ES2208899T3 - Aireador/mezclador asistido por aire. - Google Patents
Aireador/mezclador asistido por aire.Info
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Abstract
APARATO PARA UTILIZAR EN LA AIREACION DE UN FLUIDO, QUE INCLUYE UN EJE TUBULAR DE ACCIONAMIENTO (64) QUE TIENE UN PRIMERO Y UN SEGUNDO EXTREMO. EL PRIMER EXTREMO VA ACOPLADO A UNA FUENTE DE ACCIONAMIENTO (62) QUE PUEDE GIRAR SELECTIVAMENTE. UNA FUENTE DE AIRE COMPRIMIDO (14) ESTA EN COMUNICACION FLUIDA CON EL EJE TUBULAR DE ACCIONAMIENTO. UNA PRIMERA HELICE (111), QUE TIENE UN EJE DE HELICE, VA ACOPLADA AL SEGUNDO EXTREMO DEL EJE TUBULAR DE ACCIONAMIENTO. CERCA DEL EJE DE LA HELICE SE ENCUENTRA SITUADO UN MECANISMO DE ATOMIZACION (112). EL APARATO PUEDE INCLUIR ADEMAS UNA SEGUNDA HELICE (108) CON UN EJE DE HELICE COLOCADO ENTRE LA PRIMERA HELICE Y EL SEGUNDO EXTREMO DEL EJE TUBULAR DE ACCIONAMIENTO.
Description
Aireador/mezclador asistido por aire.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de aireación para el tratamiento de fluidos. Más particularmente, la
presente invención se refiere a un aparato aireador de hélice con
ayuda mediante aire, es decir, asistido por aire, que mezcla de
manera eficaz y mejora el contenido de oxígeno disuelto en un
fluido.
Los procedimientos de aireación son utilizados en
el tratamiento de fluidos con el objetivo de mezclar e incrementar
el contenido de oxígeno disuelto (DO) del fluido. Cuando se utilizan
en un proceso de tratamiento de aguas residuales, se suministran
bacterias y otros microorganismos con el oxígeno para el
fraccionamiento de las materias orgánicas dentro de las aguas
residuales en un proceso de purificación. En otras aplicaciones, se
utilizan procesos de aireación en el tratamiento de agua para
cumplir con las exigencias de oxígeno disuelto para soportar la vida
de peces y otros organismos acuáticos.
Los aparatos de aireación conocidos, comprenden
aireadores de superficie, difusores/soplantes y aireadores con
rotor. Los aireadores de superficie bombean agua hacia arriba e
impulsan el agua dentro del aire. Los sistemas de aireación de
superficie requieren potencias elevadas y consumen grandes
cantidades de energía en el bombeo del agua contra la fuerza de la
gravedad. En sistemas de soplante/difusor, se introduce aire
comprimido a través de difusores en el fondo de una cubeta. Se
requieren altas potencias para superar la presión estática del agua.
El oxígeno sube verticalmente y escapa con rapidez antes de elaborar
una dispersión efectiva en el agua. Los aireadores con rotor
consisten en aireadores rotativos dispuestos en la superficie del
agua que recibe tratamiento. Los sistemas con rotor se conocen por
su caro mantenimiento y elevado consumo de energía. Se basan en
arrojar agua en el aire, creando un ambiente de aerosol que libera
los malos olores al aire.
Otro tipo conocido de aparato de aireación es un
aireador de tipo aspirador. Estos dispositivos utilizan una hélice
rotativa impulsada por un motor eléctrico dispuesta por debajo de la
superficie de la sustancia sometida a tratamiento. La hélice
introduce aire atmosférico desde una abertura de entrada a través de
un tubo de admisión, y lo descarga al interior de la sustancia, por
ejemplo, el agua residual objeto de tratamiento o el agua que
contiene vida marina. Los aireadores de tipo hélice pueden ser
accionados de manera general horizontalmente, creando un flujo
horizontal en vez de vertical dentro de la cubeta de
tratamiento.
La patente
USA-A-2.928.661 da a conocer un
aparato destinado a establecer contacto de gas y líquido, y en
particular a un aparato mezclador y aireador para su utilización en
el tratamiento de aguas residuales por el proceso de posos
activados. Comprende un motor fijo con un eje de impulsión. El eje
de impulsión tiene dos hélices y dos tubos de aspiración, cada uno
de los cuales tiene una abertura de salida. Las dos hélices crean
una corriente de fluido que provoca que el aire emitido quede
retenido en la corriente del
\hbox{fluido.}
La patente
USA-A-3.400.918 da a conocer un
aireador de aguas residuales que comprenden depósito de tratamiento
con una envolvente cubierta situada en su parte superior. Una caja o
cuerpo cerrado está montado en la envolvente mencionada, y un motor
eléctrico con estator y rotor queda dispuesto en su interior. Un eje
del motor está montado de forma rotativa sobre cojinetes en las
paredes extremas superior e inferior del cuerpo del motor, y tiene
una prolongación en la parte baja que se extiende más allá de la
superficie de las aguas residuales en el depósito. Un paso axial
queda dispuesto en el eje, y medios de extensión y conductos
conectan el extremo superior del paso a la atmósfera. Tubos de
aspiración que se extienden en una dirección radial conectan el
extremo inferior del paso con el interior del depósito y al
producirse la rotación del eje provocan un efecto de aspiración para
la introducción de aire por el paso hacia adentro del depósito. Un
dispositivo de bolsillo sobre el eje sirve para agitar las aguas
residuales.
La patente
USA-A-3.465.706 da a conocer una
adición a una unidad externa de impulsión del tipo que incluye un
póster vertical en la parte baja en el cual sobresale un eje
horizontal de una hélice, presentando una hélice en el mismo, y
comprendiendo también una salida de escape por debajo del agua
dispuesta en el área de la hélice más atrás de la misma y en un
punto separado lateralmente con respecto al acceso de la rotación de
la hélice, incluyendo dicha adición medios por los que se suministra
aire a presión atmosférica al área dispuesta inmediatamente por
detrás de la hélice y en la alineación con su acceso de rotación y,
por lo tanto, se puede descargar al agua ambiente.
La patente
USA-A-4.240.990 da a conocer un
aparato para la mezcla de un gas y un líquido. El aparato está
formado por un cuerpo envolvente externo hueco y un tubo interno
asimismo hueco alojado a efectos de su movimiento rotativo dentro
del cuerpo envolvente externo. Un motor está fijado en el cuerpo
envolvente externo adyacente a un primer extremo del mismo y
acoplado para su impulsión a un primer extremo del tubo interno. El
tubo interno tiene el tubo de soporte que se extiende más allá del
segundo extremo del cuerpo envolvente externo. Unas paletas
impulsoras están fijadas al tubo de soporte para rotación con el
mismo. Una entrada queda constituida en el tubo interno para admitir
un gas en el interior hueco del tubo interno para admitir el gas al
interior hueco del tubo interno. El tubo de soporte tiene una
sección de difusión que se prolonga por debajo de las paletas
impulsoras.
La patente
USA-A-4.774.031 da a conocer un
dispositivo de aireación que comprende un tubo externo hueco y un
tubo interno asimismo hueco soportado con capacidad de rotación en
su interior. El tubo interno está conectado para su impulsión a un
eje de impulsión del motor. Una pestaña de montaje se extiende desde
un primer extremo del tubo externo y un soporte de montaje queda
interpuesto entre la pestaña de montaje y el motor. El soporte de
montaje y la pestaña de montaje están fijadas de manera desacoplable
al motor. Una hélice queda fijada al segundo extremo del tubo
interno.
La patente
USA-A-4.844.816 da a conocer un
aireador con un tubo espiral para la aireación de aguas residuales,
que comprende un eje impulsado en rotación por un motor, llevando el
eje una cámara de mezcla, extendiéndose un canal de aire a lo largo
del eje, y abriéndose, como mínimo, por una salida del elemento de
mezcla, un soplante para insuflar aire a través del canal de aire,
estando sumergida la cámara de mezcla en agua de desperdicio, como
mínimo, a una profundidad de 50 cm por debajo de la superficie
superior del agua de desperdicio, y proporcionando el soplante una
presión de unos 0-35 mbar más baja que la presión
ejercida por el agua residual en la salida.
La patente
USA-A-5.300.261 da a conocer un
aparato para la aireación de un líquido que tiene un eje de
impulsión rotativo, hueco, que sale para su rotación alrededor de un
acceso y que está acoplado en un extremo a un motor de impulsión.
Una hélice está montada en el otro extremo del eje de impulsión. La
hélice tiene una serie de paletas huecas en comunicación con un paso
interno de fluido de aireación en el eje de impulsión. Una serie de
entradas de aire quedan dispuestas en el eje de impulsión y, como
mínimo, se dispone una abertura de salida en cada paleta en el punto
de mayor presión negativa resultante de la rotación de la paleta
dentro del líquido. El eje está sometido continuamente a presión
entre el cojinete y el cierre o retén para impedir que el líquido
pueda pasar por el retén, en caso de que éste sufriera desgaste.
La patente
JP-A-06-002889 da a
conocer una caja de una unidad externa constituida a base de un
panel frontal moldeado integralmente en la cara frontal de un
producto, y una superficie de estanqueización por una placa
metálica, una placa para la fijación del motor en la unidad para
soportar un panel y una rejilla de resina en la superficie del lado
izquierdo, y en la superficie izquierda del producto. El panel está
fijado en la placa mediante tornillos. Además, una pieza de
retención formada en una sección en forma de U está dispuesta en el
extremo superior de la placa, quedando el extremo superior de un
cambiador de calor con una pieza, quedando fijada la parte inferior
a un panel del producto mediante cuatro tornillos.
Entre los aparatos de aireación del tipo hélice
conocidos se incluyen los de las patentes
USA-A-4.280.911,
USA-A-4.741.825,
USA-A-4.806.251,
USA-A-4.844.843,
USA-A-4.741.870, y
USA-A-4.954.295.
Los aireadores conocidos que se han citado
requieren hélices de alta velocidad para crear el vacío para
introducir aire de la atmósfera desde la abertura de entrada y
descargarlo a la sustancia en tratamiento. De acuerdo con ello,
estos aireadores de tipo conocido utilizan grandes cantidades de
energía para crear el vacío.
Es un objetivo de la presente invención dar a
conocer un aparato y método para airear/mezclar un fluido, de manera
que el fluido es mezclado con eficacia, se mejora la disolución de
oxígeno, y se incrementa el contenido de oxígeno en el fluido.
Para conseguir este objetivo, el aparato de la
presente invención está construido tal como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, y el método de la invención es el que responde a
la reivindicación 12.
Las realizaciones ventajosas de la presente
invención se caracterizan en las reivindicaciones dependientes.
Muchas de las ventajas asociadas a la presente
invención se observarán con facilidad, dado que se comprenderá mejor
en base a la siguiente descripción detallada en relación con los
dibujos adjuntos, en los que los números de referencia iguales
designan iguales partes en la totalidad de las figuras y en los
que:
la figura 1 es una vista en planta de un aparato
de aireación de acuerdo con la presente invención;
la figura 2 es una vista lateral en alzado del
aparato de aireación mostrado en la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva parcial
que muestra el conjunto del motor, y el eje del aparato de aireación
de la figura 1;
la figura 4 es una vista lateral a mayor escala
del sistema de hélice del aparato de aireación de la figura 1; y
la figura 5 es una vista en alzado lateral que
muestra el aparato de aireación de la figura 1 en
funcionamiento.
La figura 1 muestra un sistema de aireación de
acuerdo con la presente invención, indicado de modo general con el
numeral (10). El sistema de aireación (10) comprende el aireador
(12) acoplado a la fuente de aire comprimido (14). El aireador (12)
y la fuente de aire comprimido (14) están acoplados a una estructura
de soporte flotante (16) y soportados por la misma. El sistema de
aireación (10) proporciona una mezcla y/o aireación eficaz de agua
mejorando el contenido de oxígeno disuelto del agua en un sistema de
tratamiento de aguas.
En una realización, una estructura flotante de
soporte (16) comprende una base de flotación (24) con una forma
general de U que tiene un extremo abierto (20) y un extremo cerrado
(22). La estructura de soporte con una conformación exclusiva
permite el funcionamiento del aireador (12), proporcionando al mismo
tiempo una plataforma para el personal durante el mantenimiento y
pruebas del sistema de aireación.
La base de flotación (24) está construida
mediante un armazón metálico o no metálico lleno de un material
esponjoso. En una realización, el armazón es metálico. La base del
flotador (24) se puede fabricar en dos mitades, que se han mostrado
en forma de una primera mitad (26) y una segunda mitad (28). La
primera mitad (26) y la segunda mitad (28) son en general simétricas
en sus dimensiones y formas, y se pueden fijar entre sí en
conexiones con pernos (30) para formar la base de flotación (24) con
forma general de U.
La base de flotación (24) comprende una cubierta
(32) que tiene un área adecuada para el soporte estable de personal
delante la realización de pruebas o mantenimiento en el equipo de
aireación. La cubierta (32) está encerrada dentro de una pared (34)
relativamente pequeña, que se extiende desde la cubierta (32), y que
está situada alrededor de su perímetro externo. La forma de la
cubierta (32) corresponde a la forma de la base (24) del flotador,
permitiendo libre acceso a equipos soportados por la estructura de
soporte (16).
Fijado a la cubierta (32) se encuentra un armazón
de montaje (36) para montaje del equipo de aireación sobre una
estructura de soporte (16). En particular, el armazón de montaje
(36) comprende el soporte de montaje (38), soporte de montaje (40),
soporte de montaje (42), y soporte de montaje (44) fijados a la
cubierta (32). El elemento de soporte tubular (46) se extiende entre
el soporte de montaje (38) y el soporte de montaje (40) y está
fijado de manera firme a los mismos por los extremos. El elemento
tubular de soporte (48) se prolonga entre el soporte de montaje (42)
y el soporte de montaje (44) y está acoplado de manera fija por sus
extremos a los mismos. El soporte estabilizador (50) está conectado
entre el elemento de soporte tubular (46) y el elemento de soporte
tubular (48) en las proximidades del extremo abierto (20) de la
estructura de soporte (16), proporcionando integridad estructural al
armazón de montaje (36). La placa (52) de montaje del compresor está
conectada entre el elemento de soporte tubular (46) y el elemento de
soporte tubular (48), en las proximidades del extremo cerrado (22)
de la estructura de soporte (16). La placa (52) de montaje del
compresor soporta la fuente de aire comprimido (14) y proporciona
estabilización adicional a la estructura de soporte (16).
Extendiéndose a las proximidades del centro del
elemento de soporte tubular (46) se encuentra el soporte (54) de
montaje del motor, y extendiéndose a las proximidades del eje del
elemento (48) del soporte tubular se encuentra el soporte de montaje
(56) del motor. El soporte (54) del montaje del motor y el soporte
(56) del montaje del motor permiten la suspensión móvil del aireador
(12) sobre la abertura de la base de flotación (24) en forma de
U.
Haciendo referencia a la figura 2, una vista en
alzado lateral del sistema de aireación (10) se ha mostrado de modo
general. El aireador (12) está acoplado con capacidad de rotación a
la estructura de soporte (16) (utilizando los soportes de montaje
del motor (54) y (56)). En esta configuración, el aireador (12)
puede ser montado con capacidad de desplazamiento/selectivamente
entre una posición general vertical (A) y una posición general
horizontal (no mostrada). El aireador (12) se ha mostrado también en
una posición intermedia (B). El aireador (12) puede ser dispuesto en
una posición general horizontal (y soportado por el soporte de
estabilización (50)) permitiendo la realización del mantenimiento en
el aireador (12).
El aireador (12) comprende de manera general un
motor (62) acoplado a un sistema de eje (64) que, durante el
funcionamiento, se prolonga por debajo de la estructura de soporte
(16). Un sistema de hélice (66) está acoplado al extremo del sistema
de eje (64). En una realización, el motor (62) es un motor eléctrico
que tiene la caja eléctrica (68) para su conexión a una fuente de
potencia eléctrica (no mostrada) indicada con el numeral (69). El
sistema de eje (64) está acoplado a una fuente (14) de aire
comprimido utilizando el tubo de aire de tipo flexible (70). Con
esta conexión flexible, el aireador (12) puede ser desplazado o
posicionado entre la posición general vertical (A) y la posición
general horizontal manteniendo simultáneamente la conexión a la
fuente (14) de aire comprimido. En una realización, la fuente (14)
de aire comprimido es un compresor de aire accionado eléctricamente
que tiene un motor (72) y un sistema de aire (74) que se extiende
por encima del motor (72). El motor (72) del compresor de aire está
acoplado a una fuente de potencia eléctrica (no mostrada).
Haciendo referencia a la figura 3, se ha mostrado
una vista en perspectiva del motor (62) y del correspondiente
sistema de eje (64). En una realización, el motor (62) es un motor
eléctrico que puede tener una potencia comprendida de manera típica
entre 1 y 100 caballos. También se observará que el motor (62) puede
ser mucho mayor de 100 caballos. El motor (62) tiene un eje de
potencia rotativo (82) que se prolonga del mismo.
El sistema de eje (64) comprende un eje de
accionamiento (84) dispuesto dentro del cuerpo envolvente (86). El
cuerpo envolvente (86) comprende una abertura (88) para el aire
comprimido que, una vez efectuado el montaje, se encuentra en
comunicación con la fuente de aire comprimido (14) por intermedio de
la tubería de aire flexible (70). El eje de impulsión (84) está
dispuesto con capacidad rotativa dentro del cuerpo envolvente (86).
El eje de impulsión (84) es un elemento de forma general tubular y
comprende el primer extremo (90) y un segundo extremo (92). Una
punta universal (93) está situada en el primer extremo (90).
Extendiéndose hacia adentro de la parte interna del eje (84) se
encuentra un orificio de entrada de aire (94). En una realización
preferente, el orificio de entrada de aire (94) está situado en las
proximidades del primer extremo (90) del eje de impulsión. También
se observará que el eje (84) puede incluir varios orificios (94)
para la entrada de aire. El segundo extremo (92) del eje de
impulsión comprende unas roscas (96) para la conexión al sistema de
hélice (66).
El cuerpo envolvente (86) del sistema de eje
comprende una pestaña (98) unida mediante pernos al cuerpo del motor
(62) a través de la placa de montaje (100). El primer extremo (90)
del eje de impulsión (84) se extiende a través de la abertura (102)
de la placa de montaje (100) y está acoplado al eje (82) rotativo
del motor. La placa de montaje (100) comprende además una extensión
(104) para conexión rotativa al soporte de montaje del motor (54) y
una extensión (106) para conexión rotativa al soporte de montaje del
motor (56).
Cuando se hace todo el montaje, el orificio (94)
de entrada de aire del eje de impulsión se alinea en general con la
abertura (88) de aire comprimido del cuerpo envolvente. Al girar el
eje de impulsión (84) alrededor de su eje longitudinal, el aire
comprimido pasa por la abertura (88) del aire comprimido y llega al
eje hueco del eje de impulsión (84) a través del orificio (94) de
entrada de aire, saliendo por el segundo extremo (92) del eje de
impulsión.
Haciendo referencia a la figura 4, se ha mostrado
una vista a mayor escala del conjunto del sistema de hélice (66). El
sistema de hélice (66) comprende una hélice primaria (108), una
hélice secundaria (110) y un atomizador (112). La hélice primaria
(108) comprende paletas primarias (114) que se extienden hacia
afuera desde un eje (116) primario de la hélice, hueco. El eje
primario (116) de la hélice está dimensionado para su acoplamiento
sobre el segundo extremo (92) del eje de impulsión. En una
realización, la hélice primaria (108) es similar a la hélice normal
de una embarcación.
De manera similar a la primera hélice (108), la
segunda hélice (110) comprende paletas de hélice secundarias (118)
que se extienden hacia afuera desde un eje (120) de la hélice
secundaria. Las paletas (118) de la hélice secundaria son pequeñas
en relación con las paletas (114) de la hélice primaria. El
atomizador (112) está situado en las proximidades de la hélice
secundaria (110). En una realización, el atomizador (112) comprende
las aletas del atomizador (122), (124), (126) y (128) (no mostradas)
que se extienden longitudinalmente desde un extremo de la hélice
secundaria (110) y que están separadas radialmente alrededor del eje
(120). Las aletas (122)128) del atomizador se extienden más
allá del eje de la hélice (120), extendiéndose las aletas del
atomizador hacia adentro, hacia el eje central longitudinal del eje
(120) a un lugar que está más alejado hacia adentro que la abertura
interior del eje (120) de la hélice secundaria.
En su montaje, la hélice primaria (108) está
colocada sobre el segundo extremo (92) del eje de impulsión, y está
acoplada al eje de impulsión (84). El separador (130) está
parcialmente dispuesto sobre el segundo extremo (92) del eje de
impulsión, y prensado contra el eje de la hélice primaria (116). En
una realización, el separador (130) está enroscado íntimamente sobre
el segundo extremo (92) del eje de impulsión, contra el eje (116) de
la hélice primaria. De manera similar al eje de impulsión (84), el
separador (130) es un elemento tubular que tiene un diámetro
interior aproximadamente igual al diámetro interior del eje de
impulsión (84) y un diámetro exterior aproximadamente igual al
diámetro exterior del eje (116) de la hélice primaria. Conectada a
un extremo opuesto del separador (130) se encuentra la hélice
secundaria (110). La longitud del separador (130) corresponde a la
distancia en que se desea separar o alejar la segunda hélice con
respecto a la primera hélice (108) para conseguir el rendimiento
deseado de la hélice. En una realización, la hélice secundaria (110)
está acoplada a un separador (130) por unión del eje (120) de la
hélice secundaria al extremo del separador (130).
El atomizador (112) está situado en un extremo
opuesto de la hélice secundaria (110). En una realización, las
aletas (122), (128) de atomización del atomizador (112) están
construidas de manera integral con la segunda hélice (110). Se
observará que el atomizador (112) puede estar constituido también
como unidad separada y fijado al extremo del eje (120) de la hélice
secundaria o separado con respecto al extremo de dicho eje (120) de
la hélice secundaria por un separador adicional, dependiendo de las
dimensiones de la hélice secundaria (110) y de las características
de rendimiento del sistema de hélice deseado.
Haciendo referencia a la figura 5, el sistema de
aireación (10) de acuerdo con la invención se ha mostrado en su
funcionamiento. El sistema de aireación (10) está situado dentro de
una cubeta de agua para tratamiento del agua (132) contenida en la
misma. Una estructura de soporte flotante (16) flota sobre la
superficie del agua (132) soportando al aireador (12) y a la fuente
de aire comprimido (14). El sistema de hélice (66) del aireador (12)
está dispuesto dentro del agua (132) con el ángulo deseado. Cuando
se encuentra en una posición operativa, el aireador (12) puede ser
accionado en modalidades seleccionadas de funcionamiento para llevar
a cabo un proceso deseado, tal como un mezclador para un proceso de
nitrificación/desnitrificación o un aireador asistido por aire.
En una realización preferente de funcionamiento,
el sistema de aireación (10), de acuerdo con la presente invención,
es accionado en forma de aireador aspirado accionado por hélice con
asistencia de aire. El aireador (12) funciona con la fuente de aire
comprimido (14) para máxima aireación y máxima eficacia de la
oxigenación. El aireador (12) es ajustado al ángulo deseado de
funcionamiento con respecto a la estructura de soporte flotante
(16). El motor (62) es activado para obligar al giro la hélice
primaria (108) (a través del eje de impulsión (84)) a una velocidad
relativamente baja. La rotación de la hélice primaria (108) a una
velocidad relativamente baja acciona la hélice (108) como mezclador
del agua (132), habiéndose indicado por las flechas indicadoras de
flujo (136). La fuente de aire comprimido (14) proporciona aire a
través del eje de impulsión (84) al proceso de aireación. La
cantidad de aire recibida desde la fuente (14) del aire comprimido
es completamente ajustable. En particular, la fuente de aire
comprimido (14) proporciona aire comprimido al aireador (12) a
través del tubo de aire flexible (70). El aire pasa por el cuerpo
envolvente (86) en la abertura (88). Al girar el eje de impulsión
(84) el aire entra en el eje hueco de impulsión (84) a través del
orificio de entrada de aire (94) y sale por el sistema de hélice
(66) en la salida de aire (134).
La hélice secundaria (110) es utilizada para la
difusión del flujo principal de agua (132) en un flujo suave
dirigido hacia el atomizador (112), indicado con las flechas de
flujo (138). El atomizador (112) mezcla el flujo dirigido con el
aire comprimido que sale de la salida de aire (134). El atomizador
(112) conforma el aire que sale por la salida (134) en burbujas
finamente atomizadas para incrementar de manera eficaz el contenido
de oxígeno disuelto en el agua (132). Las burbujas finamente
atomizadas, indicadas por la nube de atomización (140), prolongan el
tiempo en el que las burbujas están en suspensión dentro del agua
(132), permitiendo el escape de una cantidad menor de aire hacia la
superficie del agua (132), y de manera correspondiente logrando una
mayor transferencia de oxígeno al agua (132).
La fuente de aire comprimido (14), la presión del
aire y/o su volumen, la velocidad del sistema de hélice (66) y el
ángulo de montaje del aireador (12) son completamente ajustables
para conseguir el máximo rendimiento y oxigenación en el sistema de
aireación (10). Además, la localización del atomizador (112), de la
hélice secundaria (110) y de la hélice primaria (108) se pueden
ajustar para su colocación a una distancia predeterminada a lo largo
de la línea de flujo para conseguir el máximo rendimiento del
sistema de hélice (66) y de manera correspondiente la transferencia
de oxígeno.
El diseño exclusivo del sistema de aireación de
acuerdo con la presente invención proporciona una mezcla eficaz y/o
transferencia de oxígeno, mejorando el contenido de oxígeno disuelto
del agua objeto de tratamiento. El aireador de la presente invención
requiere un consumo menor de energía correspondiendo a la proporción
de transferencia de oxígeno deseada, puesto que el sistema de hélice
no requiere para su funcionamiento una velocidad muy elevada
requerida para crear el vacío para producir la entrada de aire a
través del eje del aireador, tal como se requiere en los sistemas de
aireación de tipo convencional. Además, el sistema de aireación
(10), de acuerdo con la presente invención, puede funcionar en
conexión con el sistema de control de tratamiento de fluido,
haciendo que las características de rendimiento sean ajustables por
completo, de modo automático, por los ajustes automáticos del
aireador (12) en el ángulo con respecto a la estructura de soporte
(16), ajuste del aire suministrado por la fuente de aire comprimido
(14) y ajuste de la velocidad operativa del sistema de hélice
(66).
La velocidad del sistema de hélice (66) se puede
incrementar, creando un atomizador (12) próximo al vacío,
permitiendo que el aireador (12) sea utilizado como aireador
convencional de aspiración, tal como se conoce en esta técnica, sin
ayuda de aire comprimido. Se observará que la presión de aire
situada dentro del eje de impulsión (84) puede ser aproximadamente
igual a la presión existente en la salida de aire (134). De manera
alternativa, la presión de aire situado dentro del eje de impulsión
(84), puede ser superior o inferior a la presión presente en la
salida de aire (134), tal como se desea selectivamente para el
rendimiento específico del aireador.
En otro modo de funcionamiento, el aireador (12)
es utilizado exclusivamente como mezclador en un proceso de
nitrificación/desnitrificación, sin la introducción de aire externo
o de aire comprimido. Al activar el motor (62), el eje de impulsión
(84) hace girar la hélice primaria (108) a la velocidad y ángulo
deseados para proporcionar la cantidad deseada de mezcla y
movimiento del agua (132) para la
nitrificación/desnitrificación.
Se comprenderá que esta descripción es, en muchos
aspectos, solamente ilustrativa. Se pueden introducir cambios en
detalles, especialmente en las dimensiones, forma, material y
disposición de las piezas sin salir del ámbito de la invención. De
acuerdo con ello, el ámbito de la invención se define en el lenguaje
de las reivindicaciones siguientes.
Claims (8)
1. Aparato (10) para la aireación/mezcla de
fluidos, que comprende:
un eje de impulsión tubular hueco (84) que tiene
un primer extremo (90) y un segundo extremo (92), de manera que el
primer extremo (90) está acoplado a una fuente de potencia
selectivamente rotativa (62);
una fuente de aire comprimido (14) en
comunicación de fluido con el espacio interior del eje de impulsión
tubular (84),
una primera hélice (108) que tiene un eje de
hélice hueco (116) acoplado al segundo extremo (92) del eje de
impulsión tubular (84);
una segunda hélice (110) que tiene un eje de
hélice hueco (120) dispuesto entre la primera hélice (108) y la
segunda hélice (110); y
el mecanismo de atomización (112) es situado en
las proximidades de la segunda hélice (110) y más abajo de la
misma;
de manera que se suministra aire comprimido desde
el primer extremo (90) del eje de impulsión tubular (84) al
mecanismo atomizador (112) y de manera que la cantidad de aire
recibido desde la fuente de aire comprimido (14) es completamente
ajustable, de manera que el aparato (10) está dotado para funcionar
en dos modalidades operativas, una modalidad de mezcla y una
modalidad de aspiración.
2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
el mecanismo atomizador (112) comprende además una serie de
elementos planos (122, 124, 126, 128) separados radialmente
alrededor del extremo de más abajo de la segunda hélice (110) que se
extiende longitudinalmente hacia afuera desde el extremo del eje
(120).
3. Aparato, según la reivindicación 2, en el que
los elementos de forma general plana (122, 124, 126, 128) se
extienden hacia adentro, hacia el eje central longitudinal del eje
(120).
4. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
la segunda hélice (110) es mayor que la primera hélice (108).
5. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
el mecanismo de atomización (112) forma parte integral con la
segunda hélice (110).
6. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
el mecanismo de atomización (112) está acoplado directamente a la
segunda hélice (110).
7. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
la segunda hélice (110) es menor que la primera hélice (108).
8. Método para el tratamiento de aguas residuales
que comprende las siguientes etapas:
(a) disponer un aparato (10) de
aireación/mezcla-
do de fluidos que comprende:
do de fluidos que comprende:
un eje de impulsión tubular hueco (84) que tiene
un primer extremo (90) y un segundo extremo (92) en el que el primer
extremo (90) está acoplado a una segunda fuente de potencia
selectivamente rotativa (62);
una fuente de aire comprimido (14) en
comunicación de fluido con el espacio interno del eje de impulsión
tubular (84), de manera que la cantidad de aire recibida desde la
fuente de aire comprimido (14) es completamente ajustable;
una primera hélice (108) que tiene un eje hueco
(116) de la hélice acoplado a un segundo extremo (92) del eje
tubular de impulsión (84);
una segunda hélice (110) que tiene un eje de
hélice hueco (120) posicionado entre la primera hélice (108) y la
segunda hélice (110); y
un mecanismo atomizador (112) situado en las
proximidades de la segunda hélice (110) y más abajo de la misma;
(b) disponer el sistema aireador/hélice (66) en
el agua residual;
(c) hacer funcionar el aparato (10) en una
primera modalidad funcional, en la que el sistema de aireación (66)
es accionado como aireador aspirado impulsado por una hélice
asistida por aire, alimentado con aire comprimido y/o aire externo,
y
(d) hacer funcionar el aparato (10) en una
segunda modalidad operativa en la que el sistema de aireación (66)
es accionado como mezclador, ajustándose el suministro de aire según
una modalidad sin suministro de aire externo y/o aire
comprimido.
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