ES2708946T3 - Un dispositivo de desespumado y separación - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de desespumado y separación (2) que comprende - un revestimiento exterior (1) provisto de construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las partes, incluido un número de tubos de afluencia (20), y que define un depósito cerrado (19), - un flotador (5) configurado para crear la función de desespumado del dispositivo, el flotador está fijado por su lado inferior a un fuelle (23) dispuesto esencialmente de forma vertical estructurado para permitir que el flotador adapte flujo al interior de un volumen esencialmente circundante permitiendo el flujo en una dirección descendente al interior de los tubos de afluencia (20), para que los restos y contaminantes flotantes entren en el depósito debajo de los restos y contaminantes flotantes acumulados, - un tubo de descarga (26) adaptado para conectarse a un equipo de almacenamiento, - un dispositivo de potencia (7), por ejemplo, un motor eléctrico, con una hélice, en donde dicho dispositivo de potencia está controlado por una unidad de control, y en donde dicho dispositivo de potencia está configurado para ser controlado de manera que puedan generarse diversos tipos de flujos y presiones para controlar la afluencia y evacuación del dispositivo, el dispositivo de desespumado y separación también comprende una cuarta válvula (30), fv4, o una bomba de descarga (26a) con un tubo de descarga (26), dispuesta en comunicación con una parte superior del depósito, dicha cuarta válvula, o bomba de descarga, está adaptada para crear una función de válvula unidireccional, en donde dicha cuarta válvula está configurada para evitar que entre flujo en el depósito y para permitir que salga flujo del depósito a dicho tubo de descarga (26), en donde se generarán gradientes de presión activos para actuar sobre los contaminantes flotantes recogidos bien controlando el dispositivo de potencia (7) para generar un flujo contrario o bien generando succión en la zona de descarga, caracterizado por que cada uno de dichos tubos de afluencia (20) comprende una parte de tubo inferior inclinada (22) configurada para dirigir el flujo de líquido del tubo de afluencia en una dirección horizontal esencialmente hacia fuera dentro del depósito, de manera que la dirección del flujo de líquido esté en una dirección oblicua o tangencial en relación con la pared vertical (27) del depósito, por lo que el flujo de líquido procedente de todos los tubos generará en conjunto un movimiento giratorio de agua y contaminantes dentro del dispositivo de separación.
Description
DESCRIPCION
Un dispositivo de desespumado y separacion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo desespumador y de separacion de acuerdo con los preambulos de las reivindicaciones independientes.
Antecedentes de la invencion
La presente invencion esta relacionada con los dispositivos desvelados en las patentes US-6743358 y US-7807059, la ultima de las cuales se considera el documento de la tecnica anterior mas cercana.
El documento US-6743358 se refiere un aparato para recoger material que flota sobre la superficie de un cuerpo de agua. El aparato acorde puede utilizarse para recoger diferentes tipos de contaminantes, tanto solidos como lfquidos, que flotan en el agua, pero esta particularmente concebido y adaptado para recoger aceite vertido en una superficie de agua, incluyendo aceite mezclado con material solido. Mas particularmente, el aparato se refiere a un aparato desespumador (desespumador) del tipo adaptado para desespumar una capa superficial a traves de un dique de desespumado de un recipiente de recogida sumergido y permitir que los contaminantes se acumulen sobre la superficie del agua en el recipiente de recogida para poder retirarlos despues de alguna forma apropiada.
Los documentos WO97/07292 y WO99/22078 desvelan realizaciones de la tecnica anterior de aparatos de ese tipo. En este tipo de aparato de la tecnica anterior, el recipiente de recogida tiene una pared lateral que comprende una parte de pared superior que tiene cierta flotabilidad y cuyo extremo superior forma el dique de desespumado, y una parte de pared inferior, siendo la parte de pared superior verticalmente movil respecto a la parte de pared inferior. Las partes de pared superior e inferior delimitan en conjunto y lateralmente un subcompartimento superior de un compartimento de recogida que tiene una entrada que esta formada por el dique de desespumado. Un subcompartimento inferior del compartimento de recogida forma una extension de, y esta en comunicacion abierta con, el subcompartimento superior. El agua puede suministrarse y descargarse del recipiente de recogida por medio de una abertura en una pared inferior del mismo.
En el aparato desvelado en el documento WO97/07292 el aceite se recoge sobre la superficie del agua alojada en el subcompartimento superior del compartimento de recogida. Se descarga del compartimento de recogida suministrando agua desde abajo al interior del compartimento de recogida para hacer que el dique de desespumado sea presionado contra una placa superpuesta que tiene una abertura de descarga y hacer que la capa de aceite en la superficie del agua sea expulsada a traves de la abertura de descarga al interior de un recipiente apropiado. En el aparato desvelado en el documento WO99/22078, el aceite se acumula en un compartimento de separacion que esta delimitado lateralmente entre una pared interior, que se parece a la pared lateral del aparato de acuerdo con el documento WO97/07292, y una pared exterior. El aceite entra a traves del dique de desespumado de la pared interior y avanza hacia abajo en el compartimento de recogida delimitado por la pared interior. En el extremo inferior de la pared interior el aceite entra en el compartimento de separacion, donde se acumula sobre la superficie del agua en su interior. El compartimento de separacion esta delimitado hacia arriba por una pared superior con una abertura de descarga a traves de la cual el aceite puede expulsarse de la misma manera que en el aparato de acuerdo con el documento WO97/07292 suministrando agua desde abajo al interior del recipiente de recogida. Una ventaja de poner el compartimento de separacion fuera del compartimento de recogida delimitado por la pared interior es que el aceite que fluye hacia fuera desde dicho compartimento al interior del compartimento de separacion se distribuye horizontalmente sobre un area que puede hacerse facilmente mucho mas grande que el area horizontal delimitada por la pared interior. En consecuencia, la velocidad horizontal del aceite en el compartimento de separacion puede ser muy baja, permitiendo asf que el aceite suba practicamente sin alteracion a la superficie en el compartimento de separacion.
Con frecuencia el aceite lleva consigo objetos solidos de diversos tipos y causan problemas cuando el aceite se va a descargar desde el compartimento de separacion. En el aparato de acuerdo con el documento WO99/22078, dichos objetos tienen tendencia a recogerse en la parte superior de la capa de aceite en el compartimento de separacion, proximo a la pared superior o techo del compartimento de recogida, y a permanecer ah cuando el aceite es expulsado a traves de la abertura de descarga. Como consecuencia, solo los objetos que estan debajo o cerca de la abertura de descarga son llevados con el aceite descargado desde el compartimento de separacion.
El aparato de acuerdo con el documento US-6743358 esta adaptado para flotar en el cuerpo de agua que lleva el material de menor densidad que va a recogerse. En la presente memoria se supone que este material es aceite, posiblemente mezclado con objetos solidos de un tipo u otro, tales como tapones de botellas, pedazos de plastico, pedazos de corteza y madera, u otros restos. Sin embargo, cabe senalar que la invencion tambien es ventajosamente util para recoger exclusivamente restos solidos, tales como hojas u otros restos de plantas que
flotan en la superficie del agua en piscinas descubiertas.
Un metodo conocido para recoger contaminantes con una densidad superior a la del agua y llevados por una capa superficial de un cuerpo de agua utiliza un aparato desespumador, es decir, un aparato por el cual la capa superficial del cuerpo de agua se desespuma dentro de un recipiente de recogida. En el documento W001/12905 A1 se muestra un ejemplo.
El metodo es dclico, comprendiendo cada ciclo de funcionamiento una fase de admision y una fase de descarga. Durante la fase de admision, la capa superficial se encuentra con un recipiente de recogida que tiene un compartimento de separacion con una pared superior. La afluencia en el recipiente de recogida se produce a traves de una entrada que comunica con el compartimento de separacion. Durante la fase de admision se permite que los contaminantes arrastrados por la capa superficial sean recogidos gravimetricamente, es decir, gracias a su menor densidad, como una capa de contaminantes debajo de la pared superior del compartimento de separacion. Esta capa flota sobre el agua subyacente en el compartimento de separacion.
Durante la fase de descarga, la capa de contaminantes recogidos debajo de la pared superior del compartimento de separacion se esparce desde el compartimento de separacion a traves de una salida vertical introduciendo agua como un lfquido de desplazamiento dentro del compartimento de separacion debajo de la capa de contaminantes. Segun se utiliza en realidad, el aparato desespumador por medio del cual se implementa el metodo funciona automaticamente, iniciandose y finalizandose las fases de admision y descarga bajo control en funcion de la deteccion de las interfaces entre el contaminante y capas de agua en el compartimento de separacion y la salida vertical. De acuerdo con el documento W001/12905 A1, la deteccion se lleva a cabo utilizando sensores ultrasonicos, pero tambien pueden utilizarse otros tipos de sensores.
Para que la recogida pueda producirse eficazmente, el control de las fases de admision y descarga debe controlarse con fiabilidad e incluir una posibilidad de simplificar la adaptacion a las condiciones existentes en cada case, tales como la cantidad de parffculas mas pesadas que son llevadas por la capa superficial desespumada al interior del recipiente de recogida y se depositan en su interior, la composicion y viscosidad de los contaminantes, etc. Con frecuencia los contaminantes comprenden una mezcla de contaminantes solidos y lfquidos y pueden tener parcialmente una densidad superior a la del agua en la capa superficial desespumada y tener parcialmente una menor densidad que el agua.
Utilizando sensores convencionales es diffcil controlar las fases de admision y descarga con fiabilidad de manera satisfactoria. Los sensores ultrasonicos, por ejemplo, pueden funcionar de forma excelente si se ajustan correctamente para las capas sobre las que vaya a reflejarse el sonido o que el sonido vaya a penetrar, pero si la densidad o las propiedades de transmision sonica de la capa deben cambiar, hay que cambiar el ajuste del sensor. Si entran parffculas en la region de los sensores, la funcion se ve afectada de manera impredecible.
Otros sensores que pueden contemplarse para la deteccion de las interfaces o las diferencias de densidad entre la capa de contaminantes y el agua que lleva la capa sufren por diversos problemas que pueden hacer que sea diffcil tener un control satisfactorio de la admision y la descarga en todas las situaciones operativas.
Otro problema esta causado por el hecho de que la capa superficial desespumada suele contener material que tiene una mayor densidad que el agua de la capa superficial pero que aun asf es arrastrado por la capa superficial y llevado al interior del recipiente de recogida. En el recipiente de recogida, sin embargo, este material puede depositarse debido a las bajas velocidades de flujo que existen, sobre todo en el compartimento de separacion. El material depositado puede recogerse sobre la pared inferior del compartimento de separacion y cargar gradualmente el recipiente de recogida tan excesivamente como para poner en peligro la funcion del aparato desespumador. El problema que va a solucionar el documento US-7807059 es proporcionar un metodo del tipo indicado en el que el inicio y la finalizacion de las fases de admision y descarga puedan controlarse con fiabilidad de manera satisfactoria. De acuerdo con el documento US-7807059, la solucion a este problema se basa en supervisar los cambios del peso del recipiente de recogida en el cuerpo de agua durante el ciclo operativo y en iniciar las fases de admision y descarga en respuesta a dicho peso alcanzando valores predeterminados. Estos cambios pueden supervisarse de distintas formas.
Una forma es medir la distancia entre la superficie del cuerpo de agua y un punto de referencia que esta fijado respecto al recipiente de recogida y situado encima de la superficie del cuerpo de agua. Los cambios se manifiestan mediante cambios en la profundidad de inmersion del recipiente de recogida. La medicion de la distancia puede realizarse utilizando una ecosonda, por ejemplo.
Otra forma es medir directamente el peso del recipiente de recogida en el cuerpo de agua utilizando una celula de carga.
El documento US-7807059 tambien se refiere a un aparato para la implementacion del metodo de acuerdo con la invencion y a un producto de software que es especialmente para su uso en la realizacion del metodo de acuerdo con el documento US-7807059 utilizando un ordenadory medios auxiliares que actuan junto con el mismo. El uso de este producto de software puede producirse de manera exclusivamente local en el aparato de recogida utilizando un ordenador instalado en su interior o mediante un enlace de comunicacion utilizando un servidor que este geograficamente separado del aparato de recogida, tal como un servidor al que pueda accederse por internet.
De este modo, la presente invencion esta relacionada con los dispositivos desvelados en las patentes US 6.743.358 y US 7.807.059 B2. El ultimo documento desvela un aparato de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Los aparatos desvelados en dichas patentes pueden describirse como aparatos de desespumado y separacion que pueden utilizarse para recoger diferentes tipos de contaminantes, tanto solidos como lfquidos; flotando en el agua, pero estan particularmente concebidos y adaptados para recoger aceite vertido en una superficie de agua, incluyendo aceite mezclado con material solido. Comprenden un recipiente de separacion y recogida. El compartimento de recogida incluye un subcompartimento superior delimitado lateralmente por una pared interior que tiene un dispositivo de dique de desespumado que forma una entrada al compartimento de recogida y un subcompartimento inferior que esta delimitado lateralmente por una pared exterior y comunica con un compartimento de separacion y almacenamiento y a una salida inferior. El compartimento de separacion y almacenamiento esta en su conexion periferica a un compartimento de evacuacion con medios accionadores para descargar agua de allf a traves de una salida inferior. La pared interior (puntal de recogida) y la pared exterior (revestimiento exterior) que genera el compartimento de separacion y almacenamiento pueden acumular y almacenar material flotante. Este compartimento esta en comunicacion abierta con el subcompartimento interior del compartimento de recogida. Se proporciona una valvula en la parte superior del compartimento de separacion y cuando esta en posicion abierta conecta los compartimentos de separacion con el subcompartimento superior del compartimento de recogida. La valvula esta en una posicion cerrada durante la recogida de contaminantes debido a la subpresion que genera el medio de descarga inferior durante la fase de recogida. Una vez se considera que el compartimento de separacion y almacenamiento esta suficientemente lleno, comienza una fase de vaciado revirtiendo el flujo a traves del aparato. La salida se convertira ahora en la entrada y se generara presion dentro del aparato. La valvula se abrira y el dispositivo de dique de desespumado se cerrara a una disposicion de salida de restos.
Se supone que ahora los contaminantes recogidos y almacenados en el compartimento de separacion y almacenamiento migran por encima debido a sus fuerzas de flotacion al subcompartimento superior del compartimento de recogida. Una vez que los contaminantes estan en su lugar, fuerzas hidraulicas, generadas por los medios accionadores inferiores empujaran a los contaminantes para que sean expulsados a traves de la evacuacion de contaminantes en bolsas flotantes desechables u otros medios de almacenamiento.
Se ha averiguado que la separacion de los dispositivos mencionados anteriormente es muy buena, pero que es diffcil y requiere gran cantidad de tiempo vaciar el dispositivo cuando se recogen aceites de alta viscosidad y contaminantes mezclados.
Un objeto de la presente invencion es conseguir un aparato de desespumado y separacion mejorado, es decir, cuyo vaciado sea mas facil y requiera menos cantidad de tiempo que el aparato conocido anteriormente, en particular, cuando se recogen aceites de alta viscosidad y contaminantes mezclados.
Otro objeto de la presente invencion es conseguir un dispositivo de separacion mejorado, es decir, configurado para su uso en una amplia gama de aplicaciones y modos.
Sumario de la invencion
La presente invencion consigue al menos los objetos mencionados anteriormente de acuerdo con las reivindicaciones independientes.
La presente invencion esta basada en estudios que han demostrado que el inconveniente indicado se debe al hecho de que el aceite recogido y otros restos (contaminantes) tienen que desplazarse desde una periferia exterior a una periferia interior cuando avanzan pasivamente a su posicion de descarga. Esto debe traducirse en una compresion radial que necesita mas potencia que la que pueden generar las fuerzas de flotacion pasiva. Mediante la implementacion de la presente invencion estas fuerzas pueden aumentarse a niveles adecuados, y mejorar asf el movimiento desde la periferia exterior a la periferia interior.
Breve descripcion de los dibujos adjuntos
La Figuras 1 a 3 desvelan una primera realizacion no reivindicada, mientras que las Figuras 4a a 14 desvelan una segunda realizacion, realizacion que esta de acuerdo con la invencion reivindicada.
La Figura 1 desvela una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con una primera realizacion.
La Figura 2 desvela una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion durante la fase de recogida, de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 3 desvela una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion durante la fase de vaciado, de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 4a es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion.
La Figura 4b es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase de preparacion.
En la Figura 4c se muestra esquematicamente una vista transversal desde arriba a traves de la parte inferior del dispositivo de separacion.
La Figura 5 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante el inicio de una fase de recogida de restos.
La Figura 6 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante la fase de recogida de restos.
La Figura 7 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase de descarga de restos.
La Figura 8 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase combinada de recogida y descarga.
La Figura 9 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con una variacion de la segunda realizacion, durante la fase de descarga.
La Figura 10 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con otra variacion de la segunda realizacion, durante la fase de descarga.
La Figura 11 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con otra variacion mas de la segunda realizacion, durante una fase combinada de recogida y descarga.
Las Figuras 12 y 13 muestran vistas transversales del dispositivo de separacion de acuerdo con otra variacion mas de la segunda realizacion.
La Figura 14 es una ilustracion esquematica de una planta purificadora de aguas residuales que comprende dos dispositivos de separacion (dS) de acuerdo con la primera o la segunda realizacion
Descripcion detallada de realizaciones preferidas de la invencion
En primer lugar hacemos referencia a la Figura 1, que ilustra una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con una primera realizacion.
En general, el dispositivo de desespumado y separacion consiste en un revestimiento exterior (1) con construcciones (no mostradas) que hace posible sujetar directa o indirectamente todas las demas partes como, por ejemplo, los discos de desviacion (2a, b, c) y el puntal de recogida (3) a parte del compartimento de recogida (R). La funcion general, el tamano y la forma geometrica del dispositivo son similares, o iguales, a las descritas en las patentes citadas anteriormente.
La parte superior del compartimento de separacion y almacenamiento (S) consiste en una membrana de caucho y fuelle (4) y genera hacia el puntal de recogida una funcion de valvula (fv1) y tambien se denomina primera valvula. La primera valvula evita el flujo en una direccion descendente y permite el flujo en una direccion ascendente. La parte de fuelle de la membrana de caucho y fuelle (4) crea el subcompartimento (Ca), veanse las Figuras 2 y 3, del compartimento de recogida (R) y se fija a un flotador (5) que crea la funcion de desespumado del dispositivo.
Una via de evacuacion de contaminantes (6) puede conectarse a un equipo de almacenamiento adecuado (no mostrado). Todo el sistema es accionado por un dispositivo de potencia (7), por ejemplo, un motor electrico con una helice. Dependiendo de la velocidad de giro de la helice y la direccion de giro pueden generarse diversos tipos de flujo y presiones para controlar la afluencia y evacuacion del dispositivo.
El alojamiento de las partes (8a), la valvula con un anillo de estanqueidad (8b) y preferentemente un pasador deslizante (8c) (no necesario en unidades mas grandes), crean una funcion de valvula unidireccional (tv2), que tambien se denomina segunda valvula. La segunda valvula evita el flujo en una direccion ascendente, y permite el flujo en una direccion descendente.
La segunda valvula generara, en combinacion con las otras funciones en el dispositivo de desespumado y separacion una solucion sencilla a un gran problema. Su funcion dirigira las fuerzas a los contaminantes almacenados y asf anadira energfa al movimiento del contaminante cuando, mediante compresion radial, sea transferido al subcompartimento de recogida (cR) superior y tambien a la via de evacuacion de contaminantes (6). La Figura 2 ilustra una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con una primera realizacion cuando el dispositivo esta en una fase de separacion.
En esta fase el dispositivo de potencia 7 esta creando una subpresion y flujo a traves del dispositivo de acuerdo con las flechas.
Los gradientes de presion creados cerraran la primera valvula, esto es, la funcion de valvula (fv1), y abriran la segunda valvula, esto es, la funcion de valvula (fv2). Los contaminantes pueden empezar a separarse y almacenarse en el compartimento de separacion y almacenamiento (S). Una vez que el contaminante (Ca) ha alcanzado un nivel determinado, como se describe adicionalmente en las patentes mencionadas, el dispositivo de potencia (7) cambiara la direccion de la helice y cambiara as ^ la direccion de flujo y presion para vaciar el contaminante a la via de evacuacion de contaminantes (6) vease tambien la Figura 3.
La Figura 3 ilustra una vista transversal de un dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con una primera realizacion cuando el dispositivo esta en una fase de vaciado.
El dispositivo de potencia ha cambiado ahora la direccion de flujo y, por tanto, la presion de acuerdo con las flechas de flujo. El gradiente de presion cerrara la segunda valvula, esto es, la funcion de valvula (fv2) y abrira la primera valvula, esto es, la funcion de valvula (fv1). La funcion de valvula cerrada (fv2) se encargara ahora de que la presion que genera el dispositivo de potencia (7) actue ahora como una fuerza hidraulica (FH) concentrada que actua sobre el contaminante almacenado (Ca) y lo fuerza activamente hacia el subcompartimento de recogida (cR) y tambien hacia la via de evacuacion de contaminantes (6). Con esta suma de energfa habra suficiente potencia para desplazar aceite de alta viscosidad y otros restos que interactuan y obstruyen.
Como se ha indicado anteriormente, la presente invencion esta muy relacionada con los documentos US-6743358 y US-7807059. Las mejoras de acuerdo con la presente invencion, en particular, disponer una segunda valvula para aumentar y orientar la fuerza que actua sobre el contaminante almacenado con el fin de dirigirlo al subcompartimento de recogida y tambien a la via de evacuacion de contaminante, se consiguen adaptando las soluciones previamente conocidas en las patentes estadounidenses mencionadas.
En versiones anteriores del dispositivo de separacion se han acumulado contaminantes flotantes debajo de la superficie de agua con el fin de desplazar pasivamente, durante la descarga, hacia el centro donde la gravedad y el flujo del flujo de lfquido revertido fuerzan los contaminantes al interior el tubo de descarga.
La formacion cerca de la periferia del deposito ha funcionado muy bien cuando los contaminantes flotantes, despues de la afluencia sobre el flotador dentro y hacia abajo en el deposito, como el lfquido portador, por ejemplo, agua, se desvfan a la periferia exterior del deposito de recogida.
En el deposito de recogida el aceite mas espeso y otros contaminantes formaran formaciones mayores y solo contienen una menor cantidad de lfquido portador.
Cuando se inicia la fase de descarga, el flujo de lfquido revertido desde el dispositivo de potencia (7) presurizara el contenido del separador, lo que se traduce en que el flotador cerrara la conexion al tubo de evacuacion y, al mismo tiempo, se abrira la valvula (fv1) a la parte periferica del deposito. Esto se ilustra mediante la Figura 3.
Con la inexistencia de fv2 los contaminantes acumulados deben, durante la fase de descarga, por su propia capacidad flotante converger hacia el centro del dispositivo separador, esto es, hacia el espacio separador encima de la valvula, a medida que todo el dispositivo separador se presuriza.
Si la capacidad flotante es baja y la viscosidad de los contaminantes es alta la convergencia, o el movimiento, de los contaminantes sera muy lenta o incluso se detendra completamente.
El flujo de agua revertido, esto es, el flujo de agua dirigido esencialmente hacia arriba, tomara el camino mas facil a traves del dispositivo de separacion que es a traves del centro del deposito. A su vez, esto puede evitar que la energfa cinetica del agua traiga los contaminantes.
La presente descripcion se refiere a dos realizaciones diferentes, una de las cuales esta de acuerdo con la invencion reivindicada, la otra es una realizacion no reivindicada.
En ambas realizaciones la afluencia y evacuacion de contaminantes dentro y fuera del dispositivo de separacion se disponen de manera que los contaminantes se sometan a gradientes de presion del flujo de lfquido revertido y/o de fuerzas de succion aplicadas en el tubo de evacuacion del separador.
La primera realizacion no reivindicada se ilustra mediante las Figuras 1-3. De acuerdo con esta realizacion, una valvula fv2 se dispone configurada para empujar el flujo de lfquido revertido, o una fuerza de succion aplicada en el tubo de descarga 6, para generar un gradiente de presion. El gradiente de presion generado empujara a los contaminantes acumulados situados a lo largo de la periferia del deposito en una direccion hacia el centro del deposito y fuera del separador a traves del tubo de descarga.
Las Figuras 4a-13 ilustran una segunda realizacion, que esta de acuerdo con la presente invencion.
Con referencia a la Figura 4a, a continuacion se describiran las caractensticas basicas del dispositivo de acuerdo con la segunda realizacion.
De este modo, el dispositivo de desespumado y separacion 2 de acuerdo con la segunda realizacion comprende un revestimiento exterior 1 provisto de construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las partes, incluido un numero de tubos de afluencia 20, y que define un deposito 19 cerrado.
Se proporciona un flotador 5 configurado para crear la funcion de desespumado del dispositivo. El flotador se fija en su lado inferior a un fuelle 23 dispuesto esencialmente de forma vertical que permite que el flotador avance desde una posicion inferior abierta que permite el flujo en una direccion descendente dentro de los tubos de afluencia 20. Los diametros del tubo de afluencia y sus numeros estan directamente relacionados con el flujo que esta fluyendo normalmente sobre el flotador que se autoregula. Un flujo normal a traves de los tubos debena variar entre 0,1-0,2 m / s. En unidades mas pequenas y compactas los extremos de los tubos estan provistos de formaciones dirigidas (22) para conseguir un flujo regular en el separador. En este sentido, una formacion dirigida que crea un giro del lfquido en el separador tiene gran valor, sobre todo en unidades mas pequenas y, por tanto, es un aspecto importante de la segunda realizacion, es decir, de la descripcion en las siguientes Figuras (4b-13).
El flotador 5 rodea una plataforma central (21) que puede contener una via de evacuacion con un tubo de descarga (26) que esta conectado directa o indirectamente a una valvula de retencion (30). En dispositivos de desespumado y separacion mas grandes, la plataforma puede llevar una bomba de descarga (26a) y constituir la funcion de flotacion total del sistema. Cuando el dispositivo de potencia (7) se utiliza para vaciar los restos recogidos y/o lfquidos flotantes se anade una placa dispuesta horizontalmente (21a). El gradiente de presion creado por el flujo contrario del dispositivo de potencia (7) llevara el flotador (5) a una posicion superior cerrada, donde el flotador en su contacto con la placa dispuesta horizontalmente 21, implementa asf una tercera funcion de valvula. La via de evacuacion con su tubo de descarga (26) y posiblemente una bomba de descarga (26a) tambien puede disponerse dentro del separador como se muestra en la Figura (4a)
El tubo de descarga 26 o la bomba de descarga (26a) tambien se adapta para conectarse al dispositivo en un extremo y a un equipo de almacenamiento (no mostrado) en su otro extremo.
En la Figura 4b se dispone un dispositivo de potencia 7, por ejemplo, un motor electrico, con una helice, preferentemente en la parte central inferior del deposito. El dispositivo de potencia se controla mediante una unidad de control (no mostrada), y el dispositivo de potencia se configura para controlarse de manera que puedan generarse diversos tipos de flujos y presiones para controlar la afluencia y evacuacion del dispositivo de acuerdo con los mismos algoritmos o algoritmos similares que en las otras realizaciones descritas en la presente memoria.
El dispositivo de desespumado y separacion tambien comprende una cuarta valvula 30 dispuesta en comunicacion con una parte superior del deposito. La cuarta valvula esta adaptada para crear una funcion de valvula unidireccional, en donde la cuarta valvula evita que el flujo entre en el deposito y permite que el flujo salga del deposito a dicho tubo de descarga 26.
Cada uno de los tubos de afluencia 20 comprende una parte de tubo inferior inclinada, una unidad de desviacion 22 configurada para dirigir el flujo de lfquido del tubo de afluencia en una direccion horizontal esencialmente hacia fuera dentro del deposito, y de manera que la direccion del flujo de lfquido este en una direccion oblicua en relacion con una pared vertical 27 del deposito. Todas las unidades de desviacion, por ejemplo, cinco, se disponen basicamente en el mismo angulo v en relacion con la pared, por ejemplo, en una direccion que vana en el rango de 20-60 grados respecto a la pared del separador, por lo que el flujo de lfquido procedente de todos los tubos generara un movimiento giratorio de agua y contaminantes dentro del dispositivo de separacion y en relacion con el dispositivo de separacion. Esto se ilustra mediante las flechas en la Figura 5. En la Figura 4c se muestra esquematicamente una vista transversal desde arriba a traves de la parte inferior del dispositivo separador que ilustra la orientacion de las partes del tubo inferior y la relacion angular con la pared del separador. El angulo v esta indicado. Los tubos de afluencia (20) tambien pueden colocarse fuera del separador como se ilustra mediante lmeas de puntos en la Figura 4a y 4c. De esta manera, el volumen de afluencia rodeado por el flotador (5) y el fuelle (23) puede conectarse al volumen (19) mediante una parte de tubo inferior horizontal (22) y dirigir el volumen de afluencia a traves de aberturas en la pared periferica vertical (27) de forma tangencial como se ilustra en las Figuras 4a y 4c. Esto proporciona el giro mas optimo del lfquido en el separador, pero requiere mas espacio y puede requerir un proceso de fabricacion mas complicado.
De este modo, la segunda realizacion va dirigida a una disposicion alternativa donde el lfquido superficial recogido que incluye contaminantes es dirigido hacia abajo al interior de la parte inferior del dispositivo separador. En esta realizacion un numero predeterminado de tubos de afluencia 20 verticales se disponen en relacion con el flotador 5, vease, por ejemplo, la Figura 4a. Los diametros del tubo de afluencia y sus numeros estan directamente relacionados con el flujo que normalmente fluye sobre el flotador 5 que se autoregula. Un flujo normal a traves de los tubos debena variar entre 0,1-0,2 m / en unidades mas pequenas con un diametro del flotador de 0,6 m. En este ejemplo el numero de tubos de afluencia es cinco.
Las pruebas han demostrado que este movimiento giratorio se traducira en que la afluencia casi inmediatamente debajo de las unidades de desviacion (22) crearan una velocidad regular de todo el area de Kquido rodeado por el revestimiento (1) hacia el fondo del separador y que el motor de descarga (en el fondo) se producira esencialmente a lo largo del fondo del separador. Si la velocidad de flotacion es superior a la velocidad hacia el fondo del separador se produce la separacion.
Con respecto a la primera realizacion, la afluencia hacia el dispositivo de separacion puede mantenerse constante gracias a la velocidad del motor y el flotador de afluencia autocontrolado.
De acuerdo con la segunda realizacion los contaminantes flotantes se acumularan en el espacio superior del deposito. Los contaminantes seran sometidos a la presion generada por el flujo contrario, o por una fuerza de succion generada en el tubo de descarga. El agua que se expulsa generada por el flujo contrario desde el dispositivo de potencia (7) no saldra a traves de los tubos de afluencia ya que el flotador de afluencia actuara como una valvula anti-retorno, que es la misma funcion que en la primera realizacion.
Una ventaja mas de la segunda realizacion es que el gran volumen de agua y contaminantes en el dispositivo de separacion, sobre todo en el caso de dispositivos mas grandes, evitara que el dispositivo de separacion tenga una capacidad de elevacion neta muy alta debido a un gran volumen de agua que es desplazado por el dispositivo de separacion.
En la primera realizacion, con frecuencia hay que equilibrar el dispositivo de separacion mediante un separador externo que establezca la disposicion, por ejemplo, de un cuerpo flotante especial, aplicando movimientos al dispositivo de separacion cuando el flotador de afluencia delimita la superficie de agua inferior interna. Ademas, estos cuerpos flotantes deben equilibrar los contaminantes flotantes acumulados que, debido a su menor densidad, intentaran elevar el separador mas.
En la segunda realizacion el intercambio entre el volumen de aire dentro del separador, la distancia entre el flotador y el cuerpo de volumen central, donde el agua sera finalmente sustituida por contaminantes en el cuerpo de volumen central, hara posible reducir el peso del separador y no haran falta cuerpos flotantes grandes.
Mas detalladamente, el dispositivo de separacion se llena gradualmente con contaminantes superficiales que aumentaran su capacidad de elevacion neta. Sin embargo, este aumento gradual se compensa con el procedimiento de llenar el volumen central con agua/contaminantes que se desplazaran hacia arriba encima de la superficie de agua y contrarrestaran rapida y eficazmente el hecho de que el dispositivo separador flote mas arriba de forma descontrolada.
La segunda realizacion permitira que solo se proporcionen dispositivos de separacion mas pequenos y ligeros con cuerpos flotantes mas pequenos basicamente con fines de estabilizacion solamente. Este dispositivo mas pequeno puede funcionar como una boquilla de succion activa adaptada para separar localmente los contaminantes superficiales de la superficie de agua.
De acuerdo con una version de la segunda realizacion el dispositivo de separacion se dispone para separar lodo superficial en una planta purificadora de agua residual. La evacuacion de la sustancia portadora, esto es, el agua, a traves del dispositivo de separacion se conecta a una conexion flotante en la superficie del agua que, junto con el peso del dispositivo de separacion, forma la estanqueidad requerida necesaria para proporcionar el flujo de agua a traves del dispositivo de separacion y puede utilizarse para descargar espuma superficial hacia la abertura de afluencia del separador.
El control de la funcion se consigue mediante un programa de control que utiliza parametros de entrada especificados, por ejemplo, tiempo, velocidad de giro del motor, corriente y tension en diferentes situaciones operativas.
Por ejemplo, es posible determinar con una precision muy elevada (aproximadamente 3 mm) el nivel de una columna de agua en el tubo de descarga lo que, por ejemplo, implica que es posible evitar que el agua escape a traves de una abertura. Por otro lado, los restos que tienen una menor densidad que el agua pueden salir a traves de la abertura, lo que es muy eficaz.
A continuacion se analizaran las Figuras 4b-13.
La Figura 4b es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase de preparacion donde el dispositivo se llena gradualmente con agua y se empuja al aire para que salga del espacio de acumulacion central a traves de la cuarta valvula 30 y al exterior a traves del tubo de descarga. En esta fase el dispositivo de potencia 7 genera una afluencia de agua que se traduce en que se empuja al aire para que salga.
El dispositivo de separacion se encontrara al final de esta fase muy estable en el agua. El agua encima de la cuarta valvula 30 aplicara una presion sobre la valvula, cerrandola asr
La Figura 5 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con la segunda realizacion, durante el inicio de una fase de recogida de contaminantes.
En esta fase el dispositivo de potencia 7 ha cambiado la direccion del flujo y, en su lugar, actualmente el agua esta saliendo del dispositivo de separacion, lo que se traduce en que la tercera valvula, realizada por el flotador 5 y la placa 21a, se abrira permitiendo que el agua que incluye contaminantes sea succionada al interior del dispositivo por medio de los tubos de entrada 20 verticales. Debido a la forma inclinada de la parte inferior de los tubos de entrada 20 se producira un giro del agua/los contaminantes en la parte inferior, que se ilustra mediante flechas en la Figura 5. Las velocidades de flujo se eligen y determinan aproximadamente como en las otras realizaciones.
La Figura 6 es una vista transversal de un dispositivo separador de acuerdo con la segunda realizacion, durante la fase de recogida de contaminantes. El dispositivo de potencia tiene la misma direccion que en la Figura 5 y los contaminantes (marcados en la Figura) han llenado ahora la mitad superior del dispositivo de separacion.
La Figura 7 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase de descarga de contaminantes. El dispositivo de potencia ha cambiado ahora la direccion del flujo y una afluencia al interior de la parte inferior de agua generara presion hacia arriba sobre los contaminantes acumulados, lo que se ilustra mediante las flechas verticales. El flotador cerrara y evitara asf el flujo de retorno al interior de los tubos de entrada 20. La cuarta valvula 30 se abrira debido a la presion dirigida hacia arriba y se empujara a los contaminantes para que salgan a traves del tubo de descarga 26.
La Figura 8 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con la segunda realizacion, durante una fase combinada de recogida y descarga. En esta fase el dispositivo de potencia tiene una direccion tal que hay agua saliendo, lo que, como en la fase de recogida de contaminantes (Figura 6) se traducira en que agua/contaminantes entran en el dispositivo separador a traves de los tubos de entrada. Al mismo tiempo un equipo de succion (no mostrado) se conecta al tubo de descarga 26 que aplica una fuerza de succion que se traducira en que los contaminantes sean succionados fuera del dispositivo de separacion. Cuando se utilizan bombas de succion o descarga externas (26a), vease la Figura 4a, no son necesarias la tercera funcion de valvula y la placa dispuesta horizontalmente (21a). Evidentemente, la velocidad del motor del dispositivo de potencia y la fuerza de succion aplicada por el equipo de succion deben estar relacionadas entre sf para que se obtenga un equilibro deseado, esto es, para que la afluencia corresponda basicamente a la evacuacion.
La Figura 9 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con una variacion de la segunda realizacion, durante la fase de descarga.
De acuerdo con la realizacion ilustrada en la Figura 9, una insercion 40 se dispone en la parte superior central del dispositivo separador. El proposito de disponer la insercion es evitar que se formen canales de agua a traves de los contaminantes acumulados que podnan producirse cuando se hayan acumulado sustancias de flotacion lenta y debenan descargarse. Disponiendo la insercion 40 se empuja al agua para que siga la periferia exterior del deposito, lo cual es ventajoso. La insercion tiene una forma esencialmente cilmdrica que tiene una seccion transversal circular. La parte superior se ensancha para hacer que los contaminantes almacenados debajo del ensanchamiento de la insercion sean capaces de divergir y evitar que se formen canales de agua a traves de los contaminantes acumulados.
La parte inferior de la insercion 40 se configura para que la insercion se monte sobre la parte superior del dispositivo de potencia 7.
La Figura 10 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con otra variacion de la segunda realizacion, durante la fase de descarga. De acuerdo con esta variacion, el tubo de descarga 26 sale del dispositivo separador a traves de una pared lateral 42. La cuarta valvula 30 tiene la misma funcion, esto es, permitir el flujo cuando se realiza la descarga. Esta variacion es aplicable para dispositivos de separacion mas pequenos.
La Figura 11 es una vista transversal de un dispositivo de separacion de acuerdo con otra variacion mas de la segunda realizacion, durante una fase combinada de recogida y descarga. En la Figura 11 el tubo de descarga, como en la Figura 10, sale a traves de la pared lateral del dispositivo separador. Un equipo de succion se conecta al tubo de descarga 26 y se aplica una fuerza de succion, lo que se traduce en que los contaminantes acumulados se retiran del dispositivo separador. Al mismo tiempo el dispositivo de potencia 7 genera una evacuacion que se traduce en que se recogen agua/contaminantes y entran en el dispositivo a traves de los tubos de afluencia 20. Cuando se utilizan bombas de succion o descarga externas (26a), la Figura 4a, no son necesarias la tercera funcion de valvula y la placa dispuesta horizontalmente (21a).
Las Figuras 12 y 13 muestran vistas transversales del dispositivo de separacion de acuerdo con otra variacion mas de la segunda realizacion.
De acuerdo con esta variacion, un numero de agarres 50 moviles, por ejemplo, 2-3, se disponen en la placa. Los agarres 50 pueden manejarse de forma automatica o manual.
En la Figura 12 se muestra el dispositivo de separacion durante un procedimiento de aclarado. Los agarres estan en sus posiciones activas (ilustrados mediante lmeas continuas; las posiciones pasivas se ilustran mediante lmeas de puntos) donde evitan que el flotador 5 se cierre contra la placa 21. Aplicando una fuerte afluencia, los tubos de entrada pueden aclararse. La tercera valvula se cierra, por ejemplo, debido a la presion procedente del agua encima de la valvula.
En la Figura 13 los agarres estan en sus posiciones activas bloqueando el flotador con una distancia menor a la placa. De esta manera, se consigue un hueco de aire entre la placa (21a) y el flotador (5) que permite que el aire entre dentro del dispositivo de separacion. En esta Figura, el dispositivo de potencia genera una evacuacion de agua y el dispositivo de separacion se llena gradualmente de aire.
La Figura 14 es una ilustracion esquematica de una planta purificadora de aguas residuales que comprende dos dispositivos de separacion (dS) de acuerdo con la primera o la segunda realizacion que se disponen para separar lodo superficial en la planta purificadora de agua residual. Se puede prestar atencion a la energfa en la evacuacion del lfquido portador, esto es, el agua, generada por el dispositivo de potencia (7) (no mostrado) a traves de los dispositivos de separacion para empujar a los restos flotantes hacia la admision de los dispositivos de separacion. Es decir, se consigue adaptando la evacuacion de agua procedente del dispositivo de potencia a una conexion flotante con una valvula (no mostrada) que, en la superficie del agua junto con el peso del dispositivo de separacion forma la estanqueidad requerida que es necesaria para transferir el flujo de agua a traves del dispositivo de separacion a una disposicion de conducto (dC) que, mediante boquillas (B), descarga espuma superficial hacia las aberturas de afluencia de los separadores. La valvula en la conexion flotante se dispone para permitir que el agua circundante entre dentro del sistema cuando la unidad de potencia se utiliza para vaciar el contaminante en el separador. Los tubos de descarga 26 se conectan a un recipiente comun para su posterior transporte a recipientes de almacenamiento mas grandes.
Pueden utilizarse diversas alternativas, modificaciones y equivalentes. Por ejemplo, los conductos de afluencia pueden avanzar fuera del separador como se ha comentado anteriormente (Figuras 4a, 4c). Esto proporciona el giro del lfquido mas optimo en el separador, pero requiere mas espacio y puede requerir un proceso de fabricacion mas complicado. Por lo tanto, no debe interpretarse que las realizaciones anteriores limitan el alcance de la invencion, que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Un dispositivo de desespumado y separacion (2) que comprende
- un revestimiento exterior (1) provisto de construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las partes, incluido un numero de tubos de afluencia (20), y que define un deposito cerrado (19),
- un flotador (5) configurado para crear la funcion de desespumado del dispositivo, el flotador esta fijado por su lado inferior a un fuelle (23) dispuesto esencialmente de forma vertical estructurado para permitir que el flotador adapte flujo al interior de un volumen esencialmente circundante permitiendo el flujo en una direccion descendente al interior de los tubos de afluencia (20), para que los restos y contaminantes flotantes entren en el deposito debajo de los restos y contaminantes flotantes acumulados,
- un tubo de descarga (26) adaptado para conectarse a un equipo de almacenamiento,
- un dispositivo de potencia (7), por ejemplo, un motor electrico, con una helice, en donde dicho dispositivo de potencia esta controlado por una unidad de control, y en donde dicho dispositivo de potencia esta configurado para ser controlado de manera que puedan generarse diversos tipos de flujos y presiones para controlar la afluencia y evacuacion del dispositivo,
el dispositivo de desespumado y separacion tambien comprende una cuarta valvula (30), fv4, o una bomba de descarga (26a) con un tubo de descarga (26), dispuesta en comunicacion con una parte superior del deposito, dicha cuarta valvula, o bomba de descarga, esta adaptada para crear una funcion de valvula unidireccional, en donde dicha cuarta valvula esta configurada para evitar que entre flujo en el deposito y para permitir que salga flujo del deposito a dicho tubo de descarga (26), en donde se generaran gradientes de presion activos para actuar sobre los contaminantes flotantes recogidos bien controlando el dispositivo de potencia (7) para generar un flujo contrario o bien generando succion en la zona de descarga, caracterizado por que
cada uno de dichos tubos de afluencia (20)
comprende una parte de tubo inferior inclinada (22) configurada para dirigir el flujo de lfquido del tubo de afluencia en una direccion horizontal esencialmente hacia fuera dentro del deposito, de manera que la direccion del flujo de lfquido este en una direccion oblicua o tangencial en relacion con la pared vertical (27) del deposito, por lo que el flujo de lfquido procedente de todos los tubos generara en conjunto un movimiento giratorio de agua y contaminantes dentro del dispositivo de separacion.
2. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, en donde dicho tubo de descarga (26) esta configurado para conectarse a un equipo de succion para aplicar una fuerza de succion en el tubo para retirar contaminante de dicho deposito.
3. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde dicho tubo de descarga (26) es un tubo de descarga procedente de una bomba de descarga externa o interna fijado al dispositivo de desespumado y separacion para retirar contaminante de dicho deposito.
4. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho dispositivo esta adaptado para estar en un modo combinado de recogida y descarga, permitiendo simultaneamente la recogida de contaminantes y la descarga de contaminantes acumulados por dicha fuerza de succion aplicada.
5. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho dispositivo comprende una insercion (40) configurada para disponerse en la parte superior central del dispositivo separador, la insercion tiene una forma esencialmente cilmdrica con una seccion transversal circular y tiene una parte superior que se ensancha para hacer que el contaminante diverja y evitar que se formen canales de agua a traves de los contaminantes acumulados y tambien esta configurada para que la insercion pueda montarse sobre la parte superior del dispositivo de potencia (7).
6. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho dispositivo esta adaptado para estar en una fase de separacion, en donde dicha unidad de control esta adaptada para controlar dicho dispositivo de potencia para accionar la helice en una primera direccion con el fin de crear una subpresion y un flujo dirigido hacia abajo a traves del dispositivo, dichos gradientes de presion creados abriran la tercera valvula, en donde los contaminantes empezaran a separarse y almacenarse en el deposito (19).
7. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde, cuando el contaminante ha alcanzado un nivel determinado, dicho dispositivo de potencia (7) cambiara la direccion de la helice y cambiara asf la direccion de flujo y presion para vaciar el contaminante hacia el tubo de descarga (26) de contaminantes y el dispositivo se ajusta en una fase de vaciado.
8. El dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde en la fase de vaciado, el dispositivo de potencia ha cambiado ahora la direccion de flujo a una direccion esencialmente ascendente, el gradiente de presion cerrara la tercera valvula y abrira la cuarta valvula, en donde la valvula cerrada se encargara ahora de que la presion que genera el dispositivo de potencia (7) actue ahora como una fuerza hidraulica concentrada que actua sobre el contaminante almacenado y lo empuje activamente hacia el tubo de descarga (26).
9. Una planta purificadora de agua residual que comprende al menos un dispositivo de desespumado y separacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde dicho al menos un dispositivo de separacion esta conectado a una disposicion de conducto, dC, y un sistema de boquillas, B, configurado para utilizar la energfa que genera el dispositivo de potencia (7) cuando se descarga agua durante la fase de recogida.
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