INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO

INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO
  • Pays: Espagne
  • Date de la demande: 30/11/2017
  • Numero de demande:

    P201731374

  • Numéro de publication:

    ES2667046

  • Date de l'enregistrement: 12/04/2018
  • Statut: Denegación
  • Inventeurs:
    JUAN MANUEL TIZÓN PULIDO
    GREGORIO LÓPEZ JUSTE
  • Informations du titulaire:
    Universidad Politécnica de Madrid
  • Informations du représentant:
    Javier Ungría López
  • Classification internationale des brevets de la publication:
    G01M 9/04,F15D 1/02,
  • Classification internationale des brevets de la publication:
    B21F 15/02, H02G 1/14
  • Date d'expiration:

Brevet national pour "INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO"

Cette dépôt a été faite par

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

par l'intermédiaire du représentant

JAVIER UNGRÍA LÓPEZ

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Revendications:
+ ES-2667046_A1 1. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso suministrado en un conducto (8) , que comprende un depósito presurizado (1) , un regulador de presión (2) para 5 controlar la presión de descarga del depósito (1) y una sección de ensayo (14) aguas abajo, estando la instalación caracterizada por que, a la entrada de la sección de ensayo (14) , incorpora un filtro poroso (5) fijado al conducto (8) de forma estanca y realizado en un material a seleccionar entre metálico, cerámico y compuesto, para provocar una caída de presión total que, debido a la constancia del parámetro de gasto crítico, determina un 10 incremento del área crítica del caudal con respecto a la sección de la válvula del regulador de presión (2). 2. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso, según la reivindicación 1, caracterizada por que el filtro poroso (5) incorpora un sistema de calefacción, de forma que 15 se potencia la caída de presión. 3. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el filtro poroso (5) está conformado por partículas metálicas de un tamaño comprendido entre 20 y 200 micrómetros. 20 4. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el filtro poroso (5) está compuesto por una pluralidad de láminas perforadas dispuestas perpendicularmente al eje del conducto (8). 25 5. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso, según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende un anillo de unión (9) ubicado entre el filtro poroso (5) y el conducto (8) que proporciona estanqueidad a la instalación. 6. Instalación para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso, según la reivindicación 1, 30 caracterizada por que comprende unas bridas de unión (7) para la fijación de unas pestañas (6) destinadas a retener al filtro poroso (5). 7. Procedimiento de aumento del área crítica de un caudal gaseoso suministrado en un conducto (8) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende las siguientes fases: a) Suministrar un caudal gaseoso en el conducto (8) ; 5 b) Mantener controlada la presión de descarga suministrada mediante el regulador de presión (2) ; c) Conducir el caudal gaseoso hasta la sección de ensayo (14) pasando a través del filtro poroso (5).

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B21F 15/02, H02G 1/14

Descriptions:
+ ES-2667046_A1 Instalación y procedimiento para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso OBJETO DE LA INVENCIÓN Uno de los tipos de instalación de ensayo aerodinámico adecuada para pruebas en régimen compresible son aquellas que constan, esquemáticamente, de un deposito a alta presión, una válvula de regulación de presión y una sección de ensayo. Una vez construida la 5 instalación, el área critica queda fijada por los limites geométricos de la instalación y no se puede aumentar, limitando el tamaño de los prototipos que se pueden ensayar en condiciones de numero de Mach próximo a la unidad. La presente invención hace referencia al aumento de área critica que se consigue mediante la instalación, aguas arriba de la sección de ensayo, de un elemento disipativo capaz de producir un descenso de la presión 10 total mientras que mantiene o aumenta la temperatura total. El elemento disipativo se concibe a tenor del efecto físico que se quiere conseguir y admite varias configuraciones geométricas de entre las que el uso de un filtro poroso metálico se considera como una adecuada realización práctica en términos de eficacia y economia. 15 La invención también hace referencia al método empleado para conseguir el aumento del área crítica del flujo gaseoso. Encuentra especial aplicación en el sector técnico de los ensayos aerodinámicos de 20 modelos en régimen compresible a alta velocidad. PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER.ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El sector industrial aeroespacial diseña, modifica, mejora, fabrica y utiliza elementos cuya característica principal es la interacción mecánica con un fluido compresible, típicamente 25 aire, aunque en numerosas ocasiones también se utilizan otros fluidos. Dicha interacción mecánica tiene lugar como resultado de las fuerzas de presión y fricción que el fluido ejerce sobre los distintos elementos y que tienen como consecuencia el adecuado funcionamiento de este. Por ejemplo, las fuerzas aerodinámica sobre un ala de avión consiguen sostener a éste volando en las condiciones deseadas o el impulso que un alabe de compresor ejerce 30 sobre el aire origina un aumento de la presión del aire para su utilización por parte de la máquina de la que el compresor forma parte. Como quiera que el movimiento de los fluidos entorno a los elementos diseñados es muy complejo, no basta la sola intervención de herramientas teóricas en el diseño y análisis de estos sistemas, sino que es necesaria la experimentación en condiciones realistas tanto en lo que a la naturaleza del fluido atañe, como a la forma y actitud del modelo a ensayar. Para 5 este tipo de experimentación se utilizan corrientes fluidas generadas en instalaciones denominadas genéricamente túneles aerodinámicos que se encargan de simular las condiciones que presenta el fluido en la operación normal del modelo. Por evidentes razones de costo se suele recurrir a experimentar con modelos a escala y, en ocasiones, con fluidos en condiciones (presión, temperatura, velocidad, etc.) distintas a la de referencia, 10 mediante adecuadas reglas de semejanza basadas en conceptos de la Física. Cuando las condiciones requeridas del flujo gaseoso son transónicas o supersónicas no es posible establecer situaciones de ensayo más sencillas (a menor número de Mach) que permitan experimentar con instalaciones evidentemente más modestas (en precio, potencia instalada, etc.) y se debe reproducir un flujo en condiciones de velocidad cercanas o superiores a las 15 del sonido. Por otra parte, no solo la velocidad es importante. El tamaño de la instalación y el tiempo de funcionamiento están en relación directa con su precio y es habitual recurrir al ensayo de modelos a escala. Con frecuencia, las reglas de semejanza física que hay que respetar se ven forzadas o no se pueden aplicar completamente. Si los modelos son demasiado pequeños, esto se agrava y los resultados obtenidos se desvirtúan hasta el 20 punto de resultar poco o nada útiles. Por estos motivos, las dimensiones de las secciones de ensayo de los túneles aerodinámicos son una característica crucial, pareja a las condiciones de velocidad que proporcionan, para establecer la utilidad del túnel. En la actualidad existen cuatro tipos de túneles aerodinámicos, según se representan en las 25 figuras 1A a 1E. Las figuras 1A y 1B representan sistemas presurizados mediante compresores. La figura 1C representa sistemas de entalpia elevada con tubo de choque. La figura 1D representa sistemas de descarga de un deposito a presión y la figura 1E representa sistemas atmosféricos con succión por vacío. 30 Todos los túneles aerodinámicos destinados a ensayos subsónicos pueden ser de circuito abierto, según la figura 1A, o de circuito cerrado, según la figura 1B. Estos túneles están fundamentalmente constituidos por un ventilador funcionando en compresión o aspiración y todos los elementos necesarios para obtener un flujo uniforme y con los niveles de turbulencia adecuados en la sección de ensayos. Los túneles de entalpía elevada con tubo de choque, según la figura 1C, se utilizan fundamentalmente para el desarrollo de vehículos hipersónicos. Estos dispositivos funcionan liberando, mediante uno o varios diafragmas, un gas previamente presurizado y calentado que se expande alcanzando la sección de ensayo con condiciones supersónicas. La mayoría de los túneles para régimen transónico-5 supersónico corresponden a los esquemas representados en las figuras 1D y 1E. En estos túneles, bien mediante un depósito presurizado situado delante de la sección de ensayos o mediante un depósito de vacío situado detrás de la sección de ensayos consigue flujo supersónico en la sección de ensayos. El elemento característico de este tipo de instalación es que las condiciones supersónicas se consiguen mediante la utilización de una tobera 10 convergente-divergente con la garganta en condiciones críticas. La idea novedosa a la que se refiere la presente invención corresponde fundamentalmente a estos dos tipos de túneles, en los que el tamaño de la sección de ensayos está relacionado con el número de Mach y limitada al tamaño de la garganta de la tobera convergente-divergente. Es precisamente esta limitación la que hace que el desarrollo y mantenimiento de estos túneles 15 sea muy costoso, limitando el número existente de los mismos, de forma que la mayoría sea propiedad de instituciones gubernamentales o de grandes empresas del sector aeronáutico. En este tipo de túneles, una vez establecida una corriente fluida en un conducto, la mera variación de la sección del conducto cambia las condiciones de presión y velocidad y es 20 posible ajustar las que se deseen mediante un adecuado diseño geométrico del conducto en combinación con el sistema que impulsa la corriente. Sin embargo, el cambio de sección del conducto no puede ser arbitrario y el área de la sección no se puede disminuir por debajo de un valor mínimo que corresponde con condiciones de funcionamiento sónicas. Esta sección se denomina "área crítica" y es una propiedad del flujo determinada por el gasto másico y 25 las condiciones de remanso locales (presión y temperatura totales). Por otra parte, si de una forma activa se va disminuyendo una sección de paso de un conducto el funcionamiento de la instalación no se ve afectado hasta que se alcanza el valor del área crítica, momento en el que una subsiguiente disminución de la sección tiene como resultado la disminución del gasto por el conducto con la consiguiente respuesta por parte del sistema de alimentación. 30 En estas circunstancias, el área crítica de la instalación se modifica y queda determinada por la sección mínima alcanzada. Es decir, cuando en un conducto se alcanzan condiciones críticas en alguna sección, no es posible obtener condiciones sónicas en ninguna otra sección de mayor tamaño. Una instalación en la que se suministra un caudal de gas mediante la descarga controlada por una válvula reguladora de un depósito a presión tiene limitada su área crítica a la máxima sección de apertura de la válvula de regulación. Las válvulas de regulación son elementos de alto precio cuyo coste está ligado al tamaño (caudal) de la instalación. La 5 aplicación habitual de estas válvulas de regulación es para alimentar instalaciones de baja velocidad en las que el área crítica puede ser muy pequeña. Si una instalación de este tipo se quiere utilizar para generar una corriente sónica o supersónica la sección máxima que se puede obtener está limitada por la de la válvula de regulación y para aumentarla o se rehace la instalación y se aumenta el tamaño de la válvula de regulación y los conductos o hay que 10 modificar alguno de los parámetros relevantes de la física del problema. El flujo de un gasto másico de fluido compresible en el interior de un conducto de sección está gobernado por la ecuación de continuidad que se puede expresar mediante la relación del parámetro de gasto y el número de Mach 15 en la que es la temperatura total, es la presión total y es la constante del gas. En esta expresión al término a la izquierda de la igualdad se le denomina "parámetro de gasto" 20 y es una magnitud adimensional que depende del número de Mach, M, y de la relación de calores específicos del fluido, , mediante la función dada por la ecuación 25 donde, el número de Mach y es el cociente de calores específicos del gas. La función de gasto se representa en la figura 2 y, como puede observarse en ella, su valor es nulo cuando la velocidad es cero ( implica ) , crece con el número de Mach hasta alcanzar un máximo relativo en condiciones sónicas, es decir, para y luego decrece continuamente hasta cero, manteniéndose siempre positiva, a medida que el 30 número de Mach aumenta. Los argumentos mostrados hasta ahora respecto al comportamiento de un conducto gaseoso al variar el área de la sección se justifican plenamente mediante la ecuación de la función de gasto. Bajo ciertas circunstancias muy habituales, al mantenerse el gasto constante, la temperatura total y la presión total permanece aproximadamente constantes, de forma que, en particular, hay una sección mínima para la que la función de gasto es máxima 5 la cual se obtiene haciendo el número de Mach igual a 1. De la misma manera que cuando hay dos posibilidades de funcionamiento del conducto, una con flujo subsónico y otra 10 con flujo supersónico, cuando no hay solución posible, tratándose una situación que físicamente no se puede alcanzar. A consecuencia de las ecuaciones anteriores, cuando se considera un fluido de composición inalterada ( y ) la única manera de tener un área crítica mayor para un 15 caudal determinado es mediante algún procedimiento que aumente , disminuya o ambos, simultáneamente. El aumento de la temperatura total, o de remanso, se acomete mediante cámaras de combustión o cambiadores de calor y se incorpora en las instalaciones de ensayo cuando es 20 prioritario acondicionar la temperatura en la sección de ensayo porque así lo requiere la prueba a realizar. No obstante, se considera que el aumento de temperatura de la corriente se puede incorporar como efecto potenciador del dispositivo que se instale, sobre todo si la realización practica es sencilla y económica, sin la inclusión de elementos adicionales a los propuestos en la instalación básica, como se explicara más adelante. 25 La otra alternativa es la de disminuir la presión total de la corriente. La única manera de producir una disminución de presión total en un sistema adiabático es mediante una degradación de la energía mecánica, es decir, eliminando parte o toda la componente dinámica de la presión total mediante disipación viscosa. Este tipo de procesos tienen lugar 30 en las paredes del conducto pero su efecto es muy tenue y solo se nota después de recorrer longitudes que son impracticables en una instalación industrial. Desde un punto de vista conceptual, se podría aumentar la longitud del conducto mediante un sistema laberíntico, según se representa en la figura 3A, pero inmediatamente surgen ciertas limitaciones. Para proceder a la disminución de la presión total se puede actuar sobre la parte dinámica de la presión. Efectivamente, a través de un orificio el proceso de descarga desplaza la magnitud de la presión total a la dinámica en la energía cinética transferida al chorro que se disipa por 5 efectos viscosos (mezcla y cortadura) en la cámara de remanso. Esta configuración se representa en la figura 3B en la que se multiplica el efecto mediante un sistema de múltiples orificios practicados en cámaras de remanso dispuestas secuencialmente. Es decir, es posible proceder a sucesivas disminuciones de presión total encadenando una secuencia de uno o varios orificios de descarga que pueden organizarse, por ejemplo, mediante la 10 interposición de varios mamparos múltiplemente perforados como los representados en la figura 3B. Los efectos descritos se pueden conseguir de forma simple mediante el empleo de filtros industriales originalmente concebidos como elementos de filtrado cuya principal virtud es la 15 retención de partículas de un tamaño superior a uno dado, con el mínimo posible de pérdida de carga, es decir, con la disminución menor posible de presión total. Este tipo de elementos se pueden obtener mediante diferentes técnicas de empaquetado de partículas llegando a una configuración como la de la figura 3C en la que el fluido discurre por los canales intersticiales que se crean entra las partículas. El proceso por el que la presión total 20 disminuye combina los mecanismos mencionados representados en las figuras 3A y 3B: por una parte la fricción sobre las paredes, aumentada por la alta superficie de contacto del fluido con la pared debida a la porosidad del medio, con otros mecanismos de disipación por cortadura y mezcla originada en el interior de la compleja geometría microscópica que puede presentar el filtro con posibles altas velocidades intersticiales. No obstante las placas 25 con múltiples orificios son una opción o complemento plausible que no se descartan en la realización de la instalación. Aunque, desde un punto de vista práctico, la utilización de un tapón poroso que obture el conducto se considera que es una solución óptima a la necesidad de originar una caída de la presión total importante en un espacio razonable. 30 Tal y como se ha propuesto, es posible potenciar el efecto de la caída de presión de remanso calentando la corriente. En este caso, el sistema ya no es adiabático, como se menciona antes, pero cuando se incorpora calor en una corriente compresible se obtiene como respuesta una caída de la presión de remanso por efectos de compresibilidad que se añade a los efectos buscados. Si la solución técnica a originar una importante caída de la presión de remanso es un filtro poroso metálico, es posible incorporar un sistema de calefacción del filtro (por ejemplo, mediante una resistencia eléctrica) que potencie el efecto de la caída de presión. 5 Este tipo de materiales porosos ha sido estudiado ampliamente desde que Darcy en 1896, mediante experimentos y consideraciones teóricas, observara que el caudal que atraviesa un tapón poroso es directamente proporcional a la diferencia de presión e inversamente proporcional al espesor del material. La variable que caracteriza el material poroso es el empaquetamiento , donde es el volumen vacío y el ocupado por las 10 partículas y, como el fenómeno está controlado por la disipación viscosa, juega un papel importante el número de Reynolds cuya expresión es , donde es la densidad el fluido, la velicidad intersticial, d el diámetro de las partículas y la viscosidad molecular. La expresión que expresa la dependencia entre los distintos parámetros es, en primera aproximación, la ecuación de Carman-Kozeny 15 válida para número de Reynolds de orden unidad () lo que implícitamente sugiere que el mecanismo de disipación es laminar. Posteriormente, Ergun (1952) utilizando un gran 20 número de experimentos que comprendían distintos tamaños de partículas y regímenes de operación propone la siguiente expresión 25 válida para un rango de números de Reynolds más amplio (). La ecuación de Ergun reproduce la original de Carman-Kozeny para valores pequeños del número de Reynolds y amplía su validez hasta situaciones de alta velocidad. En la industria se emplean toda clase de filtros en tareas muy diversas, como son, por 30 ejemplo, la captura de partículas de un determinado tamaño, como parallamas en sistemas de generación de energía, para homogeneizar corrientes fluidas en la manipulación de materiales pulverulentos en sistemas de fluidificación, como elemento catalizador en la industria química. En definitiva, es un elemento muy versátil y utilizado. En general, la misión del filtro es independiente de la caída de presión originada, que se asume es un efecto indeseado y se valora la eficacia del elemento en la medida que cumple su cometido con el mínimo valor posible de la perdida de presión total. En esta invención la función del filtro es, 5 precisamente, lo que se trata de evitar, en la utilización de estos filtros, en instalaciones convencionales, que es una importante caída de presión. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Como se ha puesto de manifiesto en el análisis de los antecedentes los túneles 10 aerodinámicos supersónicos que funcionan mediante la descarga de un depósito a presión tienen limitado el tamaño de la sección de ensayo por el área crítica de la instalación. Es físicamente imposible en un conducto en el que los fenómenos de transmisión de calor o disipación viscosa sean pequeños (lo que corresponde a una instalación de características normales en la industria) conseguir una sección en la que la velocidad sea sónica (número 15 de Mach unidad) de mayor tamaño al área crítica. Como usualmente estas instalaciones están controladas por un regulador de presión, es este elemento el que limita el área crítica de la instalación. Por razones de semejanza física, manipulación, robotización o fabricación de los modelos y 20 coste de ensayo puede interesar agrandar el área crítica de una instalación existente o diseñar una instalación de reducido tamaño con la posibilidad de ampliación que ofrece esta invención. La presente invención describe una instalación para aumentar el área crítica de un caudal 25 gaseoso suministrado en un conducto a través de un depósito presurizado que incluye un regulador de presión para controlar la presión de descarga del depósito y una sección de ensayo aguas abajo. La instalación incorpora, a la entrada de la sección de ensayo, un filtro poroso fijado al conducto de forma estanca y realizado en un material a seleccionar entre metálico, cerámico y compuesto, para provocar una caída de presión total que, debido a la 30 constancia del parámetro de gasto crítico, determina un incremento del área crítica del caudal con respecto a la sección de la válvula del regulador de presión. El filtro poroso incorpora un sistema de calefacción para potenciar la caída de presión. El filtro poroso está conformado por partículas metálicas de un tamaño comprendido entre 20 y 200 micrómetros. El filtro poroso puede estar compuesto por una pluralidad de láminas perforadas dispuestas 5 perpendicularmente al eje del conducto. La instalación comprende un anillo de unión ubicado entre el filtro poroso y el conducto que proporciona estanqueidad a la instalación y unas bridas de unión para la fijación de unas pestañas destinadas a retener al filtro poroso 10 La presente invención tiene como resultado el aumento de la sección mínima (área crítica) de un conducto por el que fluye un caudal de gas obtenido mediante un depósito a presión y una válvula de regulación de presión. El procedimiento consiste en modificar las condiciones de remanso establecidas detrás de la válvula de regulación mediante la interposición de un 15 sistema que disminuya la presión de remanso. Hay varias opciones, pero este sistema puede consistir en un material poroso que consigue la caída de presión en un espacio muy reducido. De esta forma, el procedimiento queda definido por las siguientes etapas: a) Suministrar un caudal gaseoso en el conducto (8) ; 20 b) Mantener uniforme la presión de descarga suministrada mediante el regulador de presión (2) ; c) Conducir el caudal gaseoso hasta la sección de ensayo (14) pasando a través del filtro poroso (5). 25 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no 30 limitativo, se han representado las siguientes figuras: - La figura 1A representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo aerodinámico de circuito cerrado. - La figura 1B representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo aerodinámico de circuito abierto. - La figura 1C representa un esquema de una configuración básica de un túnel de alta entalpía. - La figura 1D representa un esquema de una configuración básica de un túnel de 5 ensayo supersónico de descarga. - La figura 1E representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo supersónico de vacío. - La figura 2 representa la función de gasto, en función del número de Mach, para dos valores típicos de la relación de calores específicos. 10 - La figura 3A representa un esquema de múltiples canales de paso que incrementan el área de contacto aumentando la disipación viscosa, en el centro - La figura 3B representa un esquema de múltiples cámaras de remanso comunicadas por orificios por los que se descarga el fluido y en la derecha - La figura 3C representa un esquema con la analogía que se establece con un 15 material poroso formado por empaquetamiento de partículas. - La figura 4 representa esquemáticamente los elementos de la instalación objeto de invención en una forma de realización. - La figura 5 representa en detalle la instalación mostrada en la figura 4. - La figura 6A representa una configuración de la sección de ensayo para ensayos 20 subsónicos. - La figura 6B representa una configuración de la sección de ensayo para ensayos supersónicos. - La figura 7 representa una instalación completa para ensayo aerodinámico mostrando elementos de control y elementos de medida relacionados con el 25 acondicionamiento del flujo. - La figura 8 representa un esquema de una forma de realización del montaje de un filtro en una instalación de ensayo. - La figura 9 representa una ampliación microscópica de un filtro metálico. 30 A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras: 1. Depósito a alta presión. 2. Regulador de presión. 3. Válvula de cierre. 4. Medidor de gasto. 5. Filtro poroso. 6. Pestañas. 7. Bridas de unión. 8. Conducto. 5 9. Anillo de unión. 10. Compresor. 11. Diafragma. 12. Tubo de choque. 13. Tobera convergente-divergente. 10 14. Sección de ensayo. 15. Depósito presurizado. 16. Depósito de vacío. DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN 15 - La figura 4 representa esquemáticamente los elementos de la instalación objeto de invención en una forma de realización. - La figura 5 representa en detalle la instalación mostrada en la figura 4. La figura 4 muestra una disposición propuesta para la instalación objeto de la presente 20 invención de forma esquemática. Una batería de depósitos (1) de descarga a una presión predeterminada, de forma controlada mediante un regulador de presión (2) formado por un sistema de control con válvulas de regulación, un caudal de aire que se hace pasar por un filtro poroso (5) en el que la presión total disminuye de forma acusada. A continuación se sitúa la sección de ensayo (14) que, conceptualmente, consiste en una sección de medida y 25 una sección de control de gasto que fija el área crítica. La instalación termina implementando una válvula de cierre (3). La figura 5 representa la instalación más en detalle. 30 En las figuras 6A y 6B se muestran respectivos esquemas para modalidades subsónica y supersónica, respectivamente. En este tipo de instalaciones es importante controlar el valor del número de Mach. Para ello, basta con establecer una sección con número de Mach igual a la unidad, o área crítica, de área conocida. En los esquemas de las figuras 6A y 6B, este área crítica se corresponde con las secciones mínimas de paso. Como el número de Mach alcanzado en cualquier otra sección es función exclusivamente de la relación de áreas, basta diseñar adecuadamente el contorno del conducto para obtener el valor deseado de número de Mach. 5 Efectivamente, asumiendo que el cociente de calores específicos permanece constante cuando el fluido atraviesa el filtro, las áreas críticas antes de pasar por el filtro (subíndice 1) y después de atravesarlo (subíndice 2) tienen igual parámetro de gasto 10 es decir, simplificando términos iguales, 15 donde,. En la anterior expresión, llamando resulta Con lo que, siendo la dimensión transversal del conducto , las secciones 20 quedan relacionadas mediante La anterior expresión pone de manifiesto la importancia de que la caída de presión en el 25 filtro sea alta, para conseguir aumentos sustanciales del tamaño del área crítica. También muestra que el efecto de la temperatura es menor (exponente ) y consume potencia adicional. Si además se supone que la caída de presión es muy importante , se puede estimar el incremento de presión necesario para producir un aumento dado de la sección de ensayo 30 Por ejemplo, para conseguir multiplicar por diez el tamaño de la sección () es necesario que la caída de presión sea , es decir, para obtener efectos 5 significativos hay que utilizar una gama de presión muy amplia, con lo que la disposición de un sistema de descarga alimentado por un deposito a alta presión es muy adecuada. La solicitación mecánica sobre el filtro sometido a una diferencia de presión muy grande debe ser un aspecto a tener en cuenta. Antes de llevar a cabo un diseño estructural en 10 detalle de la instalación, se pueden hacer unas consideraciones preliminares que avalen la realización práctica de la instalación. Desde el punto de vista de esfuerzos de trabajo, el filtro funciona como un mamparo sometido a una diferencia de presión dada, es decir, es una placa circular sometida a flexión que presenta el esfuerzo máximo en el centro de la placa. El esfuerzo máximo de un mamparo es proporcional a la carga distribuida, diferencia 15 de presión, y al cuadrado de la relación entre el diámetro y el espesor del filtro, es decir, mientras que la diferencia de presión se ha mostrado que es función de la velocidad y, por lo 20 tanto, se puede poner en función del gasto G que debe transcurrir por la instalación La instalación se caracteriza por el valor del gasto y de la caída de presión que se quiere 25 conseguir con lo que, eliminando el espesor del filtro, se obtiene el esfuerzo de trabajo en función de las características de la instalación 30 Esto indica que, dimensionando adecuadamente el diámetro del filtro, es posible ajustar el nivel de esfuerzo aunque, naturalmente, los filtros que se pueden emplear deben tener características estructurales similares a los materiales empleados en el resto de la instalación presurizada. 5 En la figura 7 se representa un esquema con los elementos de una instalación para ensayo aerodinámico según la invención en una forma de representación. Consta de una batería de depósitos a alta presión (1) cuyo volumen debe ser suficiente para soportar el tiempo de funcionamiento que se desee. Los depósitos (1) se descargan en el conducto (8) de una instalación mediante un regulador de presión (2) cuya misión es mantener un nivel de 10 presión, aguas abajo del conducto (8) , predeterminado de antemano. Esta tarea se realiza por elementos industriales estándar que únicamente necesitan que la presión aguas arriba sea sufrientemente elevada y que no caiga por debajo de un cierto valor. Como la presión de los depósitos (1) va disminuyendo a medida que se vacían, el funcionamiento del sistema está limitado en el tiempo. La instalación incluye elementos habituales de medida del caudal 15 y de control como la válvula de cierre (3). A continuación, en la línea de la instalación se debe incluir un elemento poroso como, por ejemplo, un filtro poroso (5) , encargado de disminuir la presión total en la línea para conseguir el aumento de área crítica de la instalación. En la figura 8 se representa una forma de realización de una instalación con el filtro poroso (5). En este tipo de instalación, con una caída de presión muy importante, el 20 material del filtro (5) debe proporcionar resistencia mecánica suficiente para que no necesite elementos estructurales adicionales y se puede instalar de forma limpia, es decir, con paso diáfano del aire por la mayor parte posible de la superficie del filtro (5). En el caso representado en la figura, el filtro (5) se soporta en unas pestañas (6) alojadas en bridas de unión (7). Un aspecto importante de la instalación del filtro (5) es la estanqueidad que debe 25 existir entre el filtro (5) y las paredes del conducto (8) de la instalación. Esta estanqueidad debe ser lo más perfecta posible para asegurar el correcto funcionamiento del filtro (5). Para ello, el conducto (8) incorpora un anillo de unión (9) ubicado entre el filtro (5) y las paredes del conducto (8) de la instalación. Dado que para que la instalación sea efectiva las caídas de presión total deben ser muy importantes, el filtro poroso (5) debe soportar una diferencia 30 de presión muy elevada entre la entrada y la salida, lo que necesariamente conduce a que solamente sea posible instalar filtros (5) de alta resistencia, lo que descarta en la mayoría de los casos los filtros (5) de materiales no-metálicos. Para que la aplicación propuesta funcione correctamente, la caída de presión total debe ser muy importante. Esto solo se consigue con materiales de baja porosidad, fabricados empaquetando partículas de pequeño tamaño. Un tamaño de partículas aceptable es el comprendido entre 20 y 200 micrómetros. De esta forma, el resultado no es completamente compacto. En la figura 9 se representa microscópicamente un filtro (5) de estas 5 características construido empleado partículas de bronce. Existe una amplia variedad de métodos de fabricación y materiales constitutivos. Es la combinación de ambos la que confiere las características que distinguen a unos de otros. Por ejemplo, se puede emplear acero, aunque en este caso las partículas no sean perfectamente esféricas ni de tamaño tan homogéneo, considerándose estas características especialmente útiles si se necesita mayor 10 resistencia mecánica o resistencia a la temperatura. Todos estos materiales metálicos permiten el funcionamiento seguro de la instalación debido a su alta resistencia mecánica pues el nivel de empaquetamiento es muy alto y la rigidez elevada comparable a materiales estructurales habituales en la industria. 15 Una vez que se decide utilizar un filtro compuesto por partículas metálicas, es posible incorporar un sistema calefactor consistente en una resistencia eléctrica embebida en el filtro para aumentar la temperatura de remanso, potenciando el efecto de la caída de presión. 20 Una instalación como la propuesta en la invención se puede utilizar para generar las condiciones adecuadas de ensayo aerodinámico de modelos en régimen transónico o supersónico. Como se ha conseguido un aumento del área crítica, la escala de los modelos no tiene que ser elevada. 25 Otra aplicación posible, dado que su funcionamiento tiene un contenido científico importante, es como sistema didáctico que muestre conceptos físicos relacionados con la compresibilidad de los fluidos y con la casuística que se presenta en el movimiento de fluidos ideales en amplios rangos de numero de Mach. 30 Por otra parte, la instalación descrita permite la modificación de instalaciones industriales aumentando el área crítica de diseño mediante la interposición del elemento que provoca la pérdida de carga. Por último, hay que tener en cuenta que la presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Publications:
ES2667046 (09/05/2018) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica

Événements:
Au 30/11/2017, Registro Instancia de Solicitud a été faite
Au 30/11/2017, Admisión a Trámite a été faite
Au 30/11/2017, Aceptación Tramitación CAP a été faite
Au 30/11/2017, 1001P_Comunicación Admisión a Trámite a été faite
Au 04/12/2017, Superado examen de oficio a été faite
Au 26/04/2018, Realizado IET a été faite
Au 30/04/2018, Informe Estado de la Tecnica a été faite
Au 30/04/2018, 1109P_Comunicación Traslado del IET a été faite
Au 09/05/2018, Publicación Solicitud con IET a été faite
Au 09/05/2018, Publicación folleto solicitud con IET (A1) a été faite
Au 07/08/2018, 5215P_Observaciones del solicitante al IET, Opinión Escrita y/o alegaciones a observaciones de terceros a été faite
Au 24/08/2018, Validación petición y/o pago de examen sustantivo conforme a été faite
Au 13/11/2018, El solicitante ha contestado pero existen nuevas objeciones a la concesión de la solicitud a été faite
Au 13/11/2018, Elaboración de examen sustantivo a été faite
Au 13/11/2018, 6120P_Notificación de examen sustantivo a été faite
Au 19/11/2018, Publicación de examen sustantivo a été faite
Au 11/02/2019, El solicitante no ha contestado a las objeciones comunicadas en examen sustantivo a été faite
Au 11/02/2019, Finalización de Examen Sustantivo a été faite
Au 11/02/2019, 6121P_Comunicación finalización de examen sustantivo a été faite
Au 15/02/2019, Publicación finalización de examen sustantivo a été faite
Au 22/02/2019, Denegación con examen sustantivo a été faite
Au 22/02/2019, 6126P_Notificación de denegación con examen sustantivo a été faite
Au 28/02/2019, Publicación denegación Patente (Art. 40) a été faite

Paiements:
30/11/2017 - Pago Tasas IET

Information sur l'enregistrement du brevet national par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO avec le numéro P201731374

L'enregistrement du brevet national par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO avec le numéro P201731374 a été demandé à la 30/11/2017. C'est un record dans Espagne, donc ce disque n'offre pas de protection dans le reste des pays. L'enregistrement INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO avec le numéro P201731374 a été demandé par UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID par l'intermédiaire des services du Javier Ungría López. L'enregistrement [modality] par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO avec le numéro P201731374 est classé comme B21F 15/02, H02G 1/14 selon la classification internationale des brevets.

Autres inventions demandées par Universidad Politécnica de Madrid

Il est possible de connaître toutes les inventions demandées par Universidad Politécnica de Madrid, parmi lesquelles figure l'enregistrement de brevet national par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO sous le numéro P201731374. Si vous souhaitez en savoir plus sur les inventions demandées par Universidad Politécnica de Madrid, cliquez ici.

Autres inventions demandées dans la classification internationale des brevets B21F 15/02, H02G 1/14.

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Autres inventions demandées par l'intermédiaire du représentant JAVIER UNGRÍA LÓPEZ

Il est possible de connaître toutes les inventions demandées par le JAVIER UNGRÍA LÓPEZ parmi lesquelles figure le brevet national par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO avec le numéro P201731374. Si vous souhaitez en savoir plus sur les inventions demandées via le JAVIER UNGRÍA LÓPEZ, cliquez ici.

Brevets en Espagne

Il est possible de connaître toutes les inventions publiées dans Espagne, parmi lesquelles l'inscription brevet national par INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL ÁREA CRÍTICA DE UN CAUDAL GASEOSO. Notre site web www.patentes-y-marcas.com offre un accès aux publications de brevets en Espagne. Connaître les brevets enregistrés dans un pays est important pour connaître les possibilités de fabrication, de vente ou d’exploitation d’une invention dans un pays.