ES2336579T3 - Mejoras relativas a un dispositivo para generar una niebla. - Google Patents

Abstract

Un aparato para generar una niebla que comprende: un conducto (2) que tiene una cámara de mezclado (9) y una salida (5); una entrada de fluido de trabajo (30) y una boquilla de fluido de trabajo (34) en comunicación fluida con dicho conducto (2), boquilla de fluido de trabajo (34) que está adaptada para introducir un fluido de trabajo en el interior del conducto (2); y una boquilla de transporte (16) en comunicación fluida con dicho conducto (2), boquilla de transporte (16) adaptada para introducir un fluido de transporte en la cámara de mezclado (9); caracterizado porque la boquilla de transporte (16) incluye una porción convergente- divergente en la misma, de tal modo que, en uso, proporciona la generación de un flujo de alta velocidad del fluido de transporte; y en el que la boquilla de transporte (16) tiene superficies interna y externa, cada una de las cuales es de forma sustancialmente de cono truncado, y en el que la boquilla de transporte (16) se conforma de tal modo que el fluido de transporte introducido en la cámara de mezclado (9) a través de la boquilla de transporte (16) tiene un patrón de flujo divergente tal que, en uso, el fluido de trabajo es atomizado y se crea un régimen de flujo de gotas dispersadas en la cámara de mezclado (9) por la introducción de flujo de fluido de transporte procedente de la boquilla de transporte (16) en el flujo de fluido de trabajo procedente de la boquilla de trabajo (34) y la cizalla subsiguiente del fluido de trabajo por el fluido de transporte, en el que la cizalla del fluido de trabajo crea un régimen de flujo de gotas dispersadas en el que una porción sustancial de las gotas tienen un tamaño inferior a 20 μm.

Description

Mejoras relativas a un dispositivo para generar una niebla.

La presente invención se refiere a mejoras relativas a un procedimiento y a un aparato para generar una niebla.

Es bien conocido en el estado de la técnica que existen tres contribuciones principales necesarias para mantener una combustión. Éstas son conocidas como el triángulo de fuego, esto es, combustible, calor y oxígeno. Los sistemas de extinción y supresión de incendios convencionales tienen como objetivo eliminar, o al menos minimizar, al menos uno de estos factores principales. Típicamente, los sistemas de supresión de incendios utilizan, entre otros, agua, CO2, halón, polvo seco o espuma. Los sistemas de agua actúan eliminando el calor del fuego, mientras que los sistemas de CO2 trabajan por desplazamiento de oxigeno,

Otro aspecto de la combustión se conoce como reacciones en cadena de llama. La reacción descansa en los radicales libres creados en el proceso de combustión y esenciales para su continuación. El halón actúa uniéndose a los radicales libres, y previniendo de este modo la combustión subsiguiente al interrumpir la reacción en cadena de llama.

La principal desventaja de los sistemas de agua es que habitualmente se requiere una gran cantidad de agua para extinguir el fuego. Esto plantea un primer problema de capacidad de almacenamiento de un volumen suficiente de agua o un acceso rápido a un suministro adecuado. Además, tales sistemas pueden conducir a dañar por la propia agua, bien la región inmediata al fuego, o incluso habitaciones contiguas por filtración de agua. Los sistemas de CO2 y halón presentan la desventaja de que no pueden ser utilizados en entornos con personas presentes, ya que crean una atmósfera en la que se hace difícil o incluso imposible la respiración. El halón presenta la desventaja adicional de ser tóxico y dañino para el medio ambiente. Por estas razones, la fabricación de halón está prohibida en la mayoría de los países.

Para superar las anteriores desventajas han emergido un número de sistemas alternativos que utilizan un líquido nebulizado. La mayoría de éstos utilizan agua como el medio de supresión, pero presentada al fuego en la forma de agua nebulizada. Un sistema de agua nebulizada supera las anteriores desventajas de los sistemas convencionales al utilizar el agua nebulizada para reducir el calor del vapor alrededor del fuego, desplazar el oxígeno, y asimismo romper la reacción en cadena de llama. Tales sistemas utilizan una cantidad relativamente pequeña de agua y están destinados generalmente para fuegos de clase A y B, e incluso para fuegos eléctricos.

Los sistemas de agua nebulizada actuales utilizan una variedad de procedimientos para generar las gotas de agua, utilizando un intervalo de presiones. Una desventaja principal de muchos de estos sistemas es que requieren una presión relativamente alta para forzar el paso del agua a través de las boquillas de inyección y/o utilizan unos orificios de boquilla relativamente pequeños para formar el agua nebulizada. Típicamente, estas presiones son de 20 bares o superiores. Intrínsecamente, estos sistemas utilizan un tanque presurizado por gas para proporcionar el agua presurizada, lo que limita el tiempo de funcionamiento de estos sistemas. Tales sistemas se emplean habitualmente en áreas cerradas de volumen conocido, tales como salas de máquinas, salas de bombas y salas de ordenadores. Sin embargo, debido a su capacidad de almacenamiento finita, tales sistemas tienen la limitación de un tiempo de funcionamiento corto. Bajo ciertas circunstancias, tales como un fuego particularmente agresivo, o si la sala deja de estar aislada, el sistema se puede vaciar antes de que el fuego quede extinguido. Otra desventaja principal de estos sistemas es que el agua nebulizada de estas boquillas no tienen un alcance particularmente largo, y las boquillas como tales están usualmente fijadas en su sitio a lo largo de la sala para asegurar una cobertura adecuada.

Los sistemas convencionales de agua nebulizada utilizan una boquilla de ata presión para crear una niebla de gotas de agua. Debido al mecanismo de formación de gotas de tal sistema, y a la elevada tendencia de las gotas a fusionarse entre sí, una limitación adicional de esta forma de generación de niebla es que crea una niebla con un amplio intervalo de tamaños de gotas de agua. Es conocido que gotas de agua de un tamaño de, aproximadamente, 40-50 \mum fueron más efectivas en la extinción de un fuego de prueba que el halón 1301. Un sistema de agua nebulizada que comprenda gotas en el intervalo de tamaños de, aproximadamente, 40-50 \mum proporciona un compromiso óptimo de máxima área superficial para un volumen dado, a la vez que proporciona asimismo una masa suficiente para su proyección a una distancia suficiente, y asimismo penetrar en el calor del fuego. Los sistemas convencionales de agua nebulizada que comprenden gotas con un tamaño de gota menor tendrán una masa insuficiente, y por lo tanto un momento, insuficiente para proyectarse a una distancia suficiente, y asimismo para penetrar en el calor de un fuego.

La mayoría de los sistemas convencionales de agua nebulizada son capaces tan sólo de alcanzar un porcentaje bajo de las gotas de agua en este intervalo de tamaños clave.

Una desventaja adicional de los sistemas convencionales de agua nebulizada, que generan un agua nebulizada con tal intervalo de tamaños de gota, es que la mayoría de las supresiones de fuegos requieren de funcionamiento con línea de visión. Aunque las gotas más pequeñas tenderán a comportarse como un gas, las gotas más grandes en el flujo impactaran ellas mismas contra estas gotas más pequeñas, reduciendo así su efectividad. Una niebla que se comporte de modo más semejante a una nube gaseosa tiene la ventaja de alcanzar áreas fuera de la línea de visión, de modo que se eliminan todos los puntos calientes y posibles zonas de reencendido. Una ventaja adicional de tal comportamiento de nube gaseosa es que las gotas de agua tienen más tendencia a permanecer sustentadas en el aire, enfriando de esta manera los gases y productos de combustión del fuego, en lugar de impactar las superficies de la sala. Esto mejora la velocidad de enfriamiento del fuego y reduce asimismo el daño a los objetos en la vecindad del fuego.

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Un agua nebulizada compuesta de gotas con un tamaño inferior a 40 \mum mejorará la velocidad de enfriamiento del fuego, y reducirá además el daño a objetos en la vecindad del fuego. Sin embargo, tales gotas de sistemas convencionales tendrán una masa, y por lo tanto un momento, insuficiente para proyectarse a una distancia suficiente, y asimismo penetrar en el calor del fuego.

Un aparato para generar una niebla, que tiene las características recitadas en el preámbulo de la reivindicación 1, se divulga en el documento WO01/76764.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para generar una niebla de acuerdo con la reivindicación 1.

Preferiblemente, las gotas de fluido de trabajo tienen una distribución de gotas sustancialmente uniforme, con gotas de un tamaño inferior a 20 \mum.

Típicamente, al menos un 60% de las gotas por volumen tienen un tamaño dentro del 30% del tamaño mediana, aunque la invención no se limita a esto. En una niebla particularmente uniforme, la proporción puede ser del 70% o del 80% o más de gotas por volumen con un tamaño dentro del 30%, 25%, 20% o menos del tamaño mediana.

Preferiblemente, la porción sustancial de las gotas tiene una distribución acumulada superior al 90%.

Opcionalmente, una porción sustancial de las gotas tiene un tamaño de gota inferior a 10 \mum.

Preferiblemente, la boquilla de transporte circunscribe sustancialmente el conducto.

Preferiblemente, la cámara de mezclado incluye una porción divergente.

Preferiblemente, la boquilla de trabajo se posiciona más próxima a la salida que la boquilla de transporte.

Preferiblemente, la boquilla de trabajo se conforma de modo que el fluido de trabajo introducido en la cámara de mezclado a través de la boquilla de trabajo tenga un patrón de flujo convergente.

Preferiblemente, la boquilla de trabajo tiene superficies interna y externa, cada una de las cuales tiene sustancialmente forma de cono truncado.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema de pulverización de acuerdo con la reivindicación 15.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para generar una niebla de acuerdo con la reivindicación 16.

Preferiblemente, la corriente de fluido de transporte introducida en la cámara de mezclado es anular.

Preferiblemente el procedimiento incluye la etapa de introducir el fluido de transporte en la cámara de mezclado como un flujo supersónico.

Preferiblemente, el fluido de transporte es vapor.

Preferiblemente, el fluido de trabajo es agua.

Realizaciones de un aparato y un procedimiento para generar una niebla se describirán a continuación, por medio un ejemplo tan sólo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es un alzado en sección transversal de una primera realización de un aparato para generar una niebla;

Las figuras 2 a 7 muestran montajes alternativos de un pasaje contorneado para iniciar la turbulencia;

La figura 8 es una vista en sección transversal del aparato de la figura 1, situado en una carcasa;

La figura 9 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 1, incluyendo una boquilla de trabajo;

Las figuras 10 a 12 son esquemas que muestran una boquilla de transporte sobreexpandida, una boquilla de transporte subexpandida, y una boquilla de transporte enormemente sobreexpandida, respectivamente;

La figura 13 es un esquema que muestra la interacción de un fluido de transporte y trabajo, según son emitidos por una boquilla de transporte y trabajo;

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La figura 14 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 9, con una cámara de mezclado divergente;

La figura 15 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 15, con una boquilla de transporte adicional;

La figura 16 es un alzado en sección transversal de todavía una realización adicional de un aparato para generar una niebla;

La figura 17 es un alzado en sección transversal de todavía una realización adicional de un aparato para generar una niebla;

La figura 18 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 17, con una boquilla de transporte adicional;

La figura 19 es un alzado en sección transversal de una realización adicional de un aparato para generar una niebla;

La figura 20 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 19, con una boquilla de transporte adicional;

La figura 21 es una vista en sección transversal de una realización alternativa adicional de un aparato para generar una niebla;

La figura 22 es un alzado en sección transversal de una realización alternativa del aparato de la figura 21, con una modificación; y

La figura 23 es un gráfico que muestra datos de rendimiento de una realización de un aparato para generar una niebla.

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Debe notarse que las realizaciones mostradas en las figuras 1-13 y 16-18 no forman parte de la presente invención. Se incluyen tan sólo como antecedentes de la técnica.

Cuando sea apropiado, números de referencia similares han sido utilizados para piezas similares a lo largo de la descripción.

En referencia a continuación a la figura 1, se muestra un aparato para generar una niebla, un generador de niebla 1, que comprende un conducto o alojamiento 2 que define un pasaje 3 que proporciona una entrada 4 para la introducción de un fluido de trabajo que se va a atomizar, una salida 5 para la emergencia de un penacho de niebla, y una cámara de mezclado 3A, siendo el pasaje 3 de sección transversal circular sustancialmente constante.

El pasaje 3 puede tener cualquier forma en sección transversal adecuada para la aplicación particular del generador de niebla 1. La forma del pasaje 3 puede ser circular, rectilínea o elíptica, o cualquier forma intermedia, por ejemplo curvilínea.

La cámara de mezclado 3A es de área constante en sección transversal, pero el área en sección transversal puede variar a lo largo de la longitud de la cámara de mezclado con diferentes grados de reducción o expansión, esto es, la cámara de mezclado puede acampanarse con diferentes ángulos de convergencia-divergencia en diferentes puntos a lo largo de su longitud. La cámara de mezclado puede acampanarse desde la posición de la boquilla de transporte 16, y el cociente de acampanado se puede seleccionar de tal modo que la velocidad y trayectoria del flujo multifase se mantenga en su posición óptima o deseada.

La cámara de mezclado 3A es de longitud variable con el fin de proporcionar control sobre la niebla que emerge del generador de niebla 1, esto es, tamaño de gota, densidad/distribución de gotas, intervalo de proyección y ángulo del cono de pulverización. La longitud de la cámara de mezclado se elige por lo tanto para proporcionar el rendimiento óptimo con relación a la transferencia de momento y para potenciar la turbulencia. En algunas realizaciones, la longitud puede ser ajustable in situ, en lugar de estar prediseñada, con el fin de proporcionar una medida de versatilidad.

La geometría de la cámara de mezclado está determinada por el rendimiento de salida de niebla deseado y proyectado, y en correspondencia con las condiciones del vapor diseñado y la geometría de boquilla. A este respecto, se apreciará que existe un efecto combinatorio entre las diversas características geométricas y su efecto sobre el rendimiento, a saber, tamaño de gota, densidad de gotas, ángulo del cono de pulverización de niebla y distancia proyectada.

La entrada 4 está formada en un extremo frontal de una protuberancia 6, que se extiende en el interior de alojamiento 2 y que define por fuera del mismo una cámara o recinto de sobrepresión 8 para la introducción de un fluido de transporte en el interior de la cámara de mezclado 3A, estando dotado el recinto de sobrepresión 8 con un puerto de alimentación de fluido de transporte 10. La protuberancia 6 define internamente parte del pasaje 3.

El fluido de transporte es vapor, pero puede ser cualquier fluido compresible, tal como un gas o vapor, o puede ser una mezcla de fluidos compresibles. Se prevé que para permitir un encendido rápido del generador de niebla 1, el fluido de transporte puede ser inicialmente aire. Mientras tanto, se puede utilizar un generador de vapor rápido u otros medios para generar vapor. Una vez que se forma el vapor, se puede cambiar de suministro de aire a suministro de vapor. Se prevé asimismo que el aire u otro fluido compresible y/o fluente se pueda utilizar para regular la temperatura del fluido de transporte, que a su vez se puede utilizar para controlar las características del penacho, esto es, el tamaño de gota, distribución de gotas, ángulo del cono de pulverización y proyección del penacho.

Un extremo distal 12 de la protuberancia 6 lejos de la entrada 4 está acampanado sobre su superficie externa 14 relativamente, y define una boquilla de transporte anular 16 entre él y la correspondiente pieza acampanada 18 de la pared interna del alojamiento 2, estando la boquilla 16 en comunicación fluida con el recinto de sobrepresión 8.

La boquilla de transporte 16 está conformada así (con una porción convergente- divergente) para proporcionar en uso un flujo supersónico del fluido de transporte en la cámara de mezclado 3A. Para una condición de vapor dada, esto es, sequedad (calidad), presión, velocidad y temperatura, la boquilla de transporte 16 está configurada preferiblemente para proporcionar el chorro de vapor con la mayor velocidad, la menor caída de presión y la mayor entalpía entre el recinto de sobrepresión y la salida de la boquilla. Sin embargo, se prevé que el flujo de fluido de transporte al interior de la cámara pueda ser alternativamente subsónico en algunas aplicaciones debido a requerimientos de proceso o aplicación, o a requerimientos de propiedades de fluido de transporte y/o fluido de trabajo. Por ejemplo, el chorro emitido por un flujo subsónico puede ser más fácil de desviar en comparación con un chorro supersónico. Por consiguiente, podría ser adaptada una boquilla de transporte con deflectores para proporcionar un ángulo del cono más ancho que en las condiciones de flujo supersónico. Sin embargo, aunque el flujo subsónico puede proporcionar un ángulo del cono de pulverización más ancho, existe un compromiso con un aumento en el tamaño de gota de la niebla; aunque en algunas aplicaciones esto puede ser aceptable.

Así pues, la boquilla de transporte 16 corresponde con la forma del pasaje 3, por ejemplo, un pasaje circular estaría dotado ventajosamente con una boquilla de transporte anular que circunscriba el mencionado pasaje.

Se anticipa que la boquilla de transporte 16 puede ser una boquilla de punto único que se localiza en algún punto alrededor de la circunferencia del pasaje para introducir fluido de transporte en la cámara de mezclado. Sin embargo, una configuración anular será más efectiva en comparación con una boquilla de punto único.

El término "anular" como se utiliza aquí se pretende que abarque cualquier configuración de boquilla o boquillas que circunscriba el pasaje 3 del generador de niebla 1, y abarca formas de boquilla circular, irregular, poligonal, elíptica y rectilínea.

En el caso de un pasaje rectilíneo, que pueda tener un cociente de altura a anchura grande, se proporcionarían boquillas de transporte al menos sobre cada pared transversal, pero no necesariamente sobre las paredes laterales, aunque pueda haber una circunscripción completa del pasaje por las boquillas independientemente de la forma. Por ejemplo, el generador de niebla 1 podría estar fabricado para ajustarse a una puerta de buzón estándar para permitir a los bomberos que acometan un fuego doméstico fácilmente, sin necesidad de entrar en el edificio. El escalado de tamaño es importante en términos de capacidad para acomodar fácilmente diferentes capacidades de diseño a diferencia del equipo convencional.

La boquilla de transporte 16 tiene un cociente de área, definido como el área de salida respecto al área de garganta, en el intervalo de 1,75 a 15, con un ángulo incluido (\alpha) sustancialmente igual o inferior a 6º para flujo supersónico, y sustancialmente igual o inferior a 12º para flujo subsónico; aunque el ángulo incluido (\alpha) puede ser superior. La orientación angular de la boquilla de transporte 16 es \beta = 0 a 30º con relación al flujo de contorno del fluido en el conducto a la salida de la boquilla. Sin embargo, el ángulo \beta puede ser superior.

La boquilla de transporte 16 puede tener una sección transversal irregular, dependiendo de la aplicación del generador de niebla 1. Por ejemplo, puede haber una boquilla circular exterior que tenga una boquilla interior elipsoidal o elíptica, pudiéndose configurar ambas para proporcionar patrones de flujo particulares, tales como un remolino, en la cámara de mezclado para aumentar la intensidad del efecto cizalla y la turbulencia.

En funcionamiento, la entrada 4 está conectada a una fuente de fluido de trabajo que va a ser atomizado, el cual se introduce dentro de la entrada 4 y pasaje 3. El puerto de alimentación 10 está conectado a una fuente de fluido de transporte.

Para aplicaciones de lucha contra incendios, el fluido de trabajo es típicamente agua, aunque puede ser cualquier fluido fluente o mezcla de fluidos fluentes que requieran ser dispersados en una niebla, por ejemplo, se puede utilizar en lugar de agua cualquier líquido no inflamable o fluido fluente (gas inerte) que absorba calor cuando se vaporice.

La boquilla de transporte 16 está angulada convenientemente hacia el fluido de trabajo en la cámara de mezclado para ocasionar la penetración del fluido de trabajo. La orientación angular de la boquilla de transporte 16 se selecciona para un rendimiento óptimo para potenciar la turbulencia que es dependiente, entre otros factores, de la orientación de la boquilla y de la geometría interna de la cámara de mezclado, para conseguir que salga por la salida 5 un penacho de niebla deseado. Además, la creación de turbulencias, gobernada entre otros por la orientación angular de la boquilla de transporte 16, es importante para alcanzar un rendimiento óptimo por dispersión del fluido de trabajo, con el fin de aumentar la aceleración por transferencia de momento y transferencia de masa.

Dicho simplemente, cuanta más turbulencia se genere, menor es el tamaño de gota alcanzable.

El fluido de transporte, vapor, se introduce en el puerto de alimentación 10, donde el vapor fluye al interior del recinto de sobrepresión 8, y hacia el exterior a través de la boquilla de transporte 16, como un chorro de vapor de alta velocidad.

El chorro de vapor de alta velocidad emitido por la boquilla de transporte 16 impacta con el agua con elevadas fuerzas de cizalla, atomizando así el agua y fragmentándola en finas gotas y produciendo un estado de dos fases bien mezcladas, constituido por la fase líquida del agua y el vapor. En este ejemplo, el mecanismo de transferencia de energía de transferencia de momento y masa ocasiona la inducción de agua a través de la cámara de mezclado 3A y hacia el exterior de la salida 5. Generalmente sólo tendrá lugar transferencia de masa para fluidos de transporte calientes, tales como vapor.

En términos simples, el fluido de transporte divide en lonchas el fluido de trabajo. Como ya se mencionó, cuanta más turbulencia, menor será el tamaño de las gotas formadas.

El aparato y el procedimiento tienen un mecanismo de ruptura primaria y un mecanismo de ruptura secundaria para atomizar el fluido de trabajo. El mecanismo primario es la elevada cizalla entre el vapor y el agua, que es una función de las elevadas velocidades relativas entre los dos fluidos, resultando en la formación de pequeñas ondas sobre la superficie de contorno de la superficie de agua, formando finalmente ligamentos que son arrancados.

El segundo mecanismo de ruptura involucra dos aspectos. El primero es una ruptura de cizalla adicional, que es una función de cualquier velocidad de deslizamiento remanente entre el agua y el vapor. Sin embargo, esto se reduce a medida que los ligamentos/gotas de agua se aceleran hasta la velocidad del vapor. El segundo aspecto es una ruptura turbulenta de las gotas de agua provocada por la turbulencia del vapor. La ruptura por turbulencia es una función de las velocidades de salida de la boquilla de transporte, turbulencias locales, orientación de la boquilla (esto afecta al modo en el que la niebla interactúa consigo misma), y la tensión superficial del agua (que se ve afectada por la temperatura).

El mecanismo de ruptura primaria del fluido de trabajo puede ser potenciado creando inestabilidades iniciales en el flujo de fluido de trabajo. Inestabilidades creadas deliberadamente en la capa de interacción fluido de transporte/fluido de trabajo incentivan la disipación turbulenta de la superficie de fluido dando como resultado la dispersión del fluido de trabajo en una región líquido-ligamento, seguida de una región ligamento-gotas en la que los ligamentos y las gotas están todavía sometidos a desintegración debido a características aerodinámicas.

La interacción entre el fluido de transporte y el fluido de trabajo, que conduce a la atomización del fluido de trabajo, se ve potenciada por la inestabilidad de flujo. La inestabilidad potencia el arrancado de gotas de la superficie de contacto del flujo de fluido de trabajo. Una capa de disipación turbulenta entre los fluidos de transporte y trabajo es incentivada tanto por fluido como mecánicamente (geométricamente), asegurando una rápida disipación de
fluido.

Las paredes internas del pasaje de flujo inmediatamente aguas arriba de la salida de la boquilla de transporte 16 pueden estar contorneadas para proporcionar diferentes grados de turbulencia al fluido de trabajo antes de su interacción con el fluido de transporte emitido por la boquilla o por cada una de ellas.

La figura 2 muestra las paredes internas del pasaje 3 dotado de una pared interna contorneada en la región 19, inmediatamente aguas arriba de la salida de la boquilla de transporte 16 está dotada de una pared acampanada 130 para proporcionar un perfil divergente que conduce hasta la salida de la boquilla de transporte 16. La geometría de pared divergente proporciona una desaceleración del flujo localizado, que proporciona una rotura del flujo de la capa de contorno, además de un gradiente de presión adverso, que a su vez conduce a la generación y propagación de turbulencias en esta parte del flujo de fluido de trabajo.

La figura 3 muestra una realización alternativa, que muestra la pared interna 19 del pasaje de flujo 3 inmediatamente aguas arriba de la boquilla de transporte 16 dotada de una pared divergente 130 sobre la superficie del orificio que conduce hasta la salida de la boquilla de transporte 16, aunque el acampanado está precedido con un escalón 132. Durante su uso, el escalón da como resultado un incremento súbito en el diámetro del orificio antes de la sección acampanada. El escalón "dispara" el flujo, lo que conduce a remolinos y flujo turbulento en el fluido de trabajo dentro de la sección divergente, inmediatamente anterior a su interacción con el vapor emitido por la boquilla de transporte 16. Estos remolinos potencian las inestabilidades de onda iniciales, lo que conduce a la formación de ligamentos y a la dispersión de fluido rápida.

La sección divergente acampanada 130 podría estar acampanada sobre un intervalo de ángulos, y puede ser paralela a las paredes del orificio. Se prevé incluso que la sección acampanada 130 pueda estar acampanada para proporcionar una geometría convergente, reduciéndose el acampanado a un diámetro en su intersección con la boquilla de transporte 16 que es preferiblemente no inferior al diámetro del orificio.

La realización mostrada en la figura 3 se ilustra con el escalón inicial 132 angulado a 90º con el eje del orificio 3. Como alternativa a esta configuración, el ángulo del escalón 132 puede mostrar un ángulo más superficial o mayor, adecuado para proporcionar un "disparo" al flujo. De nuevo, la sección divergente 130 podría estar acampanada en ángulos diferentes y puede incluso ser paralela a las paredes del orificio 3. Alternativamente, la sección acampanada 130 puede estar acampanada para proporcionar una geometría convergente, con el acampanado reducido a un diámetro en su intersección con la boquilla de transporte 16 que es preferiblemente no inferior al diámetro del orificio.

Las figuras 4 a 7 ilustran ejemplos de perfiles contorneados alternativos 134, 136, 138, 140. Todos éstos pretenden crear turbulencias en el flujo de fluido de trabajo inmediatamente antes de la interacción con el fluido de transporte emitido por la boquilla de transporte 16.

Aunque las figuras 2 a 7 ilustran diversas combinaciones de surcos y secciones acampanadas, se prevé que pueda ser empleada cualquier combinación de estas características, o cualquier otra forma de surcos en sección transversal.

De modo similar, las boquillas de transporte, trabajo y suplementarias, y la cámara de mezclado, pueden estar adaptadas con tales contornos para potenciar la turbulencia.

La longitud de la cámara de mezclado 3A puede ser utilizada como un parámetro para potenciar la turbulencia, y por tanto, disminuir el tamaño de gota, lo que conduce a una velocidad de enfriamiento aumentada.

Las propiedades o parámetros del fluido de trabajo y fluido de transporte, por ejemplo, caudal, velocidad, calidad, presión y temperatura, pueden estar reguladas o controladas o manipuladas para otorgar la intensidad de cizalla requerida y, por lo tanto, la formación de gotas requerida. Las propiedades de los fluidos de trabajo y transporte son controlables por cualquier medio externo, tales como unos medios de regulación de presión, y/o por la orientación angular (ángulo de salida) y la geometría interna de la boquilla 16.

La calidad de los fluidos de entrada y trabajo se refiere a su pureza, viscosidad, densidad, y la presencia/ausencia de contaminantes.

El mecanismo primario descansa en la transferencia de momento entre el fluido de transporte y el fluido de trabajo, que proporciona la cizalla del fluido de trabajo sobre una base continua por dispersión de cizalla y/o disociación, además de proporcionar la fuerza de accionamiento para propulsar la niebla generada hacia el exterior de la salida. Sin embargo, cuando el fluido de transporte es un gas compresible caliente, por ejemplo vapor, esto es, el fluido de transporte está a una temperatura más alta que el fluido de trabajo, se cree que este mecanismo está potenciado adicionalmente con un grado de transferencia de masa entre el fluido de transporte y el fluido de trabajo también. De nuevo, cuando el fluido de transporte está más caliente que el fluido de trabajo, la transferencia de calor entre los fluidos y el aumento resultante en la temperatura del fluido de trabajo colabora adicionalmente en la disociación del líquido en gotas más pequeñas, al reducir la viscosidad y tensión superficial del líquido.

La intensidad del mecanismo de cizalla, y por lo tanto el tamaño de las gotas creadas, y la fuerza propulsora de la niebla, son controlables mediante la manipulación de los diversos parámetros que prevalecen en el generador de niebla 1 cuando está en funcionamiento. Por consiguiente, el caudal, presión, velocidad, temperatura y calidad, por ejemplo en el caso del vapor la sequedad, del fluido de transporte pueden ser regulados para otorgar una intensidad de cizalla requerida, que a su vez conduce a que la niebla que emerge de la salida tenga una distribución de gotas sustancialmente uniforme, de la cual una porción sustancial tiene un tamaño inferior a 20 \mum.

De modo similar, el caudal, presión, velocidad, calidad y temperatura del fluido de trabajo, que o bien es arrastrado al interior del generador de niebla por el propio generador de niebla (debido a choques y a la transferencia de momento entre los fluidos de transporte y trabajo), o por medios externos, pueden ser regulados para otorgar la intensidad de cizalla requerida y el tamaño de gota deseado.

Al llevar a cabo el procedimiento, la creación e intensidad del flujo de gotas dispersado están causados por la interacción entre el diseño de la boquilla de transporte 16 con los ajustes de las condiciones paramétricas deseadas, por ejemplo, en el caso de vapor como el fluido de transporte, la presión, sequedad o calidad de vapor, la velocidad, la temperatura y el caudal, para conseguir el rendimiento requerido de la boquilla de transporte, esto es, la generación de una niebla que comprende una distribución de gotas sustancialmente uniforme, una porción sustancial de la cual tiene un tamaño inferior a 20 \mum.

El rendimiento puede ser complementado con la elección de materiales en los cuales se construye. Aunque los materiales elegidos tienen que ser adecuados para la temperatura, presión de vapor y fluido de trabajo, no existen otras restricciones sobre la elección. Por ejemplo, podrían ser usados compuestos de alta temperatura. Por ejemplo podrían ser usados compuestos de alta temperatura, acero inoxidable, o aluminio.

Las boquillas pueden tener ventajosamente un recubrimiento superficial. Esto ayudará a reducir el desgaste de las boquillas y a evitar la acumulación de aglomerados/depósitos sobre las mismas, entre otras ventajas.

La boquilla de transporte 16 puede ser continua (anular), o puede ser discontinua en la forma de una pluralidad de aberturas, por ejemplo segmentos, dispuestos en un patrón circunscrito que puede ser circular. En cualquier caso la abertura puede estar dotada de aletas sustancialmente helicoidales o espirales, formadas con el fin de otorgar en la práctica un remolino al flujo de fluido transporte y del fluido de trabajo respectivamente.

Alternativamente se pueden inducir remolinos introduciendo el fluido de transporte/trabajo en el generador de niebla de tal modo que el flujo de fluido de transporte/trabajo induzca un movimiento de remolino hacia y desde la boquilla de transporte 16. Por ejemplo, en el caso de una boquilla de transporte anular, y con vapor como el fluido de transporte, el vapor puede ser introducido por medio de una entrada tangencial descentrada respecto al plano axial, induciendo por lo tanto un remolino en el recinto de sobrepresión antes de pasar a través de la boquilla de transporte. Como una alternativa adicional, la boquilla de transporte puede circunscribir el pasaje en forma de una hélice continua sustancialmente helicoidal o espiral sobre una longitud del pasaje, formándose la abertura de la boquilla en la pared del pasaje.

Se puede proporcionar una cubierta (no mostrada) aguas abajo de la salida 5 del pasaje 3 con el fin de controlar adicionalmente la niebla. La cubierta puede comprender un número de secciones separadas, dispuestas en la dirección radial, cada sección controlando y redirigiendo una porción de la niebla pulverizada que emerge de la salida 5 del generador de niebla 1.

Con referencia a la figura 8, el generador de niebla 1 se dispone centralmente dentro de una cubierta o carcasa 50. La carcasa 50 comprende una porción de entrada divergente 52, que tiene una abertura de entrada 54, una porción central 56 de sección transversal constante, que conduce a una porción de salida convergente 58, porción de salida 58 que tiene una abertura de salida 60. Aunque la figura 8 ilustra el uso del generador de niebla 1 de la figura 1 dispuesto centralmente dentro de la carcasa 50, se prevé que cualquiera de las realizaciones de la presente invención pueda ser utilizada igualmente en su lugar.

En uso, la abertura de entrada 54 y la abertura de salida 60 están en comunicación fluida con un cuerpo del fluido de trabajo bien dentro de ellas o conectado a un conducto.

En funcionamiento, el fluido de trabajo se extrae a través de la carcasa 50 (mediante choques y transferencias de momento), o es bombeado mediante medios externos, induciéndose flujo alrededor del alojamiento 2 y asimismo a través del pasaje 3 del generador de niebla 1.

La porción convergente 58 de la carcasa 50 proporciona unos medios para potenciar una transferencia de momento (succión) mediante mezclado entre el flujo que sale del generador de niebla 1 por la salida 5 y el fluido extraído través de la carcasa 50. La succión potenciada y el mezclado de la niebla con el fluido extraído través de la carcasa 50 se podría utilizar en aplicaciones tales como enfriamiento de gas, descontaminación, y depuración de gas.

Como alternativa a esta configuración específica mostrada en la figura 8, la porción de entrada 52 puede mostrar un ángulo superficial, o de hecho puede coincidir dimensionalmente con el orificio de la porción central 56. La porción de salida 58 puede tener formas variadas, que tienen un rendimiento de aceleración y de mezclado diferente sobre las características del penacho de niebla.

La figura 9 muestra una realización alternativa a las realizaciones anteriores, en la que el generador de niebla 1 incluye una boquilla de trabajo 34 para la introducción de fluido de trabajo (agua) al interior de la cámara de mezclado. A este respecto, se puede introducir un fluido de entrada, que puede ser cualquier fluido fluente, en el pasaje 3 a través de la entrada 4. Por ejemplo, el fluido de entrada puede ser aire.

Sin embargo, se anticipa que el fluido de trabajo puede ser introducido todavía en la cámara de mezclado a través de la entrada 4, en donde un segundo fluido de trabajo puede ser introducido en la cámara de mezclado a través de la boquilla de trabajo.

La boquilla de trabajo 34 está en comunicación fluida con un recinto de sobrepresión 32 y un puerto de alimentación de fluido de trabajo 30. La boquilla de trabajo 34 se sitúa aguas abajo de la boquilla de transporte 16, en la proximidad de la salida 5, aunque la boquilla del trabajo 34 se puede localizar aguas arriba de la boquilla de transporte, en la proximidad de la entrada 4. La boquilla de trabajo 34 es anular y circunscribe el pasaje 3.

La boquilla de trabajo 34 corresponde con la forma del pasaje 3 y/o la boquilla de transporte 16, y así pues, se podría proporcionar ventajosamente, por ejemplo, un pasaje circular con una boquilla de trabajo anular que circunscriba dicho pasaje.

Sin embargo, se apreciará que la boquilla de trabajo 34 no necesita ser anular, o de hecho, no necesita ser una boquilla. La segunda boquilla 34 tan sólo necesita ser una entrada que permita la introducción de un fluido de trabajo en la cámara de mezclado 3A.

En el caso de un pasaje rectilíneo, que puede tener un cociente anchura a altura grande, se proporcionarían boquillas de trabajo al menos sobre cada pared transversal, pero no necesariamente sobre las paredes laterales, aunque la invención contempla opcionalmente una circunscripción completa del pasaje mediante boquillas de trabajo, independientemente de la forma.

La boquilla de trabajo 34 se puede utilizar para introducir gases o líquidos u otros aditivos, que pueden ser, por ejemplo, sustancias de tratamiento del fluido de trabajo o pueden ser partículas en forma de polvo o purulentas para ser mezcladas con el fluido de trabajo. Por ejemplo, se puede introducir agua y un aditivo juntos por medio de una boquilla de trabajo (o de modo separado por medio de dos boquillas de trabajo). El fluido de trabajo y el aditivo son arrastrados al interior del generador de niebla por la baja presión creada dentro de la unidad (cámara de mezclado). Los fluidos o aditivos pueden estar asimismo presurizados por unos medios externos y bombeados al interior del generador de niebla si se requiere.

Para aplicaciones de lucha contra incendios, el fluido de trabajo es típicamente agua, aunque puede ser cualquier fluido fluente o mezcla de fluidos fluentes que requieran ser dispersados en una niebla, por ejemplo, se puede utilizar en lugar de agua cualquier líquido no inflamable o fluido fluente (gas inerte) que absorba calor cuando se vaporice, en lugar de, o además de agua, por medio de una segunda boquilla de trabajo.

La boquilla de trabajo 34 se puede situar lo más cerca posible a la superficie proyectada del fluido de transporte que se emite por la boquilla de transporte 16. En la práctica, y a este respecto, puede ser ventajoso una arista de separación entre la corriente de fluido de transporte y la corriente de fluido de trabajo emitidas por las vías respectivas, con el fin de alcanzar el grado necesario de interacción de dichos fluidos. La orientación angular de la boquilla de transporte 16 con respecto a la corriente de fluido de trabajo es importante.

La boquilla de transporte 16 está convenientemente angulada hacia la corriente de fluido de trabajo emitida por la segunda boquilla 34, ya que esto ocasiona la penetración del fluido de trabajo. La orientación angular de ambas boquillas se selecciona para un rendimiento óptimo para potenciar la turbulencia, que depende, entre otros factores, de la orientación de la boquilla y de la geometría interna de la cámara de mezclado, para alcanzar una formación de gotas deseada (esto es, tamaño, distribución, ángulo del cono de pulverización y proyección). Además, la creación de una turbulencia, gobernada entre otros por la orientación angular de las boquillas, es importante para alcanzar un rendimiento óptimo por dispersión del fluido de trabajo con el fin de aumentar la aceleración por transferencia de momento y transferencia de masa.

Dicho simplemente, cuanta más turbulencia se genere, menor es el tamaño de gota alcanzable.

Las figuras 10 a 12 muestran esquemas de diferentes configuraciones de las boquillas de transporte y trabajo, que proporcionan diferentes grados de turbulencia.

La figura 10 muestra una boquilla de transporte sobreexpandida. La boquilla de transporte se puede configurar para proporcionar un gradiente de presión de vapor particular a través de la misma. Un parámetro que puede ser cambiado/controlado es el grado de expansión del vapor a través de la boquilla. Diferentes presiones de salida de vapor proporcionan diferentes velocidades y temperaturas de salida de vapor, con un efecto subsiguiente sobre la formación de gotas de la niebla.

Con una boquilla sobreexpandida, el vapor que sale de la boquilla de transporte está sobreexpandido, de modo que su presión local es inferior a la presión atmosférica local. Por ejemplo, las presiones típicas son de 0,7 a 0,8 bares absolutos, con una temperatura de vapor subsiguiente de, aproximadamente, 85ºC.

Esto da como resultado la formación de choques B muy débiles y una posible onda de expansión C muy débil en el flujo. La ventaja de este montaje es que la velocidad de vapor es alta, por lo que hay una ruptura primaria y secundaria muy alta, que da como resultado gotas relativamente más pequeñas. Puede tener asimismo un funcionamiento más tranquilo que otros montajes de boquilla (como se discutirá), debido a la ausencia de choques fuertes.

No obstante, existe un compromiso ya que hay una reducción en la presión de succión creada dentro del generador de niebla, debido a la ausencia de choques de condensación. Sin embargo, esta característica sólo es deseada para arrastrar el fluido de proceso o trabajo a través del generador de niebla, en lugar de bombearlo al mismo.

La figura 11 muestra una boquilla de transporte subexpandida. Con boquillas subexpandidas, la presión de vapor de salida es superior que la presión atmosférica local, por ejemplo, puede ser de, aproximadamente, 1,2 bares absolutos a una temperatura de, aproximadamente, 115ºC. Esto da como resultado choques de expansión y condensación D locales. Puede existir un diferencial de temperatura superior entre el vapor y el agua, por lo que se generan choques de condensación locales. Esto da como resultado la generación de una presión de succión superior a través del generador de niebla para el arrastre del fluido de trabajo y del fluido de entrada.

No obstante, existe un compromiso ya que una boquilla subexpandida tiene una velocidad de vapor inferior, que da como resultado una ruptura primaria y secundaria menos eficiente, lo que conduce a tamaños de gota ligeramente más grandes.

La figura 12 muestra una boquilla de transporte enormemente sobreexpandida. Este montaje alternativo tiene una presión de salida típica de, aproximadamente, 0,2 bares absolutos. Sin embargo, la velocidad de salida puede ser muy alta, típicamente de, aproximadamente, 1500 m/s (aproximadamente Mach 3). Esta velocidad elevada da como resultado la generación de unos choques aerodinámicos E localizados muy fuertes (choque normal) en la salida de vapor. Este choque es tan fuerte que, teóricamente, aguas abajo del choque la presión aumenta hasta, aproximadamente, 1,2 bares absolutos, y sube hasta una temperatura de, aproximadamente, 120ºC. Esta temperatura superior puede ayudar a reducir la tensión superficial del agua, contribuyendo así a reducir el tamaño de gota. Esta temperatura resultante superior se puede utilizar en aplicaciones en las que se requiera tratamiento térmico del fluido de trabajo y/o entrada, tales como el tratamiento de bacterias.

Sin embargo, el compromiso con este montaje es que los choques fuertes reducen la velocidad del vapor, por lo que existe un efecto reducido sobre el mecanismo de ruptura de gotas por alta cizalla. Además, puede ser ruidoso.

La figura 13 muestra un esquema de la interacción de los flujos de trabajo y transporte, según se emiten por las respectivas boquillas. El pensamiento actual sugiere que el rendimiento óptimo se alcanza cuando la longitud de la cámara de mezclado está limitada al punto en el que el espesor creciente de la capa de contorno A entre el vapor y el agua toca la superficie interna del alojamiento 2. Mantener la cámara de mezclado a esa longitud permite asimismo arrastrar aire a la salida 5 desde la superficie exterior del generador de niebla, en donde el aire arrastrado aumenta la intensidad de mezclado y turbulencia y, por lo tanto, la formación de gotas. En otras palabras, la intensidad de la turbulencia permite la generación de gotas de fluido de trabajo más pequeñas, que tienen una velocidad de enfriamiento relativamente aumentada en comparación con tamaños de gota más grandes.

En funcionamiento, la entrada 4 está conectada a una fuente de fluido de entrada, que se introduce por la entrada 4 y el pasaje 3. El fluido de trabajo, agua, se introduce en un puerto de alimentación 30, en donde el agua fluye al interior del recinto de sobrepresión 32, y hacia el exterior a través de la boquilla de transporte 34. El fluido de transporte, vapor, se introduce en el puerto de alimentación 10, en donde el vapor fluye al interior del recinto de sobrepresión 8, y hacia el exterior a través de la boquilla de transporte 16 como un chorro de vapor de alta velocidad.

El chorro de vapor de alta velocidad emitido por la boquilla de transporte 16 impacta con la corriente de agua emitida por la boquilla 34 con fuerzas de cizalla elevadas, atomizando así el agua que se rompe en pequeñas gotas y que produce un estado trifásico bien mezclado constituido por la fase líquida del agua, el vapor y el aire. En este ejemplo, el mecanismo de transferencia de energía de transferencia de momento y masa ocasiona la inducción de agua a través de la cámara de mezclado 3A y hacia el exterior de la salida 5. Generalmente sólo tendrá lugar transferencia de masa para fluidos de transporte calientes, tales como vapor.

Al igual que con las anteriores realizaciones, los mecanismos de atomización involucrados son sustancialmente similares, e igualmente, las propiedades o parámetros de fluidos de entrada, transporte y trabajo pueden ser regulados o controlados o manipulados para otorgar la intensidad de cizalla requerida y, de aquí, una niebla que comprenda una distribución de gotas sustancialmente uniforme, una porción sustancial de las cuales tiene un tamaño inferior a 20 \mum.

Aunque las boquillas 16, 34 se muestran en la figura 9 como dirigidas hacia la salida 5, se prevé asimismo que la boquilla de trabajo 34 pueda ser dirigida/angulada hacia la entrada 4, lo que puede dar como resultado una mayor turbulencia. Asimismo, la boquilla de trabajo 34 puede disponerse en cualquier ángulo hasta 180º con relación a la boquilla de transporte, con el fin de producir mayor turbulencia en virtud de la mayor cizalla asociada con las velocidades de deslizamiento crecientes entre los fluidos de transporte y trabajo. Por ejemplo, la boquilla de trabajo puede estar dispuesta perpendicularmente a la boquilla de transporte.

En algunas realizaciones de la presente invención, se dispone una serie de boquillas de fluido y de transporte a lo largo del pasaje 3 y la geometría de las boquillas puede variar de una a otra dependiendo del efecto deseado. Por ejemplo, la orientación angular puede variar de una a otra. Las boquillas pueden tener geometrías diferentes para conseguir diferentes efectos, esto es, diferentes características de rendimiento, con condiciones de transporte paramétricas posiblemente diferentes. Por ejemplo, algunas boquillas pueden estar operadas con el propósito de mezclar inicialmente diferentes líquidos y gases, mientras que otras boquillas se utilizan simultáneamente para una ruptura de gotas adicional o direccionar el flujo. Cada boquilla puede tener una sección de la cámara de mezclado aguas abajo de la misma. En los casos en los que se proporcionan una serie de boquillas, el número de boquillas de transporte y de boquillas de fluido de trabajo es opcional.

La figura 14 muestra una realización de la presente invención sustancialmente similar al aparato mostrado en la figura 9, excepto en que el generador de niebla 1 está dotado de una sección divergente de la cámara de mezclado 3A, y la orientación angular (\beta) de las boquillas 16, 34 se ha ajustado y angulado para proporcionar la interacción entre el vapor (fluido de transporte) y el agua (fluido de trabajo) deseada, lo que ocasiona la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia.

Esta realización funciona de manera sustancialmente igual a las realizaciones previas, excepto en que esta realización proporciona un ángulo del cono de pulverización más difuso o ancho y, por lo tanto, una cobertura más amplia de descarga de niebla. Las paredes anguladas 36 de la cámara de mezclado 3A pueden estar anguladas en diferentes ángulos divergentes y convergentes para proporcionar diferentes ángulos del cono de pulverización y cobertura de descarga de niebla.

En referencia a continuación a la figura 15, que muestra una realización de la presente invención sustancialmente similar a la ilustrada la figura 14, excepto en que se proporcionan un puerto de alimentación de fluido de transporte 40 adicional y un recinto de sobrepresión 42 en el alojamiento 2, junto con una segunda boquilla de transporte 44 formada en una posición aguas abajo de la segunda boquilla 34 más próxima a la salida 5.

La segunda boquilla de transporte 44 se utiliza para introducir el fluido de transporte (vapor) en el interior de la cámara de mezclado 3A aguas abajo del fluido de trabajo (agua). La segunda boquilla de transporte se puede utilizar para introducir un segundo fluido de transporte.

En esta realización, las tres boquillas 16, 34, 44 se sitúan de modo coincidente entre sí, proporcionando así un montaje de boquillas coanulares.

Esta realización está dotada de una sección divergente de la cámara de mezclado 3A y las boquillas 16, 34, 44 están anguladas para proporcionar los ángulos de interacción deseados entre las dos corrientes de vapor y el agua, ocasionando así la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia. Este montaje ilustrado proporciona un ángulo del cono de pulverización más difuso o ancho y, por lo tanto, una cobertura más amplia de descarga de niebla. El ángulo de las paredes 36 de la cámara de mezclado 3A puede ser variado convergente-divergente para proporcionar diferentes ángulos del cono de pulverización.

En funcionamiento, dos corrientes de vapor de alta velocidad salen de sus respectivas boquillas 16, 44 y emparedan la corriente de agua emitida por la segunda boquilla 34. Esta realización potencia tanto la formación de gotas al provocar una doble acción de cizalla como proporciona asimismo una separación o amortiguación entre el agua y las paredes 36 de la cámara de mezclado 3A, previniendo así que se pierdan pequeñas gotas de agua por coalescencia sobre las paredes anguladas 36 de la cámara de mezclado 3A antes de abandonar el generador de niebla 1 a través de la salida 5. En realizaciones alternativas no mostradas, la sección de la cámara de mezclado 3A de las figuras 15 y 16 puede ser convergente. Esto proporcionará una velocidad de salida mayor para la descarga de niebla y, por lo tanto, un mayor intervalo de proyección.

En una realización adicional del aparato, como se muestra en la figura 16, no existe un pasaje directo 3, como en las realizaciones anteriores. Así pues, no existen requerimientos para la introducción del fluido de entrada.

En esta realización, el aparato para generar una niebla (generador de niebla 1) comprende un conducto o alojamiento 2, que proporciona una cámara de mezclado 9, una entrada de fluido de transporte 10, una entrada de fluido de trabajo 30 y una salida 5.

La entrada de fluido de transporte 10 tiene una cámara anular o recinto de sobrepresión 8 dispuesto en el alojamiento 2, la entrada 10 tiene asimismo una boquilla de transporte anular 16 para introducir un fluido de transporte en la cámara de mezclado 9.

Una protuberancia 6 se prolonga en el alojamiento 2 y define un recinto de sobrepresión 8 para la introducción del fluido de transporte en la cámara de mezclado 9 a través de la boquilla de transporte 16.

Un extremo distal 12 de la protuberancia 6 lejos de la entrada 4 está acampanado sobre su superficie externa 14 relativamente, y define una boquilla de transporte anular 16 entre él y la correspondiente pieza acampanada 18 de la pared interna del alojamiento 2.

La entrada del fluido de trabajo 30 tiene un recinto de sobrepresión 32 dispuesto en el alojamiento 2, la entrada de fluido de trabajo 30 tiene asimismo una boquilla de trabajo 34 formada en una posición que coincide con aquélla de la boquilla de transporte 16.

La boquilla de transporte 16 y la boquilla de trabajo 34 son similares sustancialmente a las de realizaciones anteriores.

En funcionamiento, la entrada de fluido de trabajo 30 se conecta a una fuente de fluido de trabajo, agua. La entrada de fluido de transporte 10 se conecta a una fuente de fluido de transporte, vapor. La introducción del vapor en la entrada 10 a través del recinto de sobrepresión 8 provoca un chorro de vapor emitido a través de la boquilla de transporte 16. Las características o propiedades paramétricas del vapor, por ejemplo presión, temperatura, sequedad, etc., se seleccionan mientras que, en uso, el vapor es emitido por la boquilla de transporte 16 a velocidades supersónicas en una región de mezclado de la cámara, descrita anteriormente como la cámara de mezclado 9. El chorro de vapor emitido por la boquilla de transporte 16 impacta con el fluido de trabajo emitido por la segunda boquilla 34 con fuerzas de cizalla elevadas, atomizando así el agua en gotas y ocasionando la introducción del agua nebulizada resultante a través de la cámara de mezclado 9 hacia la salida 5.

Las características paramétricas, esto es, las geometrías internas de las boquillas 16, 34 y su orientación angular, la sección trasversal (y longitud) de la cámara de mezclado, y las propiedades de los fluidos de trabajo y transporte se modulan/manipulan para descargar una niebla con una distribución de gotas sustancialmente uniforme, que tiene una porción sustancial de las gotas de un tamaño inferior a 20 \mum.

La figura 17 muestra una realización adicional similar a la ilustrada en la figura 16, excepto en que la protuberancia 6 incorpora una boquilla suplementaria 22, axial con el eje longitudinal del alojamiento 2 y que está en comunicación fluida con la cámara de mezclado 9. Una entrada 4 se forma en un extremo frontal de la protuberancia 6 (distal de la salida 5) que se prolonga en el alojamiento 2, incorporando interiormente al mismo un recinto de sobrepresión 7 para la introducción del fluido de transporte, vapor. El recinto de sobrepresión 7 está en comunicación fluida con el recinto de sobrepresión 8 través de uno o más canales 11.

Un extremo distal 12 de la protuberancia 6 alejado de la entrada 4 está acampanado en su superficie interna 20 y define una boquilla suplementaria 22 alineada paralelamente al eje, boquilla suplementaria 22 que está en comunicación fluida con el recinto de sobrepresión 7.

La boquilla suplementaria 22 está conformada para, en uso, dar un flujo supersónico del fluido de transporte al interior de la cámara de mezclado 9. Para una condición de vapor dada, esto es, sequedad (calidad), presión y temperatura, la boquilla 22 está configurada preferiblemente para proporcionar el chorro de vapor con la mayor velocidad, la menor caída de presión y la mayor entalpía entre el recinto de sobrepresión y la salida de la boquilla. Sin embargo, se prevé que el flujo de fluido de transporte al interior de la cámara pueda ser alternativamente subsónico, como se describió anteriormente.

La boquilla suplementaria 22 tiene un cociente de área en el intervalo de 1,75 a 15, con un ángulo incluido (\alpha) inferior a 6º para flujo supersónico, y de 12º para flujo subsónico; aunque el ángulo incluido (\alpha) puede ser superior.

Se apreciará que la boquilla suplementaria 22 está angulada para proporcionar la interacción deseada entre los fluidos de transporte y trabajo, lo que ocasiona la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para aumentar la intensidad de cizalla adecuada para el tamaño de gota requerido. La boquilla suplementaria 22, como se muestra en la figura 17, puede estar situada descentrada y/o puede estar inclinada.

En funcionamiento, la entrada de fluido de trabajo 30 está conectada a una fuente del fluido de trabajo que se va a dispersar, agua. La entrada de fluido de transporte 4 está conectada a una fuente de fluido de transporte, vapor. La introducción de vapor en la entrada 4, a través de los recintos de sobrepresión 7, 8 provoca la emisión de un chorro de vapor a través de la boquilla de transporte 16 y la boquilla suplementaria 22. Las características o propiedades paramétricas del vapor se seleccionan mientras, en uso, el vapor emerge de las boquillas a velocidades supersónicas al interior de la cámara de mezclado 9. El chorro de vapor emitido por las boquillas 16, 22 impacta con el fluido de trabajo emitido por la boquilla de trabajo 34 con fuerzas de cizalla elevadas, atomizando así el agua en gotas y ocasionando la introducción del agua nebulizada resultante a través de la cámara de mezclado 9 hacia la salida 5.

Alternativamente, la boquilla suplementaria puede estar conectada a una fuente de un segundo fluido de transporte.

Las características paramétricas, esto es, las geometrías internas de las boquillas 16, 34 y su orientación angular, la sección transversal (y longitud) de la cámara de mezclado, y las propiedades de los fluidos de trabajo y transporte se modulan/manipulan para descargar una niebla con una distribución de gotas sustancialmente uniforme, que tiene una porción sustancial de las gotas de un tamaño inferior a 20 \mum.

Se apreciará que la boquilla suplementaria 22 aumentará la ruptura turbulenta, y asimismo influirá en la forma del penacho de niebla emergente.

La boquilla suplementaria 22 puede ser incorporada en cualquier realización de la presente invención.

La figura 18 muestra una realización sustancialmente similar a la ilustrada en la figura 17, excepto en que se proporciona una entrada de fluido de transporte 40 y un recinto de sobrepresión 42 adicionales en el alojamiento 2, junto con una segunda boquilla de transporte 44 formada en una posición que coincide con la de la boquilla de trabajo 34, proporcionando así un montaje de boquillas co-anulares.

La tercera boquilla 34 es sustancialmente similar a la boquilla de transporte 16, excepto por la orientación angular.

Las boquillas de transporte 16, 44, la boquilla suplementaria 22 y la boquilla de trabajo 34 están anguladas para proporcionar los ángulos de interacción entre vapor y agua deseados, y una transferencia de energía por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia.

En funcionamiento, el chorro de vapor de alta velocidad emitido por las boquillas 16, 22, 44 impacta con el agua con elevadas fuerzas de cizalla, fragmentando así el agua en finas gotas y produciendo un estado de dos fases bien mezcladas, constituido por la fase líquida del agua y el vapor. Esto aumenta tanto la formación de gotas, al proporcionar una acción de cizalla doble, como proporciona asimismo una separación o amortiguación entre el agua y las paredes 36 de la cámara de mezclado 9. Esto evita que se pierdan pequeñas gotas de agua por coalescencia sobre las paredes anguladas 36 de la cámara de mezclado 9 antes de abandonar el generador de niebla 1 a través de la salida 5. Además, las boquillas 16, 22, 44 están anguladas y conformadas para proporcionar la formación de gotas deseada. En este ejemplo, el mecanismo de transferencia de energía de transferencia de momento y masa ocasiona la proyección de la niebla pulverizada a través de la cámara de mezclado 9 y hacia el exterior de la salida 5.

La figura 19 muestra una realización de la presente invención sustancialmente similar al aparato ilustrado en la figura 17, excepto en que éste está dotado de una cámara de mezclado divergente 9 y una entrada de fluido de transporte 10 radial en lugar de la entrada 4 paralela al eje, mostrada en la figura 17. Sin embargo, se puede utilizar cualquiera de las entradas.

La boquilla de transporte 16, la boquilla suplementaria 22 y la boquilla de trabajo 34 están anguladas para proporcionar los ángulos de interacción entre los fluidos de transporte y de trabajo deseados, lo que ocasiona la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia.

El montaje ilustrado proporciona un ángulo del cono de pulverización más difuso o ancho y, por lo tanto, una cobertura más amplia de descarga de niebla. El ángulo de las paredes internas 36 de la cámara de mezclado 9 en relación a una línea central longitudinal del generador de niebla 1, y los ángulos de las boquillas 16, 22, 34 con relación a las paredes 36, pueden ser variados para proporcionar diferentes tamaños de gota, distribuciones de gotas, ángulos del cono de pulverización e intervalos de proyección. En una realización alternativa, no mostrada, la cámara de mezclado 9 puede ser convergente. Esto proporcionará un penacho de niebla concentrado estrecho y puede proporcionar una velocidad axial del penacho mayor y, por lo tanto, un mayor intervalo de proyección.

La figura 20 muestra una realización adicional de la presente invención, similar sustancialmente a la realización ilustrada en la figura 19, excepto en que se proporciona una entrada de fluido de transporte 40 y un recinto de sobrepresión 42 adicionales en el alojamiento 2, junto con una segunda boquilla de transporte 44 formada en una posición que coincide con la de la boquilla de trabajo 34, proporcionando así un montaje de boquillas co-anulares.

Esta realización está dotada de una sección de cámara de mezclado 9 divergente y las boquillas 16, 22, 34, 44 están anguladas asimismo para proporcionar los ángulos de interacción entre los fluidos de transporte y de trabajo deseados, lo que ocasiona la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia.

El montaje ilustrado proporciona un ángulo del cono de pulverización más difuso o ancho y, por lo tanto, una cobertura más amplia de niebla. El ángulo de las paredes internas 36 de la cámara de mezclado 9 en relación a una línea central longitudinal del generador de niebla 1, y los ángulos de las boquillas 16, 22, 34, 44 con relación a las paredes 36, pueden ser variados para proporcionar diferentes tamaños de gota, distribuciones de gotas, ángulos del cono de pulverización e intervalos de proyección. En una realización alternativa, no mostrada, la cámara de mezclado 9 puede ser convergente. Esto proporcionará un penacho de niebla concentrado estrecho y puede proporcionar una velocidad axial del penacho mayor y, por lo tanto, un mayor intervalo de proyección.

En funcionamiento, las corrientes de vapor de alta velocidad que salen de las boquillas 16, 22, 44 respectivas emparedan la corriente de agua que sale de la boquilla de fluido 34. Esto potencia tanto la formación de gotas al provocar una doble acción de cizalla como proporciona asimismo una separación o amortiguación de fluido entre el agua y las paredes 36 de la cámara de mezclado 9. Esto evita que se pierdan pequeñas gotas de agua por coalescencia sobre las paredes anguladas 36 de la cámara de mezclado 9 antes de abandonar el generador de niebla 1 a través de la salida 5.

En referencia a continuación a la figura 21, que muestra una realización adicional de un aparato para generar una niebla (generador de niebla 1) de acuerdo con la presente invención, que comprende un conducto o alojamiento 2, una entrada de fluido de transporte 4 y un recinto de sobrepresión 7 dispuesto en el alojamiento 2 para la introducción del fluido de transporte, vapor, al interior de una cámara de mezclado 9. El generador de niebla 1 comprende asimismo una protuberancia 38 en el extremo del recinto de sobrepresión 7 que está acampanada sobre su superficie externa 40 relativamente y define una boquilla de transporte anular 16 entre ésta y una parte 18 acampanada de modo correspondiente de la pared interna del alojamiento 2, estando la boquilla 16 en comunicación fluida con el recinto de sobrepresión 7.

El generador de niebla 1 incluye una entrada de fluido de trabajo 30 y un recinto de sobrepresión 32 dispuesto en el alojamiento 2, junto con una boquilla de trabajo 34 formada en una posición que coincide con la de la boquilla de transporte 16.

Esta realización está dotada de una sección de cámara de mezclado 9 divergente y la boquilla de transporte 16 y la boquilla de trabajo 34 están anguladas asimismo para proporcionar los ángulos de interacción entre los fluidos de transporte y de trabajo deseados, lo que ocasiona la transferencia de energía óptima por transferencia de momento y masa para potenciar la turbulencia. El montaje ilustrado proporciona un ángulo del cono de pulverización más difuso o ancho y, por lo tanto, una cobertura más amplia de penacho. El ángulo de las paredes internas 36 de la cámara de mezclado 9 en relación a una línea central longitudinal del generador de niebla 1, y los ángulos de las boquillas 16, 34, con relación a las paredes 36, pueden ser variados para proporcionar diferentes tamaños de gota, distribuciones de gotas, ángulos del cono de pulverización e intervalos de proyección. En una realización alternativa, no mostrada, la cámara de mezclado 9 puede ser convergente. Esto proporcionará un penacho concentrado estrecho y puede proporcionar una velocidad axial del penacho mayor y, por lo tanto, un mayor intervalo de proyección.

La figura 22 muestra una realización adicional de la presente invención similar sustancialmente a la ilustrada en la figura 21, excepto en que la protuberancia 38 incorpora una boquilla suplementaria 22 alineada paralelamente al eje, boquilla suplementaria 22 que está en comunicación fluida con el recinto de sobrepresión 7.

La boquilla suplementaria 22 es sustancialmente similar a las boquillas suplementarias anteriores.

En funcionamiento, la entrada de fluido de trabajo 30 está conectada a una fuente de fluido de trabajo, agua. La entrada 4 está conectada a una fuente de fluido de transporte, vapor. La introducción del vapor en la entrada 4, a través del recinto de sobrepresión 7 provoca chorros de vapor que emergen a través de las boquillas de transporte 16, 22. Las características o propiedades paramétricas del vapor, por ejemplo presión, temperatura, sequedad, etc., se seleccionan mientras que, en uso, el vapor es emitido por las boquillas 16, 22 a velocidades supersónicas en la cámara de mezclado 9. El chorro de vapor emitido por la boquilla 16 impacta con el fluido de trabajo emitido por la boquilla de trabajo 34 con fuerzas de cizalla elevadas, atomizando así el agua en gotas y ocasionando la inducción del agua nebulizada resultante a través de la cámara de mezclado 9 hacia la salida 5. El ángulo de las paredes 36 de la cámara de mezclado 9 en relación a la línea central longitudinal del generador de niebla 1, y los ángulos de las boquillas 16, 22, 34 en relación a las paredes 36, pueden ser variados para proporcionar diferentes tamaños de gota, ángulos del cono de pulverización e intervalos de proyección.

La figura 23 es un gráfico que muestra la distribución de diámetros de gota conseguida [A] por porcentaje de volumen en una prueba de un aparato de acuerdo con la presente invención, junto con el porcentaje de distribución acumulada asociado [B]. La medición fue tomada a una distancia de 10 m de la salida del aparato, y a un ángulo de 5º fuera de la línea central longitudinal del aparato. El caudal total combinado de agua y vapor fue de 25,6 kg/min.

Los diámetros de gota conseguidos [A] muestran una porción sustancial de las gotas (distribución acumulada [B] en exceso del 95%) de un tamaño inferior a 10 \mum. Los diámetros de gota conseguidos [A] tienen asimismo una distribución uniforme estrecha de entre 4 y 6 \mum. Esto es una ventaja particular de la presente invención, ya que se puede conseguir una distribución de gotas sustancialmente uniforme con una porción sustancial de gotas de un tamaño inferior a 20 \mum. Asimismo, tales gotas tienen un momento suficiente para proyectarse a una distancia suficiente y, asimismo, para penetrar en el calor de un fuego.

En pruebas, el aparato de acuerdo con la presente invención fue configurado para dar los siguientes datos técnicos: salida de niebla = 25 kg/min, tamaño de gota = Dv0, 9 <10 \mum, proyección = 20 m, velocidad de salida = 12 m/s, temperatura de salida a 2 m = una temperatura ambiente de 15ºC, requerimientos de vapor = 8 kg/min, agua/químicos arrastrados = 17 kg/min, flujo de volumen a 10 m = 2, 71x 10^{-8} m^{3}/(m^{2}s), área superficial de agua = 500 m^{2}/s, producción de gotas = 6, 3x10^{12}/sec.

Se apreciará que cualquier característica o derivación de las realizaciones mostradas en las figuras 1 a 22 puede ser adoptada o combinadas entre sí para formar otras realizaciones.

Se apreciará asimismo que, aunque se han descrito boquillas suplementarias en comunicación fluida con el fluido de transporte, se anticipa que las boquillas suplementarias pueden estar conectadas a un fluido de transporte secundario.

Es una ventaja de la presente invención que la(s) boquilla(s) de trabajo proporcione(n) un flujo anular que tiene una distribución homogénea de fluido de trabajo alrededor del anillo.

Con referencia a las realizaciones de la presente invención anteriormente mencionadas, las características o propiedades paramétricas de los fluidos de entrada, trabajo y transporte, por ejemplo el caudal, presión, velocidad, calidad y temperatura, pueden ser reguladas para otorgar la intensidad de cizalla requerida y la formación de gotas. Las propiedades de los fluidos de entrada, trabajo y transporte son controlables bien por medios externos, tales como unos medios de regulación de presión, o por el tamaño del espacio vacío (geometría interna) empleado dentro de las boquillas.

Aunque las figuras 17, 18, 21, 22 ilustran la entrada de fluido de transporte 4 como situada en un eje paralelo a la línea central longitudinal del generador de niebla 1, que alimenta el fluido de transporte directamente al interior del recinto de sobrepresión 7, se prevé que el fluido de transporte pueda ser introducido a través de posiciones alternativas, por ejemplo a través de una entrada radial tal como la entrada 10, como se ilustra en la figura 19, la cual a su vez puede alimentar cualquiera de los recintos de sobrepresión 7 y 8, o ambos, directamente o a través de una posición alternativa paralela al eje alimentando directamente al interior del recinto de sobrepresión 8 en lugar de al recinto de sobrepresión 7 (no mostrado). Adicionalmente, la entrada de fluido 30 puede estar situada alternativamente en una posición paralela al eje (no mostrado), alimentando fluido de trabajo a lo largo del alojamiento hasta el recinto de sobrepresión 32.

En las realizaciones de la presente invención, mostradas en las figuras 14, 15 y 19-22, las boquillas de trabajo pueden formar alternativamente la entrada para otros fluidos, o sólidos en forma fluente, tales como un polvo, para su dispersión para su uso a los propósitos de mezclado o tratamiento. Por ejemplo, se puede disponer una boquilla de entrada de fluido de trabajo adicional para proporcionar tratamiento químico al fluido de trabajo, tal como un retardador del fuego, si es necesario. La localización de la segunda boquilla de trabajo puede ser bien aguas arriba o aguas abajo de la boquilla de transporte, o si se proporciona más de una boquilla de transporte, la localización puede ser tanto aguas arriba como aguas abajo, dependiendo de los requerimientos.

Para usar el generador de niebla como un supresor de fuego en una habitación o en otro volumen contenido, el generador de niebla 1 puede estar bien localizado completamente dentro del volumen o habitación que contiene el fuego, o situado de modo tal que tan sólo la salida 5 penetre en el interior del volumen. Consecuentemente, el fluido de entrada que entra a través de la entrada 4 puede ser bien los gases que se encuentran ya en la habitación, que pueden abarcar desde gases fríos a productos de combustión calientes, o puede ser un suministro separado de fluido, por ejemplo aire o un gas inerte procedente del exterior de la habitación. En la situación en la que el generador de niebla 1 está situado completamente dentro de la habitación, el flujo inducido a través del pasaje 3 del generador de niebla 1 puede inducir que se extraiga humo y otros productos de combustión calientes al interior de la entrada 4 y que se mezclen íntimamente con los otros fluidos dentro del generador de niebla. Esto incrementará el mojado y el efecto sobre estos gases y partículas. Se apreciará igualmente que la niebla real aumentará el mojado y el efecto de enfriado de los gases y partículas.

Generar e introducir una niebla que contiene una gran cantidad de aire en un entorno potencialmente explosivo, tal como una habitación llena de gas combustible, dará como resultado tanto la disminución del riesgo de ignición de la niebla como la dilución del gas hasta un cociente gas/oxígeno seguro del aire.

Si un fuego en un volumen contenido ha quemado la mayoría del oxígeno disponible, se puede introducir agua nebulizada, pero con el flujo de aire detenido. Esto ayuda a extinguir lo que quede del fuego sin el riesgo de añadir más oxígeno. A este fin, el flujo del fluido de entrada (aire) a través de la entrada 4 puede ser controlable restringiendo o incluso cerrando la entrada 4 completamente. Esto se podría lograr utilizando una válvula de control. Alternativamente, la realización mostrada en las figuras 16 a 22 se puede utilizar en este escenario.

En una modificación, se puede utilizar un gas inerte como fluido de entrada en lugar de aire, o en relación a la utilización de las realizaciones mostradas en las figuras 16 a 22, se puede añadir una boquilla de trabajo adicional para introducir un gas inerte o un fluido no inflamable para suprimir el fuego.

De modo similar, se pueden arrastrar o introducir en el generador de niebla polvos u otras partículas, mezclados y dispersados con otro fluido o fluidos. Las partículas son dispersadas en el otro fluido o fluidos, o mojadas y/o recubiertas o tratadas de otro modo antes de ser proyectadas.

El generador de niebla de la presente invención tiene un número de ventajas fundamentales sobre sistemas de agua nebulizada convencionales, porque el mecanismo de formación de gotas y el tamaño está controlado mediante un número de parámetros ajustables, por ejemplo, el caudal, presión, velocidad, calidad y temperatura de los fluidos de entrada, transporte y trabajo; la orientación angular y la geometría interna de las boquillas de transporte, suplementaria y de trabajo; el área en sección transversal y la longitud de la cámara de mezclado 3A. Esto proporciona un control activo sobre la cantidad de agua utilizada, el tamaño de gota, la distribución de gotas, el ángulo del cono de pulverización y el intervalo proyectado (distancia) de la niebla.

Una ventaja clave de la presente invención es que genera a una distribución de gotas sustancialmente uniforme, una porción sustancial de la cual tiene un tamaño inferior a 20 \mum, que tienen un momento suficiente para proyectarse a una distancia suficiente y penetrar igualmente en el calor de un fuego, debido a la transferencia de momento, lo que la distingue del estado de la técnica anterior en el cual los tamaños de gotas inferiores a 40 micras tendrán un momento insuficiente para proyectarse a una distancia suficiente y penetrar igualmente en el calor de un fuego.

Una ventaja principal de la presente invención es su capacidad para manejar fluidos de trabajo y fluidos de entrada relativamente más viscosos que los sistemas convencionales. Los choques y la transferencia de momento que tienen lugar proporcionan succión, lo que provoca que el generador de niebla actúe como una bomba. Asimismo, el efecto de cizalla y turbulencia de los chorros de vapor de alta velocidad rompe el fluido de trabajo viscoso y lo mezcla, haciéndolo menos viscoso.

El generador de niebla se puede utilizar en modo de funcionamiento a ráfagas cortas, o en funcionamiento continuo o pulsado (intermitente) o discontinuo.

Como no hay piezas móviles en el sistema y el generador de niebla no depende de boquillas de entrada de fluido de pequeño tamaño y tolerancias estrechas, se requiere muy poco mantenimiento. Se sabe que debido al pequeño tamaño de orificio y a las altas presiones de agua utilizadas por algunos de los sistemas existentes de agua nebulizada, el desgaste de la boquilla es un problema principal con estos sistemas.

Además, debido al uso de entradas de fluido relativamente grandes en el generador de niebla, éste es menos sensible a una pobre calidad del agua. En los casos en los que el generador de niebla va a ser usado en ambientes marinos, se puede utilizar incluso agua marina.

Aunque el generador de niebla puede utilizar un fluido de transporte compresible tal como vapor, este sistema no debe ser confundido con sistemas de inundación de vapor existentes, que producen una atmósfera muy caliente. En la presente invención, la transferencia de calor entre el vapor y el fluido de trabajo da como resultado una temperatura de niebla relativamente baja. Por ejemplo, se han registrado temperaturas de salida dentro de la niebla en el punto de salida 5 inferiores a 52ºC, que se reduce en una corta distancia hasta temperatura ambiente debido a la transferencia continuada de calor entre vapor y agua. La temperatura de salida del penacho de niebla es controlable regulando las condiciones de suministro de vapor, esto es, caudal, presión, velocidad, temperatura, etc., y las condiciones de caudal de agua, esto es, caudal, presión, velocidad, y temperatura, y las condiciones del fluido de entrada.

La formación de gotas dentro del generador de niebla puede potenciarse adicionalmente con el arrastre de químicos tales como tensioactivos. Los tensioactivos pueden ser arrastrados directamente al interior del generador de niebla y ser mezclados íntimamente con el fluido de trabajó en el punto de formación de gotas, por lo que se minimiza la cantidad de tensioactivo requerido.

La capacidad del generador de niebla para manejar y procesar un abanico de fluidos de trabajo proporciona ventajas sobre muchos otros generadores de niebla. A medida que se alcanza el tamaño de gota deseado a través de la cizalla de alta velocidad y, en el caso de vapor como fluido de transporte, la transferencia de masa desde un fluido de transporte separado, casi cualquier fluido de transporte puede ser introducido en el generador de niebla para ser dispersado finamente y proyectado. Los fluidos de trabajo pueden abarcar desde fluidos de baja viscosidad fácilmente fluentes y mezclas fluido/sólido hasta fluidos de alta viscosidad y pastas. Incluso fluidos o pastas que contengan partículas sólidas relativamente grandes pueden ser manejados.

Es esta versatilidad la que permite que la presente invención se aplique en muchas aplicaciones diferentes sobre un amplio abanico de condiciones de funcionamiento. Además, la forma del generador de niebla puede ser cualquier forma conveniente, adecuada para la aplicación particular. Así pues, el generador de niebla puede ser circular, curvilíneo o rectilíneo, para facilitar la adaptación del generador de niebla a la aplicación específica o su escalado en tamaño.

La presente invención permite por lo tanto una amplia aplicabilidad con rendimiento mejorado sobre las propuestas del estado de la técnica anterior en el campo de los generadores de niebla.

En algunas realizaciones de la presente invención, se dispone una serie de boquillas de fluido y boquillas de transporte de transporte a lo largo del pasaje 3 y la geometría de las boquillas puede variar de una a otra dependiendo del efecto deseado. Por ejemplo, la orientación angular puede variar de una a otra. Las boquillas pueden tener geometrías diferentes para conseguir diferentes efectos, esto es, diferentes características de rendimiento, con condiciones paramétricas de vapor posiblemente diferentes. Por ejemplo, algunas boquillas pueden estar operadas con el propósito de mezclar inicialmente diferentes líquidos y gases, mientras que otras boquillas se utilizan simultáneamente para una ruptura de gotas adicional o direccionar el flujo. Cada boquilla puede tener una sección de la cámara de mezclado aguas abajo de la misma. En los casos en los que se proporcionan una serie de boquillas, el número de boquillas operacionales es variable.

El generador de niebla de la presente invención se puede emplear en una variedad de aplicaciones que abarcan desde la extinción, supresión o control de incendios al mojado de partículas o humo.

Debido a las presiones relativamente bajas involucradas en la presente invención el generador de niebla puede ser recolocado y redireccionado fácilmente durante su funcionamiento. Utilizando tubos flexibles de suministro de agua y vapor adecuados, el generador de niebla puede ser llevado fácilmente por una persona. La unidad se puede considerar portátil desde dos puntos de vista. Primeramente, la(s) boquilla(s) puede(n) ser desplazada(s) a cualquier sitio con la única limitación de la longitud de los tubos de vapor y agua. Esto puede tener aplicaciones en la extinción de incendios o descontaminación, cuando la boquilla puede ser manejada por una persona hasta áreas específicas para una cobertura óptima de la niebla. Esta aproximación "umbilical" se podría extender a situaciones en las que la boquilla es desplazada mediante un brazo robótico o un sistema mecanizado, siendo accionada remotamente. Esto puede tener aplicaciones en entornos muy peligrosos.

En segundo lugar, todo el sistema podría ser portátil, esto es, la boquilla, un generador de vapor más un suministro de agua/químicos se sitúan sobre una plataforma móvil (por ejemplo, un vehículo autopropulsado). Esto podría ofrecer el beneficio de no estar restringido por ninguna longitud de tubo umbilical.

Todo sistema podría utilizarse posiblemente en un montaje de mochila.

La presente invención puede usarse asimismo para mezclar, dispersar o hidratar, y el mecanismo de cizalla proporciona de nuevo el mecanismo para conseguir el resultado deseado. En conexión con esto, el generador de niebla se puede utilizar para mezclar uno o más fluidos, uno o más fluidos y sólidos en forma fluente o de partículas, por ejemplo polvos. Estos fluidos pueden estar en forma líquida o gaseosa. Este mecanismo se puede utilizar por ejemplo en la lucha contra fuegos forestales, en donde se pueden arrastrar, mezclar y dispersar polvos y otros aditivos, tales como supresores de fuego, en la niebla pulverizada.

En esta área de utilización descansa otra aplicación potencial en términos de generación de espuma para propósitos de lucha contra incendios. Los fluidos separados, por ejemplo agua, un agente espumante, y posiblemente aire, se mezclan dentro del generador de niebla utilizando el fluido de transporte, por ejemplo vapor, en virtud del efecto cizalla.

Adicionalmente, en un fuego u otros entornos de alta temperatura, la niebla de alta densidad de finas gotas generada por el generador de niebla proporciona una barrera térmica para personas y combustible. Además de reducir la transferencia de calor por convección y conducción por el enfriado del aire y gases entre la fuente de calor y las personas o combustible, la densa niebla reduce asimismo la transferencia de calor por radiación. Esto tiene una aplicación particular, aunque no exclusiva, en la supresión de fuegos y humo en transporte por carretera, ferrocarril y avión, y puede mejorar enormemente la supervivencia de pasajeros posterior a un accidente.

La fina niebla de gotas generada por la presente invención se puede emplear para aplicaciones de enfriamiento general. La alta velocidad de enfriamiento y baja cantidad de agua utilizada proporciona el mecanismo para enfriar maquinaria y equipamiento industrial. Por ejemplo, la fina niebla de gotas tiene una aplicación particular para el enfriamiento directo del aire de entrada de turbinas de gas. La fina niebla de gotas, típicamente agua nebulizada, se introduce en el aire de entrada de la turbina de gas y debido al pequeño tamaño de gota y a la elevada área superficial de evaporación, el agua nebulizada se evapora, enfriando el aire de entrada. El enfriamiento del aire de entrada multiplica la potencia de la turbina de gas cuando funciona en entornos calientes.

Asimismo, la niebla de gotas muy finas producida por el generador de niebla se puede utilizar para enfriar y humidificar áreas o espacios, ya sea interiores o exteriores, con el propósito de proporcionar entornos más habitables para personas y animales.

El generador de niebla se puede emplear bien en interior o en el exterior para aplicaciones de regado en general, por ejemplo, para regar las plantas de un invernadero. El tamaño de gota de agua y su distribución se pueden controlar para proporcionar el mecanismo de regado adecuado, esto es, bien para humedecer las raíces o el follaje, o una combinación de ambos. Además, la humedad del invernadero puede ser controlada igualmente con el uso del generador de niebla.

El generador de niebla se puede utilizar en una atmósfera explosiva para prevenir explosiones. La niebla enfría la atmósfera y enfría cualquier partícula aérea en suspensión, lo que reduce el riesgo de explosión. Adicionalmente, debido a la elevada velocidad de enfriamiento y a la amplia distribución de gotas lograda por la niebla de gotas finas, el generador de niebla se puede utilizar para suprimir explosiones, particularmente en un volumen contenido.

Un fuego dentro de un recinto contenido producirá generalmente gases calientes que ascienden al techo. Por tanto, existe un gradiente de temperaturas formado por temperaturas elevadas en el techo o en su proximidad, y temperaturas más bajas hacia el suelo. Además, los gases producidos generalmente estarán estratificados dentro del recinto a diferentes alturas. Una ventaja de la presente invención es que la turbulencia y la fuerza de proyección de la niebla contribuye a mezclar los gases en el recinto, mezclando los gases de alta temperatura con los gases de baja temperatura, lo que reduce así las temperaturas de punto caliente del recinto.

Este mezclado de los gases del recinto, y la propia niebla turbulenta, que se comporta más como una nube gaseosa, es capaz de alcanzar áreas fuera de la línea de visión, eliminando todos los puntos calientes (bolsas de gases calientes) y las posibles zonas de reencendido. Una ventaja adicional de la presente invención es que las gotas de agua más pequeñas tienen una tendencia mayor a permanecer suspendidas en el aire, enfriando por lo tanto los gases y productos de combustión del fuego. Esto mejora la velocidad de enfriamiento del fuego y reduce asimismo el daño a los objetos en la vecindad del fuego.

La turbulencia y la fuerza de proyección de la niebla permiten el enfriamiento de sustancialmente todas las superficies en la habitación, incluso superficies fuera de la línea de visión.

Además, la turbulencia y la fuerza de proyección de la niebla provocan que las gotas de agua se peguen: a núcleos higroscópicos suspendidos en los gases, provocando que los núcleos se vuelvan más pesados y caigan al suelo, donde son más manejables; particularmente en aplicaciones de descontaminación. Las gotas de agua generadas por la presente invención tienen una mayor tendencia a unirse a los núcleos en virtud de su menor tamaño.

El generador de niebla puede ser utilizado para crear deliberadamente núcleos higroscópicos dentro de la habitación para los propósitos señalados anteriormente.

Debido al mojado de las partículas de los gases en un volumen contenido por el generador de niebla y a la turbulencia creada dentro del aparato y por la propia niebla de enfriamiento, se dispersan las bolsas de gas, limitando por lo tanto las posibilidades de explosión.

El generador de niebla tiene una ventaja adicional para su uso en atmósferas potencialmente explosivas ya que no tiene partes móviles o conductores eléctricos o circuitos, y por lo tanto tiene fuentes mínimas de ignición.

La presente invención tiene el beneficio adicional de mojar o apagar atmósferas explosivas o tóxicas utilizando bien tan sólo el vapor, o con agua y/o aditivos químicos arrastrados adicionales. La última configuración podría utilizarse para solubilizar el explosivo o sustancia tóxica para su eliminación segura.

Utilizar un fluido de transporte caliente compresible, tal como vapor, puede proporcionar una ventaja adicional al proporcionar control de bacterias dañinas. El mecanismo de cizalla permitido por la presente invención, acoplado con la entrada de calor del vapor, destruye las bacterias en el flujo de fluido, proporcionando por lo tanto la esterilización del fluido de trabajo. El efecto de esterilización se podría potenciar además con el atrapamiento de químicos u otros aditivos que se mezclan en el fluido de trabajo. Esto puede tener ventajas particulares en aplicaciones tales como lucha contra incendios, en donde el fluido de trabajo, tal como agua, se requiere ventajosamente que se almacene durante algún tiempo con anterioridad a su uso. Durante el funcionamiento, el generador de niebla esteriliza de modo efectivo el agua, destruyendo bacterias tales como la legionela, durante la fase de creación de gotas anterior a la proyección del agua nebulizada desde el generador de niebla.

La niebla de gotas finas producida por el generador de niebla puede emplearse ventajosamente allí donde haya ocurrido un escape de materiales químicos o biológicos en forma líquida o gaseosa. La pulverización atomizada proporciona una niebla que crea de modo efectivo una saturación general de la atmósfera prevalente, dando un resultado de mojado en profundidad. En el caso en el que estén involucrados materiales químicos o biológicos, la niebla humedece los materiales y provoca su precipitación o neutralización, se podría proporcionar tratamiento adicional introduciendo o arrastrando aditivos químicos o biológicos en el fluido de trabajo. Por ejemplo, se pueden arrastrar desinfectantes o introducirlos en el generador de niebla, e introducirlos en un recinto que se va a desinfectar en forma de niebla. Para aplicaciones de descontaminación, tales como descontaminación animal o descontaminación agrícola, no se requiere ningún premezclado de los químicos, ya que los químicos pueden ser arrastrados directamente al interior de la unidad y mezclados simultáneamente. Esto reduce enormemente el tiempo requerido para iniciar la descontaminación y elimina asimismo el requerimiento de una mezcladora separada y un tanque de almacenamiento.

El generador de niebla se puede desplegar como un extractor en el que la inyección de fluido de transporte, por ejemplo vapor, efectúa la inducción de un gas para su desplazamiento de una zona a otra. Un ejemplo de este uso se encuentra en la lucha contra incendios cuando se necesita extracción de humos en la escena del fuego.

Además, generador de niebla se puede emplear para suprimir o enfriar partículas de un gas. Este uso tiene una aplicación particular, aunque no exclusiva, para suprimir polvo y humo de un fuego. Aditivos químicos adicionales en forma de fluido y/o polvo se pueden arrastrar y mezclar con el flujo para el tratamiento de gas y/o partículas.

Además, el generador de niebla para depurar materiales en forma de partículas de una corriente gaseosa, para efectuar la separación de los elementos deseables de los residuos. Se pueden arrastrar aditivos químicos adicionales en forma de fluido y/o polvo y mezclar con el flujo para el tratamiento de gas y/o partículas. Este uso tiene una aplicación particular, aunque no exclusiva, en los depuradores de salida de gases industriales y sistemas de extracción de polvo.

La utilización del generador de niebla no se limita a la creación de nieblas de gotas de agua. El generador de niebla se puede utilizar en muchas aplicaciones diferentes que requieren la ruptura de un fluido en una niebla de gotas finas. Por ejemplo, el generador de niebla se puede utilizar para atomizar un combustible, tal como gasoil, con el propósito de mejorar la combustión. En este ejemplo, utilizando vapor como el fluido de transporte y un combustible líquido como el fluido de trabajo se produce una mezcla finamente dispersada de gotas de combustible finas y gotas de agua. Es bien conocido el estado de la técnica que tales mezclas, cuando se combinan con oxígeno, proporcionan una combustión mejorada. En este ejemplo, el oxígeno, posiblemente en forma de aire, podría ser arrastrado asimismo, mezclado y proyectado con la niebla de combustible/vapor por el generador de niebla. Alternativamente, se podría utilizar un fluido de transporte diferente y el agua u otro fluido podría ser arrastrado y mezclado con el combustible dentro del generador de niebla.

Alternativamente, utilizando un combustible y aire como los fluidos de trabajo, pero con una fuente de ignición a la salida de la unidad, el generador de niebla se puede emplear como un calentador de recintos.

Además, el generador de niebla se puede emplear como un incinerador o calentador de proceso. En este ejemplo, se puede utilizar un fluido combustible, por ejemplo propano, como el fluido de transporte, introducido en el generador de niebla bajo presión. En este ejemplo, el fluido de trabajo puede ser un combustible adicional o material que se necesite incinerar. La interacción entre el fluido de transporte y el fluido de trabajo crea una niebla de gotas bien mezcladas que se puede prender y quemar en la cámara de mezclado o en una cámara separada inmediatamente tras la salida. Alternativamente, el fluido de transporte se puede prender antes de abandonar las boquillas de transporte, por lo que presenta una velocidad elevada y una temperatura de llama elevada al fluido de trabajo.

El generador de niebla otorga la capacidad de crear gotas de una emulsión multifluido. Las gotas pueden comprender una mezcla homogénea de fluidos diferentes, o pueden estar formadas por una primera gota de fluido recubierta con una capa o capas externas de un segundo o más fluidos. Por ejemplo, el generador de niebla se puede emplear para crear una niebla de gotas por emulsión de combustible/agua con el propósito de potenciar adicionalmente la combustión. En este ejemplo, el agua puede bien ser arrastrada separadamente al interior del generador de niebla, o ser proporcionada por el propio fluido de transporte, por ejemplo a partir de la condensación de vapor tras contactar con el fluido de trabajo. Adicionalmente, el oxígeno necesario para la combustión, posiblemente en forma de aire, se podría arrastrar asimismo, mezclar y proyectar con la niebla de combustible/vapor por el generador.

El generador de niebla se puede emplear para impregnación de baja presión de medios porosos. El fluido o fluidos de trabajo, o mezclas de fluido y sólidos son dispersados y proyectados sobre un medio poroso, ayudando así a la impregnación de las gotas de fluido de trabajo en el material.

El generador de niebla se puede emplear con el propósito de fabricar nieve. Este uso tiene una aplicación particular, aunque no exclusiva, para la generación de nieve artificial tanto para pistas de esquí interiores como exteriores. La niebla de finas gotas de agua se proyecta en y a través del aire frío, en el que las gotas se congelan y forman una "nieve" de gotas congeladas. Este mecanismo de enfriamiento se puede mejorar adicionalmente con el uso de un enfriador separado ajustado a la salida del generador de niebla para mejorar el enfriamiento del agua nebulizada. Las condiciones paramétricas del generador de niebla y del fluido de transporte y las propiedades y temperaturas del fluido de transporte y el fluido de trabajo se seleccionan para las condiciones ambientales particulares en las que va a funcionar. Se pueden arrastrar fluidos o polvos adicionales y mezclar dentro del generador de niebla para contribuir a los mecanismos de enfriamiento y congelación de gotas. Un fluido de transporte más frío que el vapor podría ser usado.

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La alta velocidad del pulverizado de agua nebulizada se puede emplear ventajosamente para taladrar orificios en nieve compactada o hielo. En esta aplicación, el fluido de trabajo, que puede ser agua, se puede precalentar ventajosamente antes de su introducción en el generador de niebla para proporcionar una niebla de gotas a mayor temperatura. Esta transferencia mejorada de calor con la superficie de impacto conseguida por el agua en forma de gotas, combinada con la alta velocidad de impacto de las gotas proporciona un fundido/cortado a través de la nieve compactada o hielo. El agua de desecho resultante de esta operación de cortado es llevada por la fuerza del pulverizado de agua nebulizada emitido a través del orificio que se ha cortado, o en el caso de nieve compactada puede ser arrastrada hasta la estructura permeable de la nieve. Alternativamente, parte o toda el agua de desecho puede ser devuelta al generador de niebla, bien por arrastre o por bombeo, para proporcionar o suplementar la alimentación de fluido de trabajo. El generador de niebla se puede desplazar hacia la "cara de corte" de los orificios a medida que aumenta la profundidad del orificio. Consecuentemente, el fluido de transporte y el agua pueden ser alimentados al generador de niebla de modo coaxial para permitir que los tubos de alimentación ajusten en el diámetro del orificio generado. La geometría de las boquillas, la cámara de mezclado y la salida del generador de niebla, además de las propiedades del fluido de transporte y el fluido de trabajo, se seleccionan para producir el tamaño de orificio requerido en la nieve o hielo, y la velocidad de cortado y la velocidad de retirada de agua.

Se pueden realizar modificaciones a la presente invención sin alejarse del ámbito de la invención.

Se pueden emplear conductos NACA en el generador de niebla 1 desde el punto de vista de utilizar taladros a través del alojamiento 2 para alimentar un fluido a un flujo de superficie de pared. Por ejemplo, se podrían emplear perforaciones adicionales para alimentar simplemente aire o vapor a través de las perforaciones para aumentar la turbulencia en el generador de niebla y aumentar la ruptura turbulenta. Los conductos NACA se pueden angular asimismo de tal modo que ayuden a direccionar la niebla que emerge del generador de niebla. Se pueden situar orificios e incluso una boquilla anular en el borde de salida del generador de niebla para contribuir a forzar a la niebla de salida a continuar su expansión y por lo tanto dispersar el flujo (un flujo de salida de alta velocidad tenderá a converger).

Los conductos NACA podrían ser empleados, dependiendo de la aplicación, utilizando el área de baja presión dentro del generador de niebla para arrastrar a su interior gases de la superficie externa para potenciar la turbulencia. Los conductos NACA pueden tener aplicaciones en situaciones en las que es beneficioso arrastrar los gases circundantes para que sean procesados con el generador de niebla, por ejemplo, arrastrar gases calientes con un papel de supresión de fuego puede contribuir a enfriar los gases y circular los gases dentro del recinto.

Aumentar la turbulencia en el generador de niebla contribuye tanto a incrementar la formación de gotas (con menores gotas) como, asimismo, a la turbulencia del generador de niebla. En supresión de incendios y descontaminación esto presenta los beneficios de contribuir al mezclado forzado de la niebla dentro del generador de niebla y humedecer todas las superficies y/o mezclarse con los gases calientes. Además de lo anteriormente mencionado, se puede inducir turbulencia utilizando aletas de guiado en cualquiera de las boquillas o del pasaje. Los generadores de turbulencia pueden tener forma helicoidal o cualquier otra forma que induzca remolinos en la corriente de fluido.

Así como los generadores de turbulencia aumentan la turbulencia, reducirán asimismo el riesgo de coalescencia de las gotas sobre las aletas/palas del generador de turbulencias.

Los generadores de turbulencias propiamente podrían ser de diversas formas, por ejemplo, proyecciones superficiales en la trayectoria de fluido, tales como pequeñas aletas o nodos proyectados; surcos superficiales de diversos perfiles y orientaciones, como los mostrados en las figuras 2 a 7; o sistemas más grandes que mueven o giran todo el flujo, pudiendo ser éstos palas anguladas a lo largo de todo el orificio de flujo, ya sea de una pequeña longitud axial o de un diseño más largo de tipo Arquímedes. Además, se pueden utilizar codos de diversos ángulos situados a lo largo de diversos planos para inducir remolinos en las corrientes de flujo antes de que entren por sus respectivas entradas.

Se anticipa que el generador de niebla puede incluir accionadores piezoeléctricos o accionadores ultrasónicos que hacen vibrar las boquillas para potenciar la ruptura de gotas.

Claims (20)

1. Un aparato para generar una niebla que comprende:

un conducto (2) que tiene una cámara de mezclado (9) y una salida (5);

una entrada de fluido de trabajo (30) y una boquilla de fluido de trabajo (34) en comunicación fluida con dicho conducto (2), boquilla de fluido de trabajo (34) que está adaptada para introducir un fluido de trabajo en el interior del conducto (2); y una boquilla de transporte (16) en comunicación fluida con dicho conducto (2), boquilla de transporte (16) adaptada para introducir un fluido de transporte en la cámara de mezclado (9);

caracterizado porque la boquilla de transporte (16) incluye una porción convergente- divergente en la misma, de tal modo que, en uso, proporciona la generación de un flujo de alta velocidad del fluido de transporte;

y en el que la boquilla de transporte (16) tiene superficies interna y externa, cada una de las cuales es de forma sustancialmente de cono truncado, y en el que la boquilla de transporte (16) se conforma de tal modo que el fluido de transporte introducido en la cámara de mezclado (9) a través de la boquilla de transporte (16) tiene un patrón de flujo divergente tal que, en uso, el fluido de trabajo es atomizado y se crea un régimen de flujo de gotas dispersadas en la cámara de mezclado (9) por la introducción de flujo de fluido de transporte procedente de la boquilla de transporte (16) en el flujo de fluido de trabajo procedente de la boquilla de trabajo (34) y la cizalla subsiguiente del fluido de trabajo por el fluido de transporte, en el que la cizalla del fluido de trabajo crea un régimen de flujo de gotas dispersadas en el que una porción sustancial de las gotas tienen un tamaño inferior a 20 \mum.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que la cámara de mezclado (9) incluye una porción divergente.

3. El aparato de cualquiera de las dos reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de trabajo (34) está situada más próxima a la salida (5) que la boquilla de transporte (16).

4. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de trabajo (34) está conformada de tal forma que un fluido de trabajo introducido en la cámara de mezclado (9) a través de la boquilla de trabajo (34) tiene un patrón de flujo convergente.

5. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de trabajo (34) tiene superficies interna y externa cada una de las cuales tiene una forma sustancialmente de cono truncado.

6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una protuberancia (38) dispuesta en el conducto (2), en el que la superficie interna de la boquilla de transporte (16) está formada por una superficie externa (40) de la protuberancia (38).

7. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un recinto de sobrepresión de transporte (7) dispuesto dentro del conducto (2) y en comunicación fluida con la boquilla de transporte (16).

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que el recinto de sobrepresión de transporte (7) y la boquilla de transporte (16) se disponen axialmente en el aparato.

9. El aparato de la reivindicación 7 o de la reivindicación 8, que comprende además una entrada de fluido de transporte (3a) y en el que la entrada (3a), recinto de sobrepresión de transporte (7) y boquilla de transporte (16) se disponen axialmente en el aparato.

10. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de trabajo (34) circunscribe sustancialmente el conducto (2).

11. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de trabajo (34) circunscribe sustancialmente la boquilla de transporte (16).

12. El aparato de la reivindicación 6, en el que la boquilla de trabajo (34) circunscribe sustancialmente la protuberancia (38).

13. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un recinto de sobrepresión de fluido de trabajo (32) que circunscribe sustancialmente el conducto (2).

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que el recinto de sobrepresión de fluido de trabajo (32) circunscribe sustancialmente la boquilla de transporte (16).

15. Un sistema de pulverización que comprende el aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, un generador de vapor y un suministro de agua, en el que el fluido de transporte es vapor y el fluido de trabajo es agua.

16. Un procedimiento para generar una niebla que comprende las etapas de:

introducir un fluido de trabajo en una cámara de mezclado (9) a través de una boquilla de trabajo (34);

genera un flujo de alta velocidad de un fluido de transporte por medio de una porción convergente-divergente dentro de una boquilla de transporte (16) que tiene superficies interna y externa, cada una de las cuales tiene sustancialmente forma de cono truncado; e

introducir el flujo de fluido de transporte en la cámara de mezclado (9) a través de la boquilla de transporte (16) de modo tal que el fluido de transporte tenga un patrón de flujo divergente e imparta una fuerza de cizalla sobre el flujo de fluido de trabajo, atomizando por lo tanto el fluido de trabajo y creando un régimen de flujo de gotas dispersadas bajo la acción de cizalla del fluido de transporte sobre el fluido de trabajo, en el que la acción de cizalla crea un régimen de flujo de gotas dispersadas en el cual una porción sustancial de las gotas tiene un tamaño inferior a 20 \mum.

17. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que la corriente de fluido de transporte introducida en la cámara de mezclado (9) es anular.

18. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 16 o 17, en el que el procedimiento incluye la etapa de introducir el fluido de transporte en la cámara de mezclado (9) como un flujo supersónico.

19. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que el fluido de transporte es vapor.

20. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en el que el fluido de trabajo es agua.