equipo de intercambio (21); un primer tramo (12) de un circuito de
climatización para: conectar el primer intercambiador de calor (10)
con el segundo intercambiador de calor (20); conducir un fluido
refrigerante entre el primer intercambiador de calor (10) y el
segundo intercambiador de calor (20); equipos de impulsión (100)
para impulsar el fluido refrigerante en el primer tramo (12) del
circuito de climatización; una válvula de corte (200); un tanque de
expansión (400); una válvula de expansión (300) entre el primer
intercambiador de calor (10) y el segundo intercambiador de calor
(20).
Description
Sistema de climatización para
aerogeneradores.
La invención se refiere a sistemas de
climatización para controlar la temperatura de elementos de la
góndola de un aerogenerador.
Son conocidos diferentes sistemas de
refrigeración para aerogeneradores. Como ejemplos se pueden citar
los siguientes documentos:
WO 00/68570 muestra un aerogenerador offshore
que enfría la góndola mediante un líquido conducido a través de la
torre, transfiriendo el calor al agua de mar.
WO 01/06121 y WO 2004/016945 presentan circuitos
de aire para refrigerar la góndola. Los circuitos pueden ser
cerrados o abiertos, siendo el intercambiador de calor la pared de
la torre o un sistema de ventilación convencional.
La invención muestra un sistema de climatización
(refrigeración o calefacción si se invierte el ciclo) para la
góndola. Está especialmente indicado para ambientes muy agresivos:
ambientes corrosivos o de mucha arena, que obligan a tener la
góndola cerrada de forma estanca. También puede ser empleado en
aerogeneradores que alcanzan temperaturas de trabajo muy altas.
Mediante el sistema de la invención, no se toma
aire del exterior para refrigerar los elementos contenidos en la
góndola; precisamente, en la presente invención la góndola es
estanca. Los sistemas de refrigeración mediante aire exterior no son
aplicables para instalaciones donde los aerogeneradores están
ubicados en localizaciones donde la temperatura ambiente es elevada
y no permite una temperatura suficientemente baja del foco
frío.
Por otro lado, emplear como foco frío agua de
mar, además de obviamente exigir que el aerogenerador esté ubicado
en el mar, requiere una instalación acorde con las condiciones de
trabajo, es decir, que todos aquellos componentes de la instalación
que van a estar en contacto con el agua de mar deben ser de unos
materiales apropiados para ofrecer un funcionamiento y una vida útil
de la instalación aceptables. Como es sabido, tales materiales
encarecen cualquier elemento en el que toman parte. Este problema
se agudiza especialmente si se utiliza como fluido refrigerante el
agua de mar, puesto que el número de componentes de la instalación
afectados por los efectos corrosivos del salitre contenido en el
agua de mar no sólo afectan al intercambiador y equipos auxiliares
del foco frío, sino a todos los componentes de la instalación por
donde circula el fluido refrigerante: circuitos, intercambiadores y
otros.
En la presente invención, para la refrigeración
se utilizan intercambiadores de calor. El sistema puede refrigerar
toda la góndola o solamente un elemento, por ejemplo, la
multiplicadora. Es un sistema estanco, es decir, que se mantiene una
atmósfera controlada en el interior de la góndola, mediante una
presión en el interior de la góndola mayor que la presión en el
exterior para asegurar que no haya una contaminación del ambiente
exterior y que, a lo sumo, pueda producirse una fuga de la
atmósfera protectora del interior de la góndola al exterior.
El sistema de climatización también puede
contemplar que el fluido refrigerante sufra un cambio de fase o no.
El fluido refrigerante puede ser agua.
La invención contempla un sistema de acumulación
donde se intercambia calor con una cimentación e incluso la propia
zapata del aerogenerador o un depósito de fluido intercambiador,
que puede ser agua. Este elemento acumulador puede tener una masa
elevada para así tener una elevada capacidad de acumulación.
Mediante este sistema de acumulación, incluso en
localizaciones donde la temperatura durante el día es alta, se
acumula calor en un foco frío que está a una temperatura por debajo
de la temperatura ambiente y, naturalmente, por debajo de la
temperatura del elemento o elementos a refrigerar, que constituyen
el foco caliente y puede alcanzar una temperatura entre
45-50ºC. Así, durante el día, se acumula calor en
el elemento acumulador, que puede ser una zapata de hormigón de
10x10 m y 2 m de altura, situada a una profundidad de l m, donde la
temperatura media es estable, y por la noche, ese calor acumulado
es evacuado al exterior.
Un aspecto de la invención se refiere a un
sistema de climatización para aerogeneradores que comprenden:
- una góndola;
- una zapata;
- una torre que conecta la góndola con la zapata;
caracterizado porque:
- la góndola es estanca; una forma de conseguir una góndola estanca es mantener una atmósfera controlada en el interior de la góndola, mediante una presión en el interior de la góndola mayor que la presión en el exterior para asegurar que no haya una contaminación del ambiente exterior y que, a lo sumo, pueda producirse una fuga de la atmósfera protectora interior al exterior;
el sistema de climatización comprende:
- un primer intercambiador de calor en la góndola para intercambiar calor con al menos un elemento de la góndola que tiene una temperatura a ser controlada;
- un segundo intercambiador de calor externo a la góndola para intercambiar calor con un primer medio de intercambio;
- un primer tramo de un circuito de climatización para:
- conectar el primer intercambiador de calor con el segundo intercambiador de calor;
- conducir un fluido refrigerante entre el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor;
- medios de impulsión para impulsar el fluido refrigerante en el primer tramo del circuito de climatización;
- un tanque de expansión para permitir una expansión controlada del fluido refrigerante y evitar sobrepresiones en el circuito;
- un tanque de almacenamiento que tiene una capacidad para almacenar fluido refrigerante suficiente para asegurar que los medios de impulsión disponen de fluido refrigerante a impulsar al primer tramo del circuito;
- al menos una válvula de corte regulada para evitar golpe de ariete, pues en instalaciones que tienen conductos con una longitud considerable, el golpe de ariete es un problema grave;
- una válvula de alivio entre los medios de impulsión y el primer intercambiador de calor para retornar al tanque de almacenamiento un exceso de fluido impulsado.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1 es una vista lateral que muestra un
esquema de un aerogenerador de la invención.
Una configuración de la invención se refiere a
un sistema de climatización para aerogeneradores que
comprenden:
- una góndola (1);
- una zapata (2);
- una torre (3) que conecta la góndola (1) con la zapata (2);
caracterizado porque:
- la góndola (1) es estanca; una forma de conseguir una góndola estanca es mantener una atmósfera controlada en el interior de la góndola (1), mediante una presión en el interior de la góndola (1) mayor que la presión en el exterior para asegurar que no haya una contaminación del ambiente exterior y que, a lo sumo, pueda producirse una fuga de la atmósfera protectora interior al exterior;
el sistema de climatización comprende:
- un primer intercambiador de calor (10) en la góndola (1) para intercambiar calor con al menos un elemento (11) de la góndola que tiene una temperatura a ser controlada;
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- un segundo intercambiador de calor (20) externo a la góndola (1) para intercambiar calor con un primer medio de intercambio (21);
- un primer tramo (12) de un circuito de climatización, provisto de codos (120) para absorber dilataciones de las conducciones que componen el circuito, para:
- conectar el primer intercambiador de calor (10) con el segundo intercambiador de calor (20);
- conducir un fluido refrigerante entre el primer intercambiador de calor (10) y el segundo intercambiador de calor (20);
- medios de impulsión (100) para impulsar el fluido refrigerante en el primer tramo (12) del circuito de climatización;
- un tanque de expansión (400) para permitir una expansión controlada del fluido refrigerante y evitar sobrepresiones en el circuito;
- un tanque de almacenamiento (410) que tiene una capacidad para almacenar fluido refrigerante suficiente para asegurar que los medios de impulsión (100) disponen de fluido refrigerante a impulsar al primer tramo (12) del circuito;
- al menos una válvula de corte (200) regulada para evitar golpe de ariete;
- una válvula de alivio (300) entre los medios de impulsión (100) y el primer intercambiador de calor (10) para retornar al tanque de almacenamiento (410) un exceso de fluido impulsado.
También se pueden incluir válvulas antirretorno
(310) en el sistema de climatización.
El sistema de climatización puede además
comprender:
- un tercer intercambiador de calor (30) en una ubicación externa a la góndola (1) para intercambiar calor con un segundo medio de intercambio (31);
- un segundo tramo (23) de un circuito de climatización, provisto de codos (120) para absorber dilataciones de las conducciones que componen el circuito, para:
- conectar el segundo intercambiador de calor (20) con el tercer intercambiador de calor (30);
- conducir un fluido refrigerante entre el segundo intercambiador de calor (20) y el tercer intercambiador de calor (30);
- medios de conmutación (1223) para conmutar el circuito entre el primer tramo (12) y el segundo tramo (23).
En el sistema de climatización, el primer medio
de intercambio (21) puede comprender un fluido intercambiador para
facilitar el intercambio de calor entre el segundo intercambiador
de calor (20) y el primer medio de intercambio (21).
Adicionalmente, para mejorar el intercambio de calor entre el
segundo intercambiador de calor (20) y el primer medio de
intercambio (21), el sistema de climatización puede además
comprender un agitador (22) para mover el fluido intercambiador y
aumentar un coeficiente de convección.
En cuanto al primer medio de intercambio (21),
este puede ser la zapata (2). En ese caso, el segundo
intercambiador de calor (20) puede ser un serpentín embebido en la
zapata (2).
En el sistema de climatización de la invención,
el segundo medio de intercambio (31) puede ser el aire exterior
donde el aerogenerador está ubicado.
Asimismo, en el sistema de climatización, el
tercer intercambiador de calor (30) puede estar situado en una zona
externa de la torre (3).
Respecto al fluido refrigerante empleado, puede
ser un fluido que tiene cambio de fase. Empleando un fluido con
cambio de fase, aumenta la transferencia de calor en aquellos
intercambiadores donde el fluido cambia de fase.
Opcionalmente, el circuito de climatización
puede comprender al menos una porción que tiene tubo de doble
pared. Este tubo de doble pared es especialmente interesante en los
casos en que un intercambiador está embebido en un componente del
aerogenerador donde no se puede permitir que el fluido refrigerante
afecte al componente por una rotura del intercambiador. El sistema
de climatización puede además comprender medios de detección para
detectar una rotura de una pared interna del tubo de doble
pared.
Claims (9)
1. Un sistema de climatización para
aerogeneradores que comprenden:
- una góndola (1);
- una zapata (2);
- una torre (3) que conecta la góndola (1) con la zapata (2);
caracterizado porque:
- la góndola (1) es estanca;
el sistema de climatización comprende:
- un primer intercambiador de calor (10) en la góndola (1) para intercambiar calor con al menos un elemento (11) de la góndola que tiene una temperatura a ser controlada;
- un segundo intercambiador de calor (20) externo a la góndola (1) para intercambiar calor con un primer medio de intercambio (21);
- un primer tramo (12) de un circuito de climatización para:
- conectar el primer intercambiador de calor (10) con el segundo intercambiador de calor (20);
- conducir un fluido refrigerante entre el primer intercambiador de calor (10) y el segundo intercambiador de calor (20);
- medios de impulsión (100) para impulsar el fluido refrigerante en el primer tramo (12) del circuito de climatización;
- un tanque de expansión (400) para permitir una expansión controlada del fluido refrigerante y evitar sobrepresiones en el circuito;
- un tanque de almacenamiento (410) que tiene una capacidad para almacenar fluido refrigerante suficiente para asegurar que los medios de impulsión (100) disponen de fluido refrigerante a impulsar al primer tramo (12) del circuito;
- al menos una válvula de corte (200) regulada para evitar golpe de ariete;
- una válvula de alivio (300) entre los medios de impulsión (100) y el primer intercambiador de calor (10) para retornar al tanque de almacenamiento (410) un exceso de fluido impulsado.
2. El sistema de climatización de la
reivindicación 1 caracterizado porque además comprende:
- un tercer intercambiador de calor (30) en una ubicación externa a la góndola (1) para intercambiar calor con un segundo medio de intercambio (31);
- un segundo tramo (23) de un circuito de climatización para:
- conectar el segundo intercambiador de calor (20) con el tercer intercambiador de calor (30);
- conducir un fluido refrigerante entre el segundo intercambiador de calor (20) y el tercer intercambiador de calor (30);
- medios de conmutación (1223) para conmutar el circuito entre el primer tramo (12) y el segundo tramo (23).
3. El sistema de climatización de cualquiera de
las reivindicaciones 1-2 caracterizado
porque el primer medio de intercambio (21) es la zapata (2).
4. El sistema de climatización de la
reivindicación 3 caracterizado porque el segundo
intercambiador de calor (20) es un serpentín embebido en la zapata
(2).
5. El sistema de climatización de cualquiera de
las reivindicaciones 2-4 caracterizado
porque el segundo medio de intercambio (31) es el aire exterior
donde el aerogenerador está ubicado.
6. El sistema de climatización de cualquiera de
las reivindicaciones 2-5 caracterizado
porque el tercer intercambiador de calor (30) está situado en una
zona externa de la torre (3).
7. El sistema de climatización de cualquiera de
las reivindicaciones 2-6 caracterizado
porque el fluido refrigerante es un fluido que tiene cambio de
fase.
8. El sistema de climatización de cualquiera de
las reivindicaciones 1-7 caracterizado
porque el circuito de climatización comprende al menos una porción
que tiene tubo de doble pared.
9. El sistema de climatización de la
reivindicación 8 caracterizado porque además comprende
medios de detección para detectar una rotura de una pared interna
del tubo de doble pared.
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