ES2201629T3 - Pastilla cilindrica de sal aglomerada. - Google Patents
Pastilla cilindrica de sal aglomerada.Info
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Abstract
Pastilla cilíndrica de sal aglomerada, para la regeneración de materiales intercambiadores de cationes, que comprende un cuerpo cilíndrico con al menos una cara terminal abombada, caracterizada por una relación geométrica superior a 0, 040 e inferior a 0, 155, en la que h designa la altura de la cara abombada por encima del cuerpo cilíndrico y d designa el diámetro equivalente del cuerpo cilíndrico.
Description
Pastilla cilíndrica de sal aglomerada.
La presente invención se refiere a pastillas de
sal especialmente destinadas a la regeneración de materiales
intercambiadores de cationes.
Se sabe que la regeneración de las resinas
intercambiadoras de cationes utilizadas en los ablandadores de agua
industriales o domésticos se efectúa generalmente por medio de una
salmuera saturada de cloruro sódico. En lo que se refiere a los
ablandadores automáticos, la producción de salmuera saturada se
realiza en un aparato auxiliar que comprende una cubeta de
regeneración que contiene cloruro sódico sólido, y un
servomecanismo que asegura, según las necesidades del ablandador,
que este cloruro de sodio se ponga en contacto con un volumen
conveniente de agua y que a continuación, la salmuera formada de
esta manera se haga pasar sobre las resinas intercambiadoras de
iones.
Sólo se puede garantizar el buen funcionamiento
del ablandador si, en especial, se asegura correctamente la
regeneración de las resinas.
La elección del regenerante utilizado para este
propósito reviste una gran importancia. En especial, este
regenerante debe:
- no hacerse en masa; en caso contrario, formaría
en la cubeta de regeneración una masa compacta sostenida por una
bóveda de cristales de cloruro sódico soldados entre sí, y sería
insuficiente la superficie de contacto del cloruro sódico con el
agua de disolución enviada a la cubeta;
- estar exenta de partículas sólidas y de
impurezas, como compuestos de calcio, de magnesio o de hierro que,
arrastrados por la corriente de la salmuera, perjudican el buen
funcionamiento de los ablandadores y encostran o ensucian las
resinas intercambiadoras de iones, con la consiguiente disminución
progresiva de su capacidad de intercambio;
- no emitir, por disgregación, partículas finas
de cloruro sódico, las cuales no pueden disolverse en le seno de
una salmuera saturada, y se comportan, por tanto, como impurezas
sólidas;
- presentar una granulometría regular y tan
compacta como sea posible, de manera que el volumen de salmuera en
contacto con el regenerante sea, por una parte suficiente para la
regeneración, y, por otra parte, constante en el tiempo, cualquiera
que sea el grado de avance de la disolución de cloruro sódico.
Para resolver estas dificultades, se han sugerido
regenerantes constituidos por pastillas cilíndricas de sal
aglomerada cuyas caras terminales sean planas o abombadas (patente
belga 772265-SOLVAY&CIE). Estas pastillas de sal
conocidas presentan generalmente buena resistencia mecánica.
En la actualidad, se ha descubierto que,
eligiendo convenientemente la forma geométrica de las pastillas de
sal aglomerada, se logra mejorar prácticamente su resistencia
mecánica, en especial su resistencia a los choques, a la abrasión y
a la compresión.
La invención se refiere, consecuentemente, a una
pastilla cilíndrica de sal aglomerada para la regeneración de
sustancias intercambiadoras de cationes, que comprende un cuerpo
cilíndrico con al menos una cara terminal abombada, estando la
mencionada pastilla caracterizada por una relación geométrica
\frac{h}{d}
superior a 0,040 e inferior a 0,155, en la cual h
designa la altura de la cara abombada por encima del cuerpo
cilíndrico y d designa el diámetro equivalente del cuerpo
cilíndrico.
En el marco de la invención, la expresión sal
designa cloruro sódico en estado de partículas sólidas. Las
partículas de sal presentan habitualmente un diámetro inferior a
1,5 mm, preferentemente inferior a 1 mm. Es preferible evitar las
granulometrías demasiado finas, recomendándose diámetros superiores
a 0,010 mm (de preferencia superiores a 0,050 mm). Es preferible
utilizar granulometrías de intervalo estrecho. En la práctica, se
obtienen buenos resultados con sal en partículas de diámetro desde
0,100 a 1 mm, siendo especialmente ventajosos los diámetros de
0,200 a 0,800 mm. En lo expuesto anteriormente, el diámetro de las
partículas de sal se define por tamizado con tamices de la serie
TYLER.
La pastilla de sal de acuerdo con la invención
está formada por partículas de sal aglomeradas. La aglomeración se
obtiene por compactado de las partículas en una matriz.
El peso específico aparente de la pastilla de sal
de acuerdo con la invención condiciona a la vez, su comportamiento
para la regeneración de una sustancia intercambiadora de cationes,
y su resistencia mecánica. En la práctica, es deseable que el peso
específico aparente de la pastilla de la sal de acuerdo con la
invención sea superior a 1,85 kg/dm^{3}, prefiriéndose los
valores de 1,90 a 1,99 kg/dm^{3}. El peso específico aparente
óptimo de la pastilla de acuerdo con la invención se obtiene por
una selección adecuada tanto de la distribución granulométrica de
las partículas de sal como de la presión del compactado.
La pastilla de sal de acuerdo con la invención
comprende un cuerpo cilíndrico que posee, al menos, una de sus
caras terminales abombada. El cuerpo cilíndrico puede ser o no de
revolución. Se prefieren los cuerpos de revolución. Las dimensiones
del cuerpo cilíndrico no son críticas. En general, en el caso en
que la pastilla de sal de acuerdo con la invención se destine a la
regeneración de los materiales intercambiadores de cationes de los
ablandadores de agua domésticos, el cuerpo cilíndrico presenta
ventajosamente una altura prácticamente comprendida entre 0,1 y 1,5
veces su diámetro equivalente. En el caso en el que el cuerpo
cilíndrico de la pastilla no sea de revolución, el diámetro
equivalente es, por definición, el diámetro del cilindro de
revolución que presenta, en la sección transversal, la misma área
que la sección transversal del mencionado cuerpo cilíndrico. En el
caso en el que el cuerpo cilíndrico sea de revolución, su diámetro
es el diámetro equivalente. Las pastillas de acuerdo con la
invención que son adecuadas para la regeneración de las resinas
intercambiadoras de cationes de ablandadores de agua domésticos
comprenden un cuerpo cilíndrico cuya altura h está prácticamente
comprendida entre 0,50 y 0,70 veces su diámetro equivalente.
La cara abombada de la pastilla es, de
preferencia, de revolución. Puede ser elíptica o esférica. Se
prefiere una superficie prácticamente esférica. De acuerdo con la
invención, la altura h de la cara abombada por encima del cuerpo
cilíndrico es superior a 0,040 e inferior a 0,155 veces el
diámetro del cuerpo cilíndrico (el diámetro del cuerpo cilíndrico
se ha definido anteriormente). Para la relación h/d, se prefieren
los valores de 0,050 a 0,150, siendo especialmente ventajosos los
valores de 0,080 a 0,120. La pastilla de sal de acuerdo con la
invención puede comprender una sola cara terminal abombada,
teniendo la otra cara terminal un perfil distinto (plano, cimbrado,
o prismático por ejemplo). Se prefiere que las dos caras
terminales de la pastilla de sal sean abombadas.
Según una forma de realización ventajosa de la
invención, el cuerpo cilíndrico de la pastilla presenta un
diámetro equivalente de 20 a 30 mm y una altura de 10 a 15 mm, y
la altura h de la cara abombada está comprendida entre 2 y 3 mm. Las
partículas de acuerdo con esta manera de realización de la
invención son especialmente adecuadas para la regeneración de los
materiales intercambiadores de cationes de los ablandadores de
agua domésticos o industriales.
Siendo el resto de los parámetros iguales, se ha
observado que cuando se seleccionan los parámetros geométricos de
la pastilla de sal para respetar la relación h/d definida
anteriormente, se optimiza la resistencia global de la pastilla a
los choques, a la abrasión y a los esfuerzos de compresión. Una
optimización de esta resistencia global de la pastilla tiene por
corolario que, la pastilla de acuerdo con la invención, presenta a
la vez una buena resistencia a la fractura durante su manipulación
en sacos y su descarga a la cubeta de regeneración de un ablandador
de agua, y una buena resistencia a la presión que sobre ella
ejerce una carga de sal en la cubeta de regeneración.
La única figura del dibujo adjunto sirve para
ilustrar la invención.
En la figura se ha representado, en elevación,
una pastilla de sal de acuerdo con la invención. La pastilla se
obtuvo por compactación de partículas de sal. Comprende un cuerpo
cilíndrico 1 con una cara 2 plana y con otra cara 3 abombada. El
cuerpo cilíndrico 1 es de revolución y la cara abombada 3 es una
superficie esférica cuyo centro está prácticamente situado sobre
el eje 4 del cuerpo cilíndrico 1.
De acuerdo con la invención, la altura h de la
cara abombada 3 por encima del cuerpo esférico 1 está comprendida
entre 0,080 y 0,120 veces el diámetro d de la superficie esférica
1.
Según una forma de realización particular, la
pastilla presenta las características siguientes:
| Altura total de la pastilla (H) | 15 mm, |
| Diámetro del cuerpo cilíndrico (d) | 25 mm, |
| Altura de la cara abombada (h) | 2,5 mm, |
| Peso específico aparente | 1,95 kg/dm^{3} |
En una variante de realización (no representada)
de la pastilla de la figura, la superficie 2 es igualmente
abombada y esférica. Su diámetro puede ser idéntico o diferente del
de la cara abombada 3. Se prefiere que las dos caras abombadas
tengan el mismo diámetro.
El interés de la invención se resalta en los
ejemplos siguientes. Éstos se refieren a dos series de ensayos
realizados respectivamente con pastillas de sal aglomeradas de
dimensiones y perfiles geométricos diferentes. En una primera serie
de ensayos, se ha realizado sobre unas pastillas un ensayo visual
de calidad y, en una segunda serie de ensayos, se han realizado
sobre unas pastillas ensayos normalizados de resistencia mecánica.
Para estas dos series de ensayos, se fabricaron las pastillas en una
máquina de hacer pastillas, partiendo de un mismo lote de
partículas de sal, con condiciones de compresión prácticamente
idénticas.
En los ejemplos 1 a 4 que siguen, las pastillas
se introdujeron en sacos de 25 kg nada más salir de la máquina de
hacer pastillas, se tomó una muestra al azar y se repartió la
muestra en tres clases, en función del aspecto visual de las
pastillas: en una primera clase se agruparon las pastillas intactas
de la muestra, en una segunda clase se agruparon las pastillas
ligeramente deterioradas y en la tercera clase se agruparon las
pastillas muy deterioradas. Cada clase se expresó en % respecto del
número total de pastillas de la muestra ensayada. Para todos los
ensayos, la misma persona realizó el reparto de las pastillas en
las tres clases, basándose en los mismos criterios visuales y
personales.
Ejemplo 1 (no de acuerdo con la
invención)
En este ejemplo, se ensayó un lote de pastillas
de sal cilíndricas cuyas dos caras terminales eran planas. Las
pastillas sobre las que se realizó el ensayo presentaron las
características siguientes:
Altura total (H): 13,5 mm;
Diámetro (d) del cuerpo cilíndrico: 25,2 mm;
Peso específico aparente: 1,99 kg/dm^{3}.
Se expresa a continuación el resultado del ensayo
visual:
Clase nº 1 (pastillas intactas): 2%;
Clase nº 2 (pastillas ligeramente deterioradas):
21%;
Clase nº 3 (pastillas muy deterioradas): 77%.
Ejemplo 2 (no de acuerdo con la
invención)
En este ejemplo, se ensayaron pastillas de sal
que comprendían un cuerpo cilíndrico y dos caras terminales
abombadas. Las pastillas presentaron las características
siguientes:
Altura total (H): 13,4 mm;
Diámetro (d) del cuerpo cilíndrico: 25,2 mm;
Altura (h) de las caras abombadas: 0,5 mm;
Pesoasa específico aparente: 1,92
kg/dm^{3}.
Estas pastillas presentaron una relación h/d
igual a 0,020, lo cual no está de acuerdo con la invención. Se
expresa a continuación el resultado del ensayo visual de
calidad:
Clase nº 1 (pastillas intactas): 6%;
Clase nº 2 (pastillas ligeramente deterioradas):
17%;
Clase nº 3 (pastillas muy deterioradas): 77%.
Ejemplo 3 ( no de acuerdo con la
invención)
En este ejemplo, se ensayaron pastillas de sal
que comprenden un cuerpo cilíndrico y dos caras terminales
abombadas. Las pastillas presentaron las características
siguientes:
Altura total (H): 16,5 mm;
Diámetro (d) del cuerpo cilíndrico: 25,2 mm;
Altura (h) de las caras abombadas: 4,0 mm;
Peso específico aparente: 1,92 kg/dm^{3}.
Estas pastillas presentaron una relación h/d
igual a 0,160, lo cual está en desacuerdo con la invención. Se
expresa a continuación el resultado del ensayo visual de
calidad:
Clase nº 1 (pastillas intactas): 39%;
Clase nº 2 (pastillas ligeramente deterioradas):
12%;
Clase nº 3 (pastillas muy deterioradas): 49%
Ejemplo 4 (de acuerdo con la
invención)
En este ejemplo, se ensayaron pastillas de sal
que comprendían un cuerpo cilíndrico y dos caras terminales
abombadas. Las pastillas presentaron las características
siguientes:
Altura total (H): 15,4 mm;
Diámetro (d) del cuerpo cilíndrico: 25,2 mm;
Altura (h) de las caras abombadas: 3,0 mm;
Peso específico aparente: 1,90 kg/dm^{3}.
Estas pastillas presentaban una relación h/d
igual a 0,119, lo cual está de acuerdo con la invención. Se expresa
a continuación el resultado del ensayo visual de calidad:
Clase nº 1 (pastillas intactas): 71%;
Clase nº 2 (pastillas ligeramente deterioradas):
8%;
Clase nº 3 (pastillas muy deterioradas): 20%
Una comparación de los resultados de los ejemplos
1 a 3 (no de acuerdo con la invención) con los del ejemplo 4 (de
acuerdo con la invención) muestra inmediatamente el progreso
realizado por la invención en lo que respecta el aspecto de las
pastillas y su comportamiento frente al mantenimiento.
Los ejemplos 5 a 8 que siguen se refieren a los
ensayos de resistencia mecánica efectuados sobre pastillas. Los
ensayos de resistencia mecánica consistieron en un ensayo de
resistencia al aplastamiento, un ensayo de resistencia al desgaste y
un ensayo de resistencia a los choques.
Para el ensayo de resistencia al aplastamiento,
se sometió una pastilla individual a un esfuerzo creciente de
compresión en una prensa y se determinó la carga de ruptura de la
pastilla. Para cada ejemplo, se ensayaron diez pastillas, siendo la
resistencia a la compresión la media aritmética de los diez
resultados obtenidos.
Para el ensayo de resistencia al desgaste, se
introdujo aproximadamente 1 kg de patillas en un tambor horizontal
perforado de orificios calibrados, se sometió el a tambor una
rotación regular, a una velocidad controlada, durante un tiempo
definido, y se determinó la pérdida de peso de la muestra en el
tambor al final del ensayo. El índice de desgaste es, por
definición, la pérdida de peso, expresada en % en peso de la
muestra introducida inicialmente en el tambor.
Para el ensayo de resistencia a los choques, se
sometió una muestra de aproximadamente 1 kg de pastillas, a diez
caídas sucesivas desde 1 m de altura, y seguidamente se sometió la
muestra a un fraccionamiento granulométrico a través de un par de
tamices calibrados de 5 mm y 10 mm de abertura de malla
respectivamente. Se pesó la fracción inferior a 5 mm y la fracción
5-10 mm, y se expresó el peso de cada una de estas
fracciones granulométricas en % en peso de la muestra ensayada.
Ejemplo 5 (no de acuerdo con la
invención)
En este ejemplo, se utilizó una muestra de
pastillas provenientes del mismo lote que las pastillas del ejemplo
1.
Los ensayos de resistencia mecánica dieron los
resultados siguientes:
Resistencia al aplastamiento: 176 kg;
Índice de desgaste: 4,8%
\newpage
Resistencia a los choques:
- fracción 5-10 mm: 0,3%
- fracción < 5 mm: 1,1%
Ejemplo 6 (no de acuerdo con la
invención)
Las pastillas utilizadas en este ejemplo se
extrajeron del mismo lote que las del ejemplo 2.
Los ensayos de resistencia mecánica han dado los
resultados siguientes:
Resistencia al aplastamiento: 186 kg;
Índice de desgaste: 4,1%
Resistencia a los choques:
- fracción 5-10 mm: 0,1%
- fracción < 5 mm: 0,75%
Ejemplo 7 (no de acuerdo con la
invención)
Las pastillas utilizadas en este ejemplo se
extrajeron del mismo lote que las del ejemplo 3.
Los ensayos de resistencia mecánica dieron los
resultados siguientes:
Resistencia al aplastamiento: 151 kg;
Índice de desgaste: 1,4%
Resistencia a los choques:
- fracción 5-10 mm: 0,1%
- fracción < 5 mm: 0,3%
Ejemplo 8 (de acuerdo con la
invención)
Las pastillas utilizadas en este ejemplo se
extrajeron del mismo lote que las del ejemplo 4.
Los ensayos de resistencia mecánica dieron los
resultados siguientes:
Resistencia al aplastamiento: 180 kg;
Índice de desgaste: 1,9%
Resistencia a los choques:
- fracción 5-10 mm: 0,0%
- fracción < 5 mm: 0,4%
Una comparación de los resultados de los ejemplos
5 a 7 (no de acuerdo con la invención) con los del ejemplo 8 (de
acuerdo con la invención) muestra el progreso aportado por la
invención en lo que respecta la resistencia mecánica global de las
pastillas de sal.
Claims (10)
1. Pastilla cilíndrica de sal aglomerada, para la
regeneración de materiales intercambiadores de cationes, que
comprende un cuerpo cilíndrico con al menos una cara terminal
abombada, caracterizada por una relación geométrica
\frac{h}{d}
superior a 0,040 e inferior a 0,155, en la que h
designa la altura de la cara abombada por encima del cuerpo
cilíndrico y d designa el diámetro equivalente del cuerpo
cilíndrico.
2. Pastilla de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque la relación geométrica antes
mencionada está comprendida entre 0,080 y 0,120.
3. Pastilla de acuerdo con la reivindicación 1 o
2, caracterizada porque el cuerpo cilíndrico presenta un
diámetro equivalente d de 20 a 30 mm y una altura de 10 a 15 mm, y
la altura h antes citada de la cara abombada está comprendida entre
2 y 3 mm.
4. Pastilla de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3, caracterizada porque presenta una
altura total comprendida entre 0,50 y 0,70 veces el diámetro
equivalente antes mencionado.
5. Pastilla de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 5,caracterizada por un peso
específico aparente superior a 1,85 kg/dm^{3}.
6. Pastilla de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizada porque la masa específica aparente es de 1,90
a 1,99 kg/dm^{3}.
7. Pastilla de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 6, caracterizada porque el cuerpo
cilíndrico es de revolución y la cara abombada es esférica.
8. Pastilla de acuerdo con una de las
reivindicaciones de 1 a 7, caracterizada porque las dos
caras terminales son abombadas.
9. Pastillas de acuerdo con una de las
reivindicaciones de 1 a 8, caracterizada porque está
formada de partículas aglomeradas de sal, de 0,200 a 0,800 mm de
diámetro.
10. Pastillas de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 9, destinada a la regeneración de
resinas intercambiadoras de cationes de los ablandadores de
agua.
Applications Claiming Priority (2)
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