ES2297768T3 - Separacion de particulas solidas del liquido en el que estan dispersas. - Google Patents
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Abstract
Un método de funcionamiento de una unidad de filtro en posición vertical (10) la cual incluye una membrana (16) que consta de un tubo de permeado (12) y de hojas permeables al agua (14) a través de las cuales pasa el agua para llegar a dicho tubo de permeado, comprendiendo el método la alimentación del extremo inferior de la unidad (10) con agua bruta y la extracción de agua permeada del extremo inferior de la unidad, caracterizado por el mantenimiento de una presión por encima de la atmosférica en el extremo más alto de la unidad (10) por medio de una conexión permanente con un suministro de gas a presión (48).
Description
Separación de partículas sólidas del líquido en
el que están dispersas.
Esta invención se refiere a la separación de
partículas sólidas del líquido en el que están dispersas.
Para eliminar las partículas sólidas y finas de
unas pocas micras de tamaño del agua (o cualquier otro líquido) es
habitual utilizar materiales semipermeables. Los materiales
empleados son porosos a las moléculas de agua pero los poros son lo
suficientemente pequeños como para evitar el paso de partículas
sólidas. Dependiendo de su tamaño de poro los materiales realizan
ultra o microfiltración.
Normalmente un filtro basado en dicho material
está constituido por un conducto central alargado el cual tiene
filas de agujeros a lo largo. Las hojas alargadas de material
semipermeable, teniendo un lado abierto o, en caso contrario,
estando en la forma de cavidades selladas, están fijadas al conducto
con sus bordes abiertos en comunicación con las filas de agujeros.
Existen separadores tipo malla situados entre las cavidades y en el
interior de las mismas. Las cavidades selladas están estrechamente
enrolladas alrededor del conducto y la unidad enroscada se desliza
dentro de un bastidor exterior alargado.
Cuando el agua con partículas sólidas
suspendidas fluye por el interior de la carcasa, pasa por los
puntos de retención de sólidos delimitados entre las hojas, estando
los separadores existentes entre las cavidades situados en estos
puntos de retención de sólidos. El agua, pero no los sólidos,
atraviesa el material semipermeable hacia el interior de las
cavidades y de allí al conducto por los bordes abiertos de las
mismas y las filas de agujeros.
Después de un periodo de uso, el filtro se
bloquea, o al menos el caudal disminuye hasta tal punto que es
necesario limpiarlo. Esto se lleva a cabo abriendo una válvula que
controla una salida de residuos de la carcasa, y alimentando con
agua de lavado a presión el interior de la misma para arrastrar
hacia fuera el agua, y las partículas sólidas, a través de la salida
de residuos.
En las patentes
EP-A-1022052, W003/031342 y
JP09313899A (Resúmenes de Patente de Japón, 1998, nº 04, 31 de
marzo de 1998) se describen métodos de lavado de unidades de filtro
del tipo descrito.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un método de funcionamiento mejorado de una unidad de
filtro y una instalación optimizada del mismo.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención se proporciona un método de funcionamiento de una unidad
de filtro en posición vertical la cual incluye una membrana que
consta de un tubo de permeado y de hojas permeables al agua a
través de las cuales pasa el agua para llegar a dicho tubo de
permeado, comprendiendo el método la alimentación del extremo
inferior de la unidad con agua bruta, la extracción de agua
permeada del extremo inferior de la unidad y el mantenimiento de
una presión por encima de la atmosférica en el extremo más alto de
la unidad por medio de una conexión permanente con un suministro de
gas a presión.
Por el bien de la economía, el gas será
normalmente aire pero se podrían utilizar otros gases.
Para limpiar la membrana, el método de
funcionamiento incluye la parada del flujo de agua bruta,
consistente en la apertura de una línea de flujo de residuos que
está en comunicación con el extremo inferior de la unidad y en el
establecimiento del flujo de agua de lavado en el extremo superior
de dicha unidad mientras se mantiene el suministro de gas a la
parte superior de la misma de tal modo que el agua, el gas y las
partículas sólidas fluyen desde dicha unidad a través de la
mencionada línea de flujo de residuos.
Durante el lavado de la unidad de filtro, la
presión se puede mantener a un valor constante o se puede
alternar.
La presente invención también proporciona una
instalación comprendiendo una posición vertical de la unidad de
filtro que incluye una membrana que consta de un tubo de permeado
vertical y de hojas permeables al agua, a través de las cuales pasa
el agua para llegar a dicho tubo de permeado, una entrada en el
extremo inferior de la unidad para el agua bruta, una salida en el
extremo inferior de la unidad para el permeado, medios de válvula
para el cierre del suministro de agua bruta, una entrada en el
extremo superior de la unidad, un suministro de gas a presión el
cual está conectado permanentemente a la entrada del extremo
superior de la unidad mientras está funcionando para separar el
líquido de los sólidos suspendidos, un conducto de flujo de agua de
lavado dirigido hacia la entrada del extremo superior de la unidad,
medios de válvula para el cierre habitual de dicho conducto de
flujo de agua de lavado y cuyos medios de válvula pueden abrirse
para conectar dicho conducto de flujo de agua de lavado a una
fuente de agua de lavado a presión cuando se tiene que llevar a
cabo la limpieza, y una salida de residuos en el extremo inferior de
la unidad por la que el agua de lavado y las partículas sólidas
abandonan la unidad.
La unidad de filtro que se encuentra dentro de
la instalación puede consistir en una membrana que comprende un
tubo de permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales
pasa el agua para llegar a dicho tubo de permeado, teniendo la
membrana una cofia a cada extremo de la misma, y una carcasa
formada in situ mediante el enrollamiento de fibras cubiertas
de resina alrededor de la membrana y de las cofias.
Las fibras son preferiblemente fibras de vidrio
pero se pueden utilizar otras fibras tales como fibras de carbono y
fibras de Kevlar.
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Para comprender mejor la presente invención, y
mostrar como la misma puede ser llevada a efecto, a continuación se
hará referencia, por medio de un ejemplo, a los dibujos que se
acompañan en los cuales:
La figura 1 es una sección por una unidad de
filtro de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 es una vista "esquemática" de
la unidad de filtro de la figura 1;
Las figuras 3 y 4 son vistas pictóricas de los
lados opuestos de una instalación de filtro;
Las figuras 5 y 6 son alzados laterales de los
lados opuestos de la instalación de filtro;
La figura 7 es una vista en planta superior de
la instalación de filtro;
Las figuras 8 y 9 son vistas de los lados
opuestos de la instalación de filtro; y
La figura 10 es un diagrama del circuito de la
instalación de filtro.
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La unidad de filtro (10) ilustrada en las
figuras 1 y 2 comprende un conducto central perforado, vertical y
alargado (12) alrededor del cual se enrollan hojas alargadas (14)
(figura 2). Cada hoja (14) se presenta en la forma de una cavidad
sellada y está fabricada utilizando material semipermeable que
permite el paso del agua pero no el de las partículas sólidas. El
borde interior de cada cavidad está abierto y es este borde el que
está acoplado al conducto (12). Las cavidades se comunican con el
interior del conducto (12) a través de múltiples perforaciones
existentes en el mismo (12). La construcción del conducto (12) y de
las hojas (14) es la convencional. Conforme a la nomenclatura
tradicional en la técnica, la estructura que comprende el conducto
(denominado 12) y las hojas permeables al agua (denominadas 14)
serán referidas como "membrana". A su vez, a la membrana se la
denomina (16).
La unidad de filtro, tal y como se muestra en la
figura 1, incluye además una cofia (18) en el extremo inferior de
la misma. La cofia (18) tiene un hueco central (20) el cual recibe
a un tubo (22). El tubo (22) penetra dentro del conducto (12) y
conecta la cofia (18) al mismo (12). Un orificio de salida (24)
presente dentro de la cofia (18) se comunica con el interior del
tubo (22) y, por tanto, con el interior del conducto (12) y permite
que el permeado, el cual ha entrado en el conducto (12), fluya
desde la unidad de filtro (10). El tubo (22) conecta
provisionalmente la cofia (18) a la membrana (16).
La cofia (18) tiene adicionalmente dos orificios
más (26, 28). El orificio (26) es la entrada de alimentación de agua
bruta y el orificio (28) es la salida de lavado. Por el orificio
(28) las partículas sólidas son expulsadas de la carcasa durante el
procedimiento de limpieza como se describirá más adelante. Si se
desea, puede haber más de un orificio (26) y más de un orificio
(28).
En el extremo superior de la unidad de filtro
(10) hay una cofia adicional (30). La cofia (30) tiene un orificio
axial (32) a su través al cual está acoplado un suministro de aire
a presión (no mostrado en las figuras 1 y 2). Por otro lado, existe
un espacio (34) entre la cofia (30) y la membrana (16). El extremo
superior del conducto central (12) está cerrado por un tapón
(36).
Para fabricar la unidad de filtro (10), la
membrana (16) tiene las dos cofias (18, 30) encajadas a la misma y
la estructura compuesta está montada sobre un mandril giratorio (no
mostrado). El mandril comprende dos ejes coaxiales espaciados
axialmente los cuales penetran en los orificios (24 y 32)
montándose, por tanto, las cofias (18, 20) y la membrana (16) de
forma giratoria.
La cofia (30) incluye una funda (38) en la que
se ajusta el extremo de la membrana (16) proporcionando así el
requisito de conexión temporal entre la membrana (16) y la cofia
(30). Al girar el mandril se obtiene una carcasa (40) mediante el
enrollamiento de fibras de vidrio cubiertas de resina u otras hebras
de fibras alrededor de la membrana (16) y de las cofias (18, 30).
La carcasa (40) une la membrana (16) a las cofias (18, 30) para
formar, por tanto, una unidad integrada la cual no tiene ningún
espacio entre la superficie exterior de la membrana (16) y la
superficie interior de la carcasa (40).
Volviendo ahora a las figuras 3 a 10, la
instalación de filtro ilustrada consta de un bastidor base (42)
sobre el que están montados todos los componentes restantes de la
instalación.
Las cuatro unidades de filtro (10.1, 10.2, 10.3
y 10.4) de la forma antes descrita están montadas sobre el bastidor
(42). Los conductos (44) están conectados a los orificios de
entrada (32) de las cuatro unidades de filtro. Cada conducto (44)
lleva a una válvula (46) (figura 10) que controla el flujo
procedente de un suministro de aire (48).
El agua que va a ser tratada entra por una
entrada (50) y fluye a través de una válvula (52) hasta un conducto
(54) el cual se conecta con el lado de succión de una bomba (56).
El lado de presión de la bomba está conectado a un colector (58).
Existe una segunda entrada (60) para el agua de lavado y hay
dispuesta una válvula (62) entre la entrada (60) y el conducto
(54).
El colector (58) está conectado a los orificios
(26) de las unidades (10.1, 10.2, etc.) por medio de cuatro
conductos de derivación (64). Por tanto, el agua bruta fluye hacia
el interior de los puntos de retención de sólidos de las membranas
(16). Cada orificio (24) está conectado a un conducto de salida (66)
y los conductos (66) llevan a un colector de salida de permeado
(68). El otro orificio (28) de cada cofia (18) está conectado a un
conducto (70), y los conductos (70) llevan a un colector (72). Hay
válvulas (74) en los conductos (70), válvulas (76) en los conductos
(66) y válvulas (78) en los conductos (64).
Un conducto (80) conecta el colector (58) a los
conductos de derivación (82) los cuales llevan a los orificios de
entrada (32) de los extremos superiores de las unidades (10.1,
10.2, etc.). Normalmente hay válvulas cerradas (84) en los
conductos de derivación (82). Para propósitos de lavado, los
conductos (82) unen los conductos (44) de tal modo que los
orificios (32) pueden conectarse simultáneamente al suministro de
aire (denominado 48) y al suministro de agua limpia (60).
En funcionamiento normal, el agua bruta con las
partículas sólidas suspendidas es bombeada por la bomba (56) hacia
el interior del colector (58), después dentro de los conductos
(64), a través de los orificios (26) y hacia el interior de las
membranas (16). El agua que fluye dentro de las membranas (16)
atraviesa las hojas (14) y sale por los conductos (12), los tubos
(22) y los orificios (24). A partir de los orificios (24) el agua
fluye hacia los conductos (66) y de allí al colector (68) a través
de las válvulas (76).
Los extremos superiores de las unidades (10.1,
10.2, etc.) están permanentemente conectados al suministro de aire
(48) para de esta forma mantener una presión por encima de la
atmosférica en cada unidad (10.1, 10.2, etc.). La presión de la
alimentación de agua bruta existente en los orificios (26) es
suficiente para equilibrar la presión de aire de tal manera que el
agua llena sustancialmente hasta arriba las carcasas (40) mientras
se deja un espacio de aire por encima del agua.
Cuando las unidades de filtro se atascan, la
válvula (52) se cierra y la válvula (62) se abre. Simultáneamente,
las válvulas (74 y 84) se abren y las válvulas (76, 78) se cierran.
Las válvulas (74, 84), en funcionamiento normal, se cierran y las
válvulas (76, 78) normalmente se abren. El agua de lavado fluye de
la bomba (56) al colector (58) y luego al conducto (80). Desde el
conducto (80) el agua de lavado fluye a través de los conductos
(82) hasta los orificios (32) junto con el aire entrante, el cual
pudo iniciar el flujo por las unidades en cuanto se cerraron las
válvulas (78) para eliminar la presión de agua de los extremos
inferiores de las membranas.
El aire con el agua de lavado fluye por los
puntos de retención de sólidos de las membranas, es expulsado por
los orificios (28) a los conductos (70) y seguidamente al colector
(72) transportando las partículas filtradas.
Al extremo superior de cada unidad de filtro se
le suministra constantemente aire a presión. Durante el lavado la
presión de aire se puede mantener a un valor constante o se puede
hacer que alterne.
Claims (5)
1. Un método de funcionamiento de una unidad de
filtro en posición vertical (10) la cual incluye una membrana (16)
que consta de un tubo de permeado (12) y de hojas permeables al
agua (14) a través de las cuales pasa el agua para llegar a dicho
tubo de permeado, comprendiendo el método la alimentación del
extremo inferior de la unidad (10) con agua bruta y la extracción
de agua permeada del extremo inferior de la unidad,
caracterizado por el mantenimiento de una presión por encima
de la atmosférica en el extremo más alto de la unidad (10) por
medio de una conexión permanente con un suministro de gas a presión
(48).
2. Un método como se reivindica en la
reivindicación 1, en donde, para limpiar la membrana (16), el
método de funcionamiento incluye la parada del flujo de la
alimentación de agua bruta, consistente en la apertura de una línea
de flujo de residuos (66) que está en comunicación con el extremo
inferior de la unidad y en el establecimiento del flujo de agua de
lavado en el extremo superior de dicha unidad mientras se mantiene
el suministro de gas a la parte superior de la misma de tal modo
que el agua, el gas y las partículas sólidas fluyen desde dicha
unidad a través de la mencionada línea de flujo de residuos.
3. Un método como se reivindica en la
reivindicación 2, en donde la presión del suministro de gas alterna
durante el lavado.
4. Una instalación compuesta por una unidad de
filtro (10) que incluye una membrana (16) que consta de un tubo de
permeado vertical (12) y de hojas permeables al agua (14) a través
de las cuales pasa el agua para llegar a dicho tubo de permeado,
una entrada (26) en el extremo inferior de la unidad para la
alimentación de agua bruta, una salida (24) en el extremo inferior
de la unidad para el permeado, medios de válvula (78) para el
cierre del suministro de agua bruta (64), una entrada (32) en el
extremo superior de la unidad, un suministro de gas a presión (48)
el cual está conectado permanentemente a dicha entrada (32) del
extremo superior de la unidad mientras está funcionando para separar
el líquido de los sólidos suspendidos, un conducto de flujo de agua
de lavado (82) dirigido hacia la entrada (32) del extremo superior
de la unidad, medios de válvula (84) para el cierre habitual de
dicho conducto de flujo de agua de lavado y cuyos medios de válvula
pueden abrirse para conectar dicho conducto de flujo de agua de
lavado a una fuente de agua de lavado a presión cuando se tiene que
llevar a cabo la limpieza, y una salida de residuos (28) en el
extremo inferior de la unidad por la que el agua de lavado y las
partículas sólidas abandonan la unidad.
5. Una instalación según la reivindicación 4, en
la que la unidad de filtro consta de una membrana (16) que
comprende un tubo de permeado (12) y hojas permeables al agua (14)
a través de las cuales pasa el agua para llegar a dicho tubo de
permeado, teniendo la membrana una cofia (18, 30) a cada extremo de
la misma, y una carcasa (40) formada in situ mediante el
enrollamiento de fibras cubiertas de resina alrededor de la
membrana y de las cofias.
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