Patente nacional por "EQUILIBRADOR DE LA COMPOSICIÓN DEL AIRE ENTRE ZONAS SEPARADAS Y CON DIFERENTES CONDICIONES AMBIENTALES DE TIPO GRANULAR"

Reivindicaciones:
+ ES-2961007_A11. Dispositivo para equilibrar la composición del aire entre dos zonas separadas (1) y con diferentes condiciones ambientales que reduce la trasmisión de calor y de sonido entre ellas, formado por un conducto (2) que comunica las zonas entre sí, caracterizado por un grupo de elementos de comportamiento granular (3) que rellena un tramo de dicho conducto en una longitud relacionada con el tipo de elemento granular utilizado y las prestaciones finales proporcionadas. 2. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicación 1, que contiene elementos granulares de forma esférica. 3. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicación 2, que contiene elementos granulares de forma esférica y mismo tamaño. 4. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores que contiene dos o más tramos de conducto rellenos por grupos de elementos granulares. 5. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene un ensanchamiento en el conducto relleno con materia granular. 6. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores 1 a 4, que contiene un ensanchamiento en el conducto con materia granular a ambos lados. 7. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, en el que se mantiene estable la posición de los elementos granulares de un grupo mediante un sistema de confinamiento exterior (6) con perforaciones que permiten el paso del aire, pero no de los elementos granulares. 8. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores 1 a 6, en el que se mantiene estable la posición de los elementos granulares de un grupo mediante un ligante entre los elementos. 9. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene una o más compuertas para cerrar parcial o totalmente el conducto. 10. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicación 9, que contiene uno o más sensores ambientales que accionan automáticamente la apertura o cierre del conducto. 11. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene un sistema de drenaje (9) de condensados y componentes del aire pesados. 12. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene un filtro (10) retenedor de aerosoles. 13. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene un emisor (11) de onda electromagnética con longitud de onda adecuada para la descontaminación de aerosoles. 14. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, en el que existen tres o más zonas separadas (1) y que contiene uno o más conductos (2) de conexión entre ellas. 15. Dispositivo para equilibrar la composición del aire según reivindicaciones anteriores, que contiene un dispositivo que proporciona información al usuario sobre el funcionamiento mediante uno o más indicadores visuales, acústicos, pantallas, registros de datos, y sensores ambientales, con los suministros de energía necesarios para su funcionamiento.

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
F24F 7/04 - F16L 55/027 - F16L 55/033 - G10K 11/165 - E04F 17/04 - E04B 1/74 - E04B 1/84 - E04C 1/39 - F24F 13/24

Descripciones:
+ ES-2961007_A1 EQUILIBRADOR DE LA COMPOSICIÓN DEL AIRE ENTRE ZONAS SEPARADAS Y CON DIFERENTES CONDICIONES AMBIENTALES DE TIPO GRANULAR Sector de la técnica La presente invención se refiere a un dispositivo para equilibrar la composición del aire entre zonas separadas y con diferentes condiciones ambientales, que reduce la trasmisión de calor y de ruido entre ellas. Es aplicable en la normalización de los niveles de componentes del ambiente interior de los edificios como dióxido de carbono, radón, formaldehído, humedad, etc., respecto del ambiente exterior. También entre estancias de un mismo edificio que tengan requerimientos ambientales diferentes como aulas-pasillos, oficinas-escaleras, talleresalmacenes, dormitorios-salones, etc. Asimismo, es aplicable en procesos industriales como la reducción de la humedad ambiental en cámaras frigoríficas, etc. Por último, cabe señalar que puede utilizarse como dispositivo único o como complemento de otros sistemas, como redes de conductos con ventilación mecánica. Antecedentes de la invención La presencia de componentes no deseados en el aire interior es habitualmente mayor que en el exterior, dado que se producen por la propia actividad, presencia de usuarios, materiales de construcción, instalaciones, mobiliario, aparatos, etc. Esto permite reducir los componentes no deseados en el aire interior mediante su mezcla con aire exterior y puede hacerse mediante la apertura de huecos de comunicación entre ambos ambientes. El problema es que la comunicación directa también altera las condiciones ambientales, principalmente de temperatura y de ruido, suponiendo desde un punto de vista energético una perdida y un consumo adicional. Actualmente existen dos planteamientos para minimizar el problema: a) Activo, que consiste en la construcción de redes de conductos, ventiladores y recuperadores energéticos por intercambio de calor entre superficies en comunes de contacto, pero resulta costoso y muy difícil de implementar en los edificios existentes, que son la gran mayoría. b) Pasivo, que puede implementarse en cualquier edificio y consiste en la comunicación directa entre zonas utilizando mecanismos para controlar los caudales de aire y minimizar los problemas derivados de dicha comunicación directa. Hay dos tipos diferentes y a día de la fecha se describen en la normativa española CTE-HS3 de la siguiente forma: b.1) "Dispositivo de microventilación: apertura fija de una carpintería que permite una ventilación muy pequeña suficiente para garantizar los caudales exigidos." b.2) "Dispositivo aireador: elemento que se dispone en las aberturas de admisión para dirigir adecuadamente el flujo de aire e impedir la entrada de agua y de insectos o pájaros. Puede ser regulable o de abertura fija y puede disponer de elementos adicionales para obtener una atenuación acústica adecuada." La primera b.1) es tan simple como abrir muy poco una ventana a voluntad del usuario, una rendija. Está diseñada para una concreta velocidad de viento y diferencia de temperatura, que se suponen constantes en el tiempo, y la transmisión sonora por una rendija es menor que cuando se abre la ventana completa. Las limitaciones de estos dispositivos para controlar el caudal de aire y el ruido son evidentes. La segunda b.2) es la más próxima a la invención propuesta, aunque tiene un ámbito de aplicación menor. Son conductos que dirigen el recorrido del aire a través de estrechamientos y cambios de dirección para controlar el caudal de aire poniendo trabas al flujo, que resulta ser muy variable dado que depende de la acción del viento y la diferencia térmica, por este motivo algunos disponen de aberturas regulables que normalmente son de accionamiento manual. Las más complejas incluyen compuertas con mecanismos que se cierran puntualmente cuando el caudal de aire es muy elevado. Esta dificultad para controlar el flujo de aire es la principal desventaja, ocasionando corrientes de aire molestas y perdidas energéticas. El mismo mecanismo sirve, con similares problemas, para dificultar la propagación del ruido entre zonas, puesto que los cambios de dirección y estrechamientos implican perdida de energía sonora, que puede mejorarse situando materiales con alta absorción acústica sobre algunas superficies interiores del conducto. Se hace notar, que la facilidad del flujo de aire y la absorción acústica están inversamente relacionadas, a mayor flujo de aire menor absorción acústica, de forma que las dificultades para controlar una repercuten en la otra. Finalmente cabe señalar que la fabricación de estos dispositivos en su modalidad más eficiente, con cambios de dirección en el conducto, recubrimientos puntuales ara absorción acústica, compuertas de control de flujo y regulación manual de abertura, resulta compleja. Explicación de la invención La invención propuesta permite equilibrar la composición del aire entre zonas separadas (1) y con diferentes condiciones ambientales, reduciendo la trasmisión de calor por convección y mezcla de componentes innecesarios, así como la transmisión sonora. Se diferencia los antecedentes expuestos por contener un tramo del conducto de conexión (2) entre zonas relleno de uno o varios grupos de elementos de material granular (3) , precisando un sistema de fabricación diferente y más sencillo. El material del conducto de conexión puede ser cualquiera valido para la conducción de aire, no obstante, resulta conveniente que sea o esté recubierto de materiales aislantes que reduzcan la transmisión de calor y de energía sonora. El grupo de material granular es un conjunto de partículas macroscópicas sólidas lo suficientemente grandes para que la fuerza de interacción entre ellas sea la de fricción y que colectivamente presenta propiedades similares a las de un sólido o de un fluido, dependiendo del tipo de fuerzas a las que esté sometido. Como fluido puede adaptarse fácilmente la forma de su contenedor y cuando está confinado se comporta como un sólido pero dado que las partículas no encajan perfectamente unas con otras, se forman huecos que están conectados entre sí formando una red tridimensional de conductos que se caracteriza con unas propiedades denominadas índice de huecos y permeabilidad. Otra característica importante es que la materia granular tiende a disipar rápidamente la energía cinética debido a la fuerza de fricción entre partículas, por lo que también pueden absorber las vibraciones de energía sonora. Según lo expuesto, las partículas pueden ser de cualquier forma y material que en grupo reúnan las condiciones anteriores como la arena, gránulos de plásticos, arcilla expandida, etc., no obstante, hay ciertas propiedades como la conductividad térmica, capacidad calorífica y absorción acústica que, junto con el tamaño y forma de partícula, determinan las prestaciones finales de un grupo de materia granular, que junto con la sección del conducto y a longitud del tramo relleno proporciona unos valores que por ahora se obtienen empíricamente, y que se formaliza en un diseño concreto de la invención. Se fabrica simplemente rellenando un tramo de conducto con los elementos granulares que, si la forma o posición del conducto es adecuada, puede hacerse por vertido directo dentro del conducto. Si no lo es, se disponen en los extremos del tramo a rellenar sistemas de confinamiento para material granular que dejen pasar el aire (6) , como rejillas, redes o laminas perforadas, se vierte igualmente desde un extremo y se cierra después. Finalmente se instala en la pared de separación entre las zonas (7) . Funciona de la siguiente forma: Los gases son fluidos compuestos de diferentes moléculas que tienden a expandirse y cuando dicha expansión se limita producen presión. Habitualmente se acepta la simplificación de que la presión ejercida por cada tipo de molécula que compone un gas es proporcional a su número dentro del gas, a esto lo denominamos presión parcial de un gas (Ley de Dalton) . Cada tipo de molécula se desplaza de la zona de mayor presión parcial a la de menor presión parcial, a esto lo denominamos desplazamiento por presión parcial diferencial y por ello la composición de los gases dentro de un compartimento tiende a ser uniforme. Lo mismo ocurre con la mayoría de los aerosoles, su concentración también tiende a ser uniforme. Consecuentemente, cuando los componentes del aire de una zona se comunican directamente con los de otra zona, intercambian componentes hasta igualar composición. Si las zonas están a diferente temperatura también se produce transferencia de calor con movimientos turbulentos por diferencia de densidad que denominamos convección; y que implican a todos los componentes; a los que están en distinta proporción y a los que ya están en la misma proporción. Dado que el aire está compuesto principalmente por gases inertes, tiene un 78% de nitrógeno, la mayoría de los gases que se desplazan, se mezclan y se acondicionan térmicamente en la ventilación no tienen utilidad con el fin pretendido, aunque son los que requieren el mayor consumo energético para mantener las condiciones de temperatura originales. La invención propuesta reduce estos efectos. El aire de las zonas separadas entra en contacto por el conducto de conexión atravesando el tramo relleno por el grupo granular, que es poroso y permeable, por lo que permite el intercambio de componentes hasta igualar su composición. Si el tramo relleno tiene la longitud adecuada, por rozamiento e intercambio de calor entre el aire y las partículas, se reduce la influencia de los movimientos del aire y de las diferencias temperatura entre las zonas. Así existen dos subtramos (4) a cada lado que funcionan como amortiguadores y uno central (5) en el que se produce el intercambio de forma protegida. Dado que los componentes que están en proporción similar en ambas zonas no tienen presión parcial diferencial se desplazan en menor medida. Consecuentemente se reduce la transmisión de calor por convección y mezcla de componentes innecesarios. La reducción de transferencia de calor y de sonido proporcionada, se evalúa empíricamente para una sección de conducto, longitud de tramo relleno y un elemento granular concreto. Existen variaciones que mejoran la efectividad del dispositivo, como un ensanchamiento de la parte central del conducto ocupado por el grupo granular respecto de los extremos para aumentar el volumen del subgrupo de intercambio o, la utilización de elementos granulares de forma esférica para proporcionar un índice de huecos elevado. Asimismo, se pueden incorporar sensores ambientales que accionen una compuerta de cierre del conducto para impedir el proceso en el supuesto de pretender evacuar un componente de una zona a otra en la que ya exista ese componente en mayor proporción. Evidentemente no sería posible dado que el proceso resultante sería contrario al pretendido. En general este mecanismo es útil para cancelar cualquier tipo de intercambio de componentes no deseados, y reanudarlo cuando las condiciones sean adecuadas. También puede hacerse manualmente. Debido a que algunos componentes del aire pueden quedar atrapados dentro del dispositivo por su densidad o porque condensen en líquido, se puede incorporar un sistema de drenaje. También puede hacerse con la forma y orientación del conducto. Dado que hay componentes del aire interior que no pueden ser evacuados con la rapidez necesaria como agentes biológicos, humos de combustión, bioefluentes humanos, etc., su uso puede combinares con el de otros dispositivos como purificadores de aire, conductos de extracción, etc., integrándose así en los sistemas de calidad ambiental interior. En otro orden, dado que la materia granular absorbe energía sonora por su capacidad de disipar energía cinética, se reduce la transmisión de ruido entre las zonas por un mecanismo independiente del que permite el intercambio de componentes, no influyendo el que dicho ntercambio sea muy elevado o nulo, dado que depende de los factores anteriormente expuestos. También es posible conectar varias zonas mediante un conducto ramificado o en serie. Por último, cabe señalar que puede combinarse con múltiples dispositivos para información al usuario del funcionamiento, indicadores sensoriales, pantallas y registro de datos, con los suministros de energía necesarios para su funcionamiento. Breve descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1 muestra una vista exterior de una posible realización del dispositivo de acuerdo con la presente invención con dos zonas y un grupo granular. La figura 2 muestra los elementos del dispositivo de la figura 4 desmontados. La figura 3 muestra una variante del dispositivo de la figura 4 aplicado a tres zonas. La figura 4 muestra una vista exterior de una posible realización del dispositivo de acuerdo con la presente invención con dos zonas, tres grupos de material granular diferentes con ensanchamiento para el grupo central, sensor ambiental, compuerta, y dispositivo de información al usuario del funcionamiento. La figura 5 muestra los elementos del dispositivo de la figura 4 desmontados y visto desde el lado interior. La figura 6 muestra los elementos del dispositivo de la figura 4 desmontados y visto desde el lado exterior. La figura 7 muestra una sección transversal del dispositivo de la figura 4. La figura 8 muestra en la parte superior un grupo granular irregular, en la parte central un grupo granular de elementos esféricos y en la parte inferior un grupo granular de elementos esféricos de tamaño similar, comprobándose la variación del índice de huecos en cada caso. La figura 9 muestra en la parte superior una realización esquemática de acuerdo con la presente invención en el que un solo grupo granular se ha vertido dentro del conducto sin necesidad de sistema de confinamiento, y se observa otra realización esquemática en la parte inferior en la que se han incluido sistemas de confinamiento para dos grupos granulares diferentes y sistemas complementarios para descontaminación de aerosoles. A continuación, se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención: 1 = Zonas separadas con diferentes condiciones ambientales 2 = Conducto de conexión entre zonas 3 = Grupo granular que rellena un tramo del conducto 4 = Subgrupo granular de extremo para amortiguación de condiciones ambientales 5 = Subgrupo granular central de intercambio de componentes 6 = Sistema de confinamiento de los elementos granulares 7 = Pared de separación entre zonas con diferentes condiciones ambientales 8 = Compuerta accionada por sensor ambiental para regular el cierre del conducto 9 = Sistema de drenaje de condensados y componentes del aire pesados. 10 = Filtro retenedor de aerosoles 11 = Emisor de onda electromagnética para descontaminación de aerosoles 12 = Dispositivo para información al usuario del funcionamiento Realización preferente de la invención En las figuras 1 a 2 se muestra una realización preferente la invención para instalar atravesando una pared de espesor muy reducido que separa una oficina de las escaleras de acceso, donde la apertura de puertas frecuente con el exterior proporciona respecto de las oficinas alta renovación del aire, temperatura inferior y nivel de ruido elevado. Contiene un conducto metálico de sección circular constante, relleno con esferas de vidro de granulometría niforme próxima al milímetro con un sistema de confinamiento en cada extremo formado por malla metálica de orificio menor que las esferas. En la figura 3 se muestra una variante de la realización anterior para instalar atravesando las paredes entre una zona ubicadas en ambiente hospitalario con redes de conductos para ventilación general y otra dos sin ellos que utilizan recirculadores de aire interior para descontaminación biológica. Contiene un filtro tipo HEPA sobre la malla metálica de estas zonas y un conducto único ramificado con relleno de esferas cerámicas de granulometría uniforme próxima a al centímetro. En las figuras 4 a 7 se muestra una realización preferente la invención para instalar atravesando una pared que separa el ambiente interior del exterior de un edificio en zona urbana de tráfico elevado. Contiene un conducto circular de material plástico rígido con baja conductividad térmica dividido en tres tramos. Un tramo de conducto tiene respecto de los otros dos, longitud mayor y diámetro interior superior a la suma del diámetro exterior de los otros dos. Los conductos menores se introducen dentro del mayor y adosados a extremos opuestos, que disponen de tapas metálicas con un hueco coincidente con la sección libre de cada conducto menor, resultando así un conducto con ensanchamiento central. Cada uno de los tramos se rellena de elementos granulares diferentes para mejorar la efectividad del dispositivo. El tramo central se rellena de esferas de plástico expandido de diámetro similar y aproximado a medio centímetro, como cuerpo aislante principal. Los tramos extremos se rellenan también con esferas de diámetro similar, pero el del lado interior con esferas cerámicas para aproximar la temperatura de la zona a tramo central para reducir las pérdidas por convección, y el del exterior con esferas de arcilla expandida porosa para reducción de transmisión de ruido. Dispone de una compuerta para cierre del conducto en el lado del ambiente exterior, que se acciona por sensores de nivel elevado de contaminación por tráfico urbano, y de un dispositivo de información del funcionamiento al usuario con sensores ambientales, pantalla e indicador acústico de niveles no adecuados en la composición del aire. Aplicación industrial La invención propuesta puede ser llevada a la práctica por un experto en la materia y aplicada en modelos diferentes que proporcionen capacidades prestacionales particulares.

Publicaciones:
ES2961007 (07/03/2024) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
Eventos:
En fecha 13/11/2023 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 15/11/2023 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 15/11/2023 se realizó Aceptación Tramitación CAP
En fecha 15/11/2023 se realizó 1001P_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 29/11/2023 se realizó Concesión solicitud de reducción de tasas
En fecha 01/12/2023 se realizó Superado examen de oficio
En fecha 11/12/2023 se realizó Publicación concesión reducción de tasas
En fecha 23/02/2024 se realizó Realizado IET
En fecha 29/02/2024 se realizó 1109P_Comunicación Traslado del IET
En fecha 07/03/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 07/03/2024 se realizó Publicación Folleto Solicitud con IET (A1)
En fecha 09/03/2024 se realizó Registro Documentación no Identificada
En fecha 09/03/2024 se realizó 5215P_Observaciones del solicitante al IET, Opinión Escrita y/o alegaciones a observaciones de terceros
En fecha 08/04/2024 se realizó Validación petición y/o pago de examen sustantivo conforme
Pagos:
13/11/2023 - Pago Tasas IET