ES1112655U - Digestor con cubierta flotante - Google Patents
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Abstract
1. Digestor con cubierta flotante comprende un depósito (tanque) desmontable, con cuerpo constituido por una estructura perimetral exterior de paneles (5) de hormigón armado o de acero y dentro de esta estructura colocada membrana (3) de PVC, impermeable a gases y líquidos, aislada del suelo y las paredes mediante paneles (4) de material termoaislante - lana de roca o similar, que recubre el borde superior del perímetro y se fija a las paredes por exterior mediante pletinas (12) de hierro y tornillos (22) por toda la periferia de las paredes, caracterizado porque la cubierta del digestor es una membrana (1) idéntica por forma y dimensiones con la membrana (3) del cuerpo y fijada en los mismos puntos de las paredes, usando pletinas de hierro (12) y tornillos (22), y junta flexible (13) entre las dos membranas (1 y 3). 2. Digestor con cubierta flotante según la reivindicación 1 caracterizado porque la membrana de la cubierta se aísla exteriormente por paneles (2) termoaislantes flexibles y enrollables. 3. Digestor con cubierta flotante según reivindicación 1 caracterizado porque la membrana (1) de la cubierta en cada momento está en contacto con el material tratado (20) y los gases, formados en largo del proceso de descomposición se extraen continuamente mediante sistema de evacuación de tubería flexible (11). 4. Digestor con cubierta flotante según la reivindicación 1 caracterizado porque mediante vibraciones y presiones sobre la membrana de la cubierta (1) desde exterior se elimina la solidificación del material tratado (20). 5. Digestor con cubierta flotante caracterizado porque la membrana del cuerpo (3) en su parte más baja está atravesada por tubo (6) (tubos) de salida del efluente tratado (20). Este tubo (6) (tubos) tiene parte rígida y parte flexible.
Description
DIGESTOR CON CUBIERTA FLOTANTE
La presente innovación se refiere a un digestor para descomposición anaer�bica de materia orgánica como excrementos de las explotaciones ganaderas y desechos 5 vegetales. Es un deposito (tanque) prefabricado y desmontable.
ESTADO DE LA TECNICA 10
Actualmente existen dos tipos digestores para descomposición anaer�bica:
1) Digestores de “fermentación húmeda”. Ellos producen biog�s y fertilizantes a partir de residuos biológicos y cultivos energéticos por medio de una fermentación anaerobia 15 húmeda. Un digestor de desechos orgánicos es, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos, desechos vegetales) en determinada dilución de agua, para que a través de la fermentación anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos, y además, se disminuya el potencial contaminante de los excrementos. También puede 20 incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar del biog�s, y cámaras de hidrogenación y pos tratamiento a la salida del reactor.
a) Digestores de flujo discontinuo. La carga de la totalidad del material a fermentar se hace al inicio de proceso y la descarga del efluente se hace al finalizar el proceso. Por lo 25 general requieren de mayor mano de obra y de un espacio para almacenar la materia prima si esta se produce continuamente y de un depósito de gas o fuentes alternativas para suplirlo.
b) Digestores de flujo semicontinuo. La carga del material a fermentar y la descarga del efluente se realizan de manera continua o por pequeño baches (por ejemplo una vez 30 al día) durante el proceso, que se extiende indefinidamente a través del tiempo. Por lo general requieren de menos mano de obra, pero de una mezcla más fluida y movilizada de manera mecánica y de un depósito de gas. Existen tres clases de digestores de flujo semicontinuo:
- -
- De c�pula fija. Son reactores cerrados construidos in situ o depósitos prefabricados. 35 Esta clase de digestor almacena un pequeño volumen de gas generado entre el material tratado y la c�pula del reactor. En un principio se almacenan los residuos en un tanque principal, donde se homogeneizan y se calientan a la temperatura correcta por medio de sistema de transferencia de calor. Los líquidos se bombean al digestor a través de una tubería. Los residuos sólidos se trasportan por medio de tornillo sinfín especial. Precisan 40 equipos de agitaci�n permanente dentro del reactor. Su inconveniente principal es su alto costo y necesidad de equipos sofisticados.
- -
- De c�pula móvil. La diferencia entre los dos diseños es, que la c�pula móvil sube y baja dependiendo del volumen del gas producido y as� permite almacenamiento de mayores cantidades de metano en esta interface. Los inconvenientes son los mismos 45 como en el caso de c�pula fija.
- -
- Tubular.- Son digestores de tamaño familiar, muy populares en países de sureste asiático, pero en Sudamérica también usan mucho esta tecnología. Suelen ser construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo,
f�cil instalación y mantenimiento. Su inconveniente es, que necesitan una mezcla bastante fluida y gastan mucha agua en largo del proceso de descomposición.
c) Digestores de flujo continuo. Se usan generalmente para tratamiento de aguas residuales, tienden de ser grandes de corte industrial, con sistemas sofisticados para el control y gestión del proceso. Pueden ser: 5
- -
- sistema de desplazamiento horizontal (movimiento por flujo pistón, gravedad).
- -
- sistema de tanques múltiples.
- -
- sistema de tanque vertical.
2) Digestores de “fermentación seca”. Este proceso de fermentación en seco permite rendimientos de metano a base de materia orgánica apilable con un alto contenido de 10 materia seca, que no requiere conversación en un sustrato líquido bombeadle. Este método hace posible la fermentación de residuos orgánicos con hasta 50% de contenido de materia seca. Los residuos biológicos se inoculan con el sustrato que ya ha sido fermentado. Luego se introduce en el tanque y se fermenta en condiciones herméticas. Una continua inoculación con la materia bacteriana se produce por medio de 15 recirculaci�n de líquido de percolaci�n, que se pulveriza sobre la materia orgánica en el digestor. Durante el proceso de descomposición, no se requiere mezclar, bombeo o agitar la materia orgánica dentro del digestor .El exceso de líquido de percolaci�n se recoge en un sistema de drenaje, almacen�ndolo temporalmente en tanque de percolaci�n. 20
Sus inconvenientes son los mismos como en el caso de los digestores de flujo discontinuo, además precisan equipamiento especial para los labores de llenar y vaciar los digestores.
DESCRIPCION DE LA INVENCION 25
El digestor con cubierta flotante es un biorreactor para descomposición anaer�bica de estiércol y restos vegetales. Se refiere a un depósito (tanque) prefabricado y desmontable. Es posible su ensambladura en distintos terrenos, sin acondicionamiento previo del suelo. Cuando ya no es necesaria su presencia, el digestor se puede 30 desmontar fácilmente y trasladar. El diseño del digestor permite implicarle tanto en pequeñas explotaciones ganaderas, como en grandes parques de producción de biog�s. Su método de funcionar hace posible eliminar almacenamiento previo de materia orgánica (deyecciones, restos vegetales) y la fase de pre mezcla de la misma, porque la materia orgánica se deposita directamente en el tanque. Se puede prolongar en el 35 tiempo la carga del depósito y con proceso de descomposición en marcha, también es posible su descarga parcial. Dentro del digestor no hay equipos móviles de agitaci�n. Si es necesario, se influye al material tratado mediante vibraciones y presiones mecánicas sobre la membrana de la cubierta. As� se elimina la formación de capas liquidas y solidas en el sustrato de fermentación. El vaciamiento del depósito mediante tubo(6) 40 (tubos) inclinadle permite de manera controlada y rápida su limpieza y cargar de nuevo.
El digestor est� constituido por:
1) Cuerpo, que de su parte est� compuesto por:
a) Una estructura perimetral desmontable, con misión de soportar la presión del 45 material en proceso de descomposición. La estructura esta realizada por paneles (5) de hormigón armado o de acero, colocados en vertical, formando las paredes del depósito de forma cuadrada o rectangular. Los paneles est�n reforzados mediante sistema de apuntalamiento, formada por: puntales inclinados prolongables de hierro (7); puntales horizontales (8) y tubos redondos perimetrales (19). En las juntas verticales entre los 50
paneles, por dentro y fuera se colocan uno contra otro perfiles de simple T (17). Las esquinas se fortalecen con ángulos de hierro (18) en ambos lados. En las puntas superiores e inferiores de los perfiles por dentro y fuera est�n soldadas placas de hierro (21). Los perfiles (17) o ángulos (18) se atajan entre s� con tornillos (15), que atraviesan las placas (21) superiores, y tubos enroscados con tuercas (16), en sus placas 5 (21) inferiores. En las placas (21) exteriores superior est�n soldados anillos de hierro (14), donde se enganchan cables de acero (9), que pasan por exterior de los puntales inclinados (7), dan vuelta alrededor del tubo perimetral (19) y pasan por dentro de los puntales horizontales (8) y los tubos enroscados (16). Cada dos cables (9), que atraviesan puntales contrarios, se sujetan y trenzan debajo de las planchas aislantes del 10 suelo (4). As� forman red de cables (9) cruzados para reforzar por debajo el sistema de apuntalamiento de paredes.
b) Membrana (3) de material duradero, flexible, impermeable a gases y líquidos, preferiblemente de PVC, aislada exteriormente de las paredes y suelo por paneles termo aislantes (4) de lana de roca o similar. Aparte de aislar térmicamente, los paneles (4) 15 de lana de roca o similar ofrecen protección mecánica a la membrana (3). Ella recubre el borde superior de las paredes y mediante pletinas (12) y tornillos (22) se fija a los paneles de hormigón (5) o hierro por su lado exterior. En su parte más baja la membrana (3) de PVC est� atravesada por tubo (6) (tubos) de salida del material tratado (20). El tubo (6) tiene parte rígida y parte flexible, que permite su inclinación 20 desde posición vertical, hasta posición horizontal, usando un mecanismo móvil. La zona, donde el tubo (6) atraviesa la membrana (3), est� tratada de manera adecuada para asegurar impermeabilidad del depósito. En posición vertical la boca del tubo (6) de salida se sitúa encima del nivel máximo del efluente (20) (material tratado). Durante el periodo de funcionamiento del digestor, esta boca se tapa de manera impermeable a 25 gases, para evitar escape de metano. Cuando es necesario vaciar el depósito, se abre la boca, mediante el mecanismo de inclinación se inclina el tubo (6), y as� de manera controlada se vacía el tanque. Para desarrollo correcto del proceso de descomposición este previsto ensamblar sistema de calentamiento del digestor. Este sistema se constituye por red de emitir calor de tubos de polietileno (10), unidos en colectores de 30 ida y retorno. Los tubos (10) est�n colocados alrededor del borde interior inferior del tanque, sobre la membrana (3) del cuerpo. Los tubos (10) de ida y retorno, que conectan la red de emitir calor con el medio de calentamiento, también son flexibles y pasan por unas aberturas impermeabilizadas en la junta (13) entre las membranas del cuerpo (3) y la cubierta (1). 35
2) Cubierta flotante del depósito. Ella est� constituida por:
- -
- Una membrana (1) idéntica por forma, dimensiones y material con la membrana (3), que cubre el cuerpo del digestor. Mediante pletinas de hierro (12) y tornillos (22), la membrana (1) de la cubierta se fija a las paredes del depósito en los mismos puntos de sujeción de la membrana (3) del cuerpo. Si es necesario limpiar el digestor por dentro, 40 se desmonta parcialmente la membrana (1) de la cubierta para asegurar acceso a su interior. La estanquidad del digestor se asegura mediante junta flexible (13) entre las dos membranas (1 y3) por todo el perímetro. En barios puntos de la citada junta (13) se dejan aberturas, que sirven como bocas de cargar el tanque con material de descomponer (20). Estas entradas se tapan herméticamente con propios juegos de juntas 45 flexibles (13), pletinas (12) y tornillos (22). En la membrana (1) de la cubierta se ensamblan varios puntos (23) de salida para captar el gas producido. El sistema de evacuar metano es de tubería flexible (11) y se vacía continuamente, y como la membrana (1) de la cubierta esta siempre en contacto con el efluente (20), todo esto
evita la formación de bolsas de gases inflamables, que aumenta la seguridad del conjunto. Por fuera la cubierta (1) se aísla con:
- -
- Paneles (2) flexibles de termo aislante (por ejemplo paneles de lana de roca o similar, envueltos con plástico) para asegurar la temperatura adecuada del proceso de descomposición. Los inicios de estos paneles (2) est�n enganchados en los bordes 5 superiores de dos paredes contrarios. Los paneles (2) se pueden enrollar en caso de necesidad con mecanismos de enrollo. Cuando est�n desarrollados los paneles (2), forman dos capas de aislante para mejorar el aislamiento.
UN MODO DE REALIZACION DE LA INVENCION 10
Un periodo completo (carga, tiempo de descomposición, descarga) de funcionamiento del digestor con cubierta flotante se explica de este modo:
Antes de empezar de llenar el tanque, se recogen los paneles (2) aislantes de la cubierta mediante los mecanismos de enrollar y se establecen sobre las paredes, donde est�n 15 fijados sus inicios. El tubo (6) (varios tubos en caso de digestor grande) de salida del material ya tratado (20) se posiciona en vertical con el mecanismo de movimiento del tubo, se tapa la boca del tubo (6) de manera impermeable a gases (tapón). Se abren las aberturas de entrada de material de descomposición (20) y mediante un mecanismo móvil en forma de embudo se empieza la carga del depósito. El material (20) se puede 20 meter dentro del biorreactor en estado seco, o con la ayuda de chorros de agua (preferible). Cuando terminamos de depositar material (20) - porque el tanque est� lleno o no hay más material (en caso de llenado prolongado en el tiempo), se compruebe si hay suficiente agua y se sierren las aberturas de entrada herméticamente. Para que empiece el proceso de descomposición anaerobia de modo 25 correcto, es necesario asegurar temperatura adecuada y controlada (también PH y otras condiciones específicas), as�, que ponemos en funcionamiento el sistema de calentamiento y desarrollamos los paneles (2) flexibles aislantes de la cubierta. Estos paneles (2) forman dos capas de termo aislante con juntas interrumpidas. También con su peso hacen que la membrana (1) de la cubierta este plenamente en contacto con el 30 efluente (20). Si es necesario influir sobre el material de descomposición (20), enrollamos los paneles (2) de aislante y descubrimos parcialmente la cubierta (1) en la zona deseada y actuamos desde exterior mediante serie de presiones y vibraciones sobre la membrana (1) de la cubierta. Como las dimensiones y la forma de la membrana (1) de la cubierta son las mismas como de la membrana (3) del cuerpo, cuando el digestor este 35 vacío, la membrana (1) de la cubierta puede cubrir en totalidad el depósito por dentro, es decir cuando se presiona sobre la membrana (1) de la cubierta con un aparato de vibrar, se puede llegar hasta cualquier punto dentro del tanque. En largo del proceso de descomposición se controlan la temperatura y los otros parámetros importantes para su correcto desarrollo y si es necesario, se influye sobre el material tratado (20) mediante 40 presiones y vibraciones. Una vez terminado el periodo de descomposición, enrollamos los paneles aislantes (2) de la cubierta, abrimos parcialmente el digestor, destapamos el tubo (6) de salida del efluente (20). Con el mecanismo inclinamos de manera controlada el tubo (6) hasta posición horizontal. Si es necesario, limpiamos el deposito por dentro con la ayuda de chorros de agua. As� el digestor est� preparado para otro 45 ciclo de descomposición de materia orgánica.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
5 La figura 1 es vista desde arriba del digestor en proceso de descomposición.
La figura 2 es corte AA del digestor en proceso de descomposición.
La figura 3 es corte CC y explica el proceso de llenar el depósito de manera esquemática.
La figura 4 es corte CC vista desde arriba. 10
La figura 5 a es esquema de apuntalamiento de la estructura.
La figura 5 b es corte DD vista desde arriba.
Claims (6)
- REIVINDICACIONES
- 1. Digestor con cubierta flotante comprende un deposito (tanque) desmontable, con cuerpo constituido por una estructura perimetral exterior de paneles (5) de hormigón armado o de acero y dentro de esta estructura colocada membrana (3) de PVC, impermeable a gases y líquidos, aislada del suelo y las paredes mediante paneles (4) de 10 material termoaislante – lana de roca o similar, que recubre el borde superior del perímetro y se fija a las paredes por exterior mediante pletinas (12) de hierro y tornillos (22)por toda la periferia de las paredes, caracterizado porque la cubierta del digestor es una membrana (1) idéntica por forma y dimensiones con la membrana (3) del cuerpo y fijada en los mismos puntos de las paredes, usando pletinas de hierro (12) y tornillos 15 (22), y junta flexible (13) entre las dos membranas (1 y 3).
- 2. Digestor con cubierta flotante según la reivindicación 1 caracterizado porque la membrana de la cubierta se aísla exteriormente por paneles (2) termoaislantes flexibles y enrollables.
- 3. Digestor con cubierta flotante según reivindicación 1 caracterizado porque la 20 membrana (1) de la cubierta en cada momento est� en contacto con el material tratado (20) y los gases, formados en largo del proceso de descomposición se extraen continuamente mediante sistema de evacuación de tubería flexible (11).
- 4. Digestor con cubierta flotante según la reivindicación 1 caracterizado porque mediante vibraciones y presiones sobre la membrana de la cubierta (1) desde exterior se 25 elimina la solidificación del material tratado (20).
- 5. Digestor con cubierta flotante caracterizado porque la membrana del cuerpo (3) en su parte más baja est� atravesada por tubo (6) (tubos) de salida del efluente tratado (20). Este tubo (6) (tubos) tiene parte rígida y parte flexible.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted |
Effective date: 20140902 |
|
| FA1K | Application withdrawn |
Effective date: 20150310 |