ES2377159T5 - Procedimiento y dispositivo para limpiar simultáneamente varias tuberías o sistemas de tuberías - Google Patents

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Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para limpiar simultaneamente varias tubenas o sistemas de tubenas
La invencion se refiere a un procedimiento para limpiar simultaneamente varias tubenas o sistemas de tubenas, en particular de secciones transversales diferentes respectivamente haciendose la limpieza con un producto de limpieza kquido que se extrae mediante una bomba de alimentacion de un deposito acumulador y se hace circular por los sistemas que hay que limpiar asf como un dispositivo para ejecutar dicho procedimiento.
El procedimiento que se utiliza es el conocido procedimiento CIP, a saber, “Cleaning in Place” (Limpieza sobre el terreno). Los procedimientos CIP para limpiar sistemas de conducciones son parte del estado de la tecnica de los metodos de limpieza desde hace varias decadas, por ejemplo, aplicados a las instalaciones de embotellamiento de alimentos. Un procedimiento CIP se conoce, por ejemplo, por el documento WO 01/38218 A1. Cuando, en lo que sigue, se hable de instalaciones de embotellamiento de alimentos o de maquinas de llenado abreviadamente la presente invencion en ningun caso se limitara solo a estas maquinas puesto que con el procedimiento segun la invencion se pueden limpiar tubenas o sistemas de tubenas arbitrarios.
Lo caractenstico es que en una instalacion de suministro descentralizada (abreviadamente instalacion CIP) se mezclan distintos productos de limpieza, se regula su temperatura y se almacenan para, cuando se plantee una tarea de limpieza, hacer circular el producto requerido hasta el sistema que hay que limpiar mediante una bomba y un sistema de tubenas. Las primeras instalaciones CIP suministraban los productos de limpieza (a una temperatura y con una concentracion concretas) cuando los requena el sistema que habfa que limpiar siguiendo una secuencia y con una duracion establecidas, determinadas mediante un programa almacenado en la instalacion CIP.
El producto de limpieza lo bombeaba el sistema que habfa que limpiar durante el proceso de limpieza y despues se conduda hasta un desague. Este procedimiento se denominara “limpieza” desaprovechada puesto que el producto de limpieza no se reutiliza.
Para conseguir unos procesos productivos mas economicos y mas respetuosos con el medio ambiente se desarrollo la llamada limpieza CIP de ciclo cerrado con una “superposicion” de soluciones de limpieza retornando los productos de limpieza (por lo general, soluciones acidas y/o basicas) a la CIP por unas conducciones y reutilizandose en ella hasta que dure su poder de limpieza.
Aun asf se deben mejorar los procedimientos conocidos de las instalaciones CIP:
• la velocidad de flujo (mecanica) de la solucion de limpieza proporcionada depende de la capacidad de la bomba CIP, del dimensionamiento de la conduccion de alimentacion y de la longitud de las conducciones entre la instalacion CIP y la maquina de embotellamiento. Asf, en la practica se usan caudales de entre 10 m3/h y 15 m3/h.
• este factor de la mecanica del flujo afecta mucho al resultado de la limpieza, por eso, con las dimensiones del tanque que se usa en las maquinas de embotellamiento y las secciones transversales de las tubenas, las cantidades proporcionadas son a menudo demasiado pequenas y solo se puede conseguir un resultado de limpieza satisfactorio con una limpieza de larga duracion ya que la velocidad del flujo (y asf la eficacia de la limpieza) se reduce mucho para diametros grandes.
• en los tanques, a menudo se utilizan esferas de rociado que potenciaran el poder de limpieza mecanico sobre las superficies del tanque. Esta solucion tiene, sin embargo, riesgos asepticos y no se puede utilizar para la llamada limpieza invertida (inversion del sentido del flujo al limpiar), puesto que existe el riesgo de que los productos solidos no se puedan eliminar completamente.
• en principio no se pueden limpiar simultaneamente dos o mas sistemas de llenado mediante un sistema de conducciones a menos que dos maquinas de embotellamiento pasen a un tiempo por las mismas fases de limpieza. Si, sin embargo, dos sistemas de llenado estan pensados para productos diferentes (en este caso agua y productos con solidos) existe el riesgo de que al sistema de llenado que esta dimensionado para el agua (mas pequeno) lleguen solidos del otro sistema de llenado y lo obstruyan.
• ademas para el sistema de llenado de mayores dimensiones resultan necesarias unas velocidades de flujo mas altas que para el sistema de llenado de agua para lograr en el mismo tiempo un resultado de limpieza similar.
• asf, hasta la fecha, si se utilizan estos dos sistemas de llenado diferentes resulta necesario conectar dos conducciones CIP separadas con dos bombas separadas para que la limpieza de los sistemas se pueda hacer simultaneamente y adaptada al producto respectivo.
Por tanto, la invencion tiene el objetivo de disenar y perfeccionar el procedimiento mencionado en la introduccion y descrito antes con mas detalle y tambien el dispositivo correspondiente para limpiar conducciones de tal manera que la cantidad necesaria de producto de limpieza y el tiempo de limpieza se puedan minimizar sin que esto afecte a las condiciones asepticas.
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Con respecto al procedimiento, el objetivo se consigue de acuerdo con la reivindicacion 1.
El correspondiente dispositivo segun la invencion para ejecutar el procedimiento en el que se hace la limpieza con un producto de limpieza Kquido que se extrae mediante una bomba de alimentacion de un deposito acumulador y se hace circular por los sistemas a limpiar destaca por que una bomba de alimentacion esta asociada al segundo u otro sistema que hay que limpiar cuya velocidad de giro y sentido de giro se pueden modificar para determinar o regular el procedimiento de limpieza y que la conduccion de la primera corriente parcial constituye una unidad reguladora de presion y que en la conduccion de retorno de las corrientes parciales esta dispuesta una valvula estranguladora.
De acuerdo con otra idea preferida de la invencion la velocidad de giro de esta bomba y, por tanto, el caudal volumetrico del producto de limpieza se puede modificar en ambos sentidos para poder conseguir un poder de limpieza optimo.
Es particularmente conveniente que se pueda utilizar la bomba de alimentacion asociada a los segundos u otros sistemas para hacer circular el producto de limpieza y el (otro) producto.
Esto resulta particularmente ventajoso ya que, viceversa, se puede anadir al proceso de limpieza la bomba de alimentacion que ya exista en particular al incorporar un dispositivo segun la invencion.
Convenientemente la regulacion del caudal circulante del producto de limpieza se hace mediante la regulacion de la velocidad de giro de las bombas de la instalacion CIP y del sistema que hay que limpiar.
Otra idea de la invencion preve que la corriente del producto de limpieza se divida primero en dos corrientes parciales antes de que entre en el primer sistema que hay que limpiar de las que la primera se recircula hasta el deposito acumulador y la segunda se hace circular por el primer sistema que hay que limpiar. En este caso se cierra por tanto un circuito directo del producto de limpieza. Al reducir la primera corriente parcial resulta posible modificar la temperatura, la concentracion o la cantidad de producto de limpieza en la corriente principal que limpia los sistemas.
El procedimiento segun la invencion resulta en este caso particularmente economico en cuanto al producto de limpieza ya que se puede reutilizar la primera corriente parcial tras la bifurcacion si falta producto de limpieza en los sistemas que hay que limpiar para rellenar el sistema de limpieza.
Convenientemente se puede regular la agresividad (concentracion de base/acido) del producto de limpieza.
Se entiende que la instalacion CIP puede estar equipada con varios reservorios para distintos productos de limpieza. Esto se conoce suficientemente por el estado de la tecnica y se aplica tambien al procedimiento segun la invencion o al dispositivo correspondiente sin que haya que hacer referencia a ello en particular.
El dispositivo segun la invencion se puede aplicar tambien y en particular si las secciones transversales de las conducciones de los sistemas que hay que limpiar son de diferente tamano. Al conmutar entre conducciones segun la invencion resulta posible una limpieza simultanea de dos o mas sistemas con caudales u anchos nominales diferentes independientemente de la potencia de bombeo de la bomba de alimentacion de la instalacion CIP.
Preferentemente el dispositivo segun la invencion presenta sensores para medir el caudal volumetrico y/o la temperatura o la conductividad. Por conductividad se entiende la concentracion de acido/base del producto de limpieza.
De acuerdo con la invencion resultan las siguientes ventajas:
- mayor poder de limpieza mecanico a presion reducida
- independencia practicamente de la cantidad de producto de limpieza CIP proporcionado
- independencia de la inercia masica del producto de limpieza CIP por la conduccion entre la instalacion CIP y la maquina de llenado
- ausencia de picos de presion al cambiar la posicion de la valvula o la inversion del sentido del flujo
- el producto de limpieza que sale del sistema de mayor ancho nominal no pasa al sistema con un ancho nominal menor
- uso simultaneo de la bomba como bomba de alimentacion del producto aseptica y como bomba de limpieza.
- ajuste de temperatura automatico y seguimiento del producto (concentracion de acido/base en los sistemas de limpieza)
- regulacion del caudal mediante la regulacion de la velocidad de giro de la bomba
La invencion se explicara mas a continuacion en base a solo un dibujo que representa ejemplos de realizacion ventajosos. En el dibujo muestra:
la figura 1: el principio de funcionamiento del procedimiento segun la invencion en un circuito esquematico
(primera alternativa)
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la figura 2: el principio de funcionamiento del procedimiento segun la invencion en un circuito esquematico
(segunda alternativa)
la figura 3: el circuito esquematico de la figura 1 completado con unos valores de caudal a modo de ejemplo y
la figura 4: el circuito esquematico de la figura 2 completado con unos valores de caudal a modo de ejemplo
Hay que indicar que en todas las figuras las conducciones solo estan representadas como lmeas, indicando las flechas el sentido del flujo del producto de limpieza.
La figura 1 muestra como se hace circular un producto de limpieza desde la instalacion CIP con al menos un deposito acumulador 1 y una bomba 2 de alimentacion hasta el subsistema A pasando por la conduccion 3 de ida. Mediante una derivacion 4 una corriente parcial TS1 se reconduce por la conduccion de retorno hasta la instalacion CIP. Esta corriente se utiliza para rellenar si falta producto en los subsistemas.
La corriente parcial TS3 se reconduce por la conduccion 8, que en este caso sirve como derivacion, hasta la conduccion 6 que conecta los subsistemas A y B (circuito interno). La corriente parcial TS4 fluye de vuelta a la instalacion CIP pasando por una valvula 12 estranguladora. Este caudal que abandona los subsistemas A y B respectivamente B' define la cantidad de producto de limpieza sin usar que se aporta a los subsistemas A, B respectivamente B' desde la instalacion ClP. La corriente parcial TS2 restante llega por una conduccion 5 hasta el subsistema A que hay que limpiar y desde allf, corriente TS2', pasa por una conduccion 6 llegando al subsistema B. Con lmea discontinua se indica que ademas del subsistema B puede haber otros subsistemas B' que haya que limpiar. Una bomba 7 de alimentacion dispuesta en la zona de los subsistemas B, B' se encarga de proporcionar el caudal necesario de producto de limpieza, auxiliada por la bomba 2 de alimentacion de la instalacion CIP. Esta corriente TS2' de limpieza principal se acelera o se retarda con la bomba 7 de alimentacion instalada y se divide otra vez en corrientes parciales (TS3, TS4).
En el primer ejemplo de realizacion segun la figura 1 se combina la corriente parcial TS2' antes de que entre en el subsistema B con la otra corriente parcial TS3 que ya ha pasado por este sistema y que se conduce a lo largo de una conduccion 8 de vuelta a la conduccion 6. Un caudal del producto de limpieza ya separado antes se hace circular de vuelta al deposito acumulador 1, corriente parcial TS4, por las conducciones 9, 10. Para garantizar una distribucion de presion estable en la conduccion 4 esta prevista una unidad 11 reguladora de presion y en la conduccion 12 una valvula estranguladora.
Resulta evidente de inmediato que los subsistemas A, B pueden presentar anchos nominales diferentes. Por el hecho de que si bien la corriente parcial TS2' que ya ha abandonado el subsistema A puede llegar a los subsistemas B respectivamente B' el caso contrario queda excluido se impide con seguridad que el material con solidos que vaya por las conducciones de mayor ancho nominal de los subsistemas B o B' pueda circular hasta el subsistema A y producir una obstruccion.
Lo mismo se aplica al modo de funcionamiento alternativo representado en la figura 2. En este caso la corriente parcial TS2 abandona el subsistema A que hay que limpiar, corriente parcial TS2' y se conduce por la conduccion 8 y a continuacion se vuelve a dividir en las corrientes parciales TS3* y TS4*. La corriente parcial TS3* se utiliza para limpiar los subsistemas B (o ya antes B') y la corriente parcial TS4* se reconduce de vuelta al deposito acumulador 1.
Despues de que haya abandonado los subsistemas B respectivamente B' que hay que limpiar la corriente parcial TS3* se mezcla otra vez con la corriente parcial TS2' tras pasar por la conduccion 6.
Al comparar los diagramas esquematicos de las figuras 1 y 2 resulta claro enseguida que el modo de funcionamiento alternativo se consigue con solo modificar el sentido de giro de la bomba 7 de alimentacion. No son necesarias otras modificaciones relativas a la conmutacion o siquiera a la estructura.
Las figuras 3 y 4 son identicas a las figuras 1 y 2 en cuanto al contenido pero, sin embargo, para que se entiendan mejor, ademas se han marcado a modo de ejemplo unos caudales circulantes con sus unidades de volumen/tiempo (m3/h).
En el ejemplo representado (ambas alternativas) el producto de limpieza sale de la bomba 2 de alimentacion de la instalacion CIP a razon de 7 m3/h y se hace circular a continuacion despues de la primera division a razon de 2 m3/h, corriente parcial TS1, y a razon de 5 m3/h, corriente parcial TS2.
En el circuito esquematico segun la figura 3 se anade una corriente parcial TS3- (20 m3/h) del producto de limpieza a la corriente parcial TS2' (5 m3/h) y que ya ha circulado por los subsistemas B y eventualmente B' de modo que resulta un caudal total de 25 m3/h que se introduce en los subsistemas B y eventualmente B'. La bomba 7 de alimentacion se encarga de suministrar el caudal de 25 m3/h del ejemplo representado.
Como se ha mencionado antes la corriente de alimentacion aguas abajo de la bomba 7 de alimentacion se divide en las corrientes parciales TS3 (20 m3/h) y TS4 (5 m3/h) extrayendose la corriente parcial TS4 (5 m3/h) combinada con
la corriente parcial TS1 (2 m3/h) con un caudal a razon de 7 m3/h de producto de limpieza hacia la instalacion CIP.
Esto no es asf en la representacion alternativa segun la figura 4 en la que se ha invertido el sentido de giro de la bomba 7 de alimentacion. En este caso se combina la corriente parcial TS2', despues de que haya pasado por el subsistema A, a una razon de 5 m3/h con la corriente parcial TS3* (25 m3/h) resultando un caudal total de 30 m3/h. 5 Esta corriente se vuelve a dividir en las dos corrientes parciales TS3* de 25 m3/h y TS4* de 5 m3/h. La corriente parcial TS4* se combina despues con la corriente parcial TS1 de modo que se recirculan conjuntamente de vuelta hasta el deposito acumulador 1 con un caudal de 7 m3/h.
En las figuras 3 y 4, en el ejemplo representado las bombas 2 de alimentacion mueven un caudal de 7 m3/h. y la bomba 7 de alimentacion un caudal de 25 m3/h, ambos constantes. Resulta claro que modificar la velocidad de giro 10 de la bomba 7 de alimentacion produce la correspondiente modificacion de volumen de producto de limpieza que se hace circular. De esta forma se pueden conseguir condiciones de limpieza optimas en un tiempo de limpieza mmimo optimizado.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para limpiar simultaneamente varias tubenas o sistemas (A, B y eventualmente B') de tubenas, en particular, de secciones transversales diferentes haciendose la limpieza con un producto de limpieza Kquido que se extrae mediante una bomba (2) de alimentacion de un deposito acumulador (1) y que se hacen circular por los sistemas (A, B, B') que hay que limpiar, y alimentandose una corriente (TS2) del producto de limpieza al primer sistema (A) que hay que limpiar,
    caracterizado porque
    la corriente (TS2) del producto de limpieza o bien
    - despues de que abandone el primer sistema (A) que hay que limpiar como corriente (TS2') de producto de limpieza, se divide en dos corrientes parciales de las que una corriente parcial se utiliza para limpiar el segundo u otro sistema (B, B') y la otra corriente parcial se reconduce hasta el deposito acumulador (1) o
    - despues de que abandone el primer sistema (A) que hay que limpiar como corriente (TS2') de producto de limpieza primero se alimenta al segundo u otro sistema (B, B') que hay que limpiar y despues se divide en corrientes parciales (TS3 y TS4) de las que la corriente parcial (TS3) se anade a la segunda corriente parcial (TS2') y la otra corriente parcial (TS4) se reconduce hasta el deposito acumulador (1):
    y porque una bomba (7) de alimentacion esta asociada al segundo u otro sistema (B, B') que hay que limpiar, cuyo sentido de giro elegido permite seleccionar los dos procedimientos alternativos.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la velocidad de giro de la bomba (7) de alimentacion se puede modificar en ambos sentidos.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la bomba (7) de alimentacion se puede usar tanto para hacer circular el producto de limpieza como para hacer circular el producto en el segundo u otro sistema (B, B').
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la regulacion del caudal de producto de limpieza se hace regulando la velocidad de giro de las bombas (2, 7).
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la corriente de producto de limpieza se divide primero en dos corrientes parciales (TS1 y TS2) de las que la primera (TS1) se recircula hasta el deposito acumulador (1) y la segunda (TS2) se hace circular por el primer sistema (A) que hay que limpiar.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque se reduce la primera corriente parcial (TS1) para modificar la temperatura, concentracion o la cantidad de producto de limpieza en los sistemas (A, B y eventualmente B') que hay que limpiar.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se puede regular la agresividad (concentracion de acido/base) del producto de limpieza.
  8. 8. Dispositivo para ejecutar el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, haciendose la limpieza con un producto de limpieza lfquido que se extrae mediante una bomba (2) de alimentacion de un deposito acumulador (1) y que se hace circular por los sistemas (A, B, B') que hay que limpiar, caracterizado porque una bomba (7) de alimentacion esta asociada al segundo u otro sistema (B, B') que hay que limpiar, cuya velocidad de giro y sentido de giro se pueden modificar para determinar o regular el procedimiento de limpieza y porque la conduccion (4) para la primera corriente parcial (TS1) hacia el deposito acumulador esta hecha como una unidad (11) reguladora de presion y porque en la conduccion (9) de retorno de las corrientes parciales (TS4 o TS4*) hasta el deposito acumulador esta dispuesta una valvula (12) estranguladora.
  9. 9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado porque las secciones transversales de las conducciones de los sistemas (A o B, B') que hay que limpiar son de diferente tamano.
  10. 10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque al menos en la zona de las bombas (2, 7) se preve medir los caudales.
  11. 11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque al menos en la zona de las bombas (2, 7) hay sensores para medir la temperatura.
  12. 12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque al menos en la zona de las bombas (2, 7) hay sensores para medir la conductividad.
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