ES2205196T3 - Modulo de membrana de filtracion. - Google Patents
Modulo de membrana de filtracion.Info
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Abstract
MODULO CON MEMBRANAS DE FILTRACION COMPUESTO POR UN ALOJAMIENTO DE FILTRO QUE PRESENTA UN PRIMER CONECTOR Y UN SEGUNDO RACOR Y PROVISTO DE UN COMPARTIMIENTO CON MEMBRANAS EN EL QUE ESTA MONTADO UN HAZ DE MEMBRANAS DE FILTRACION QUE SE ALOJAN EN LOS DOS EXTREMOS DEL MODULO EN SOPORTES DE MEMBRANAS Y POR AL MENOS UN CONDUCTO DE DISTRIBUCION MONTADO EN UN SENTIDO TRANSVERSAL A LAS MEMBRANAS DE FILTRACION Y QUE PRESENTA AL MENOS UNA ABERTURA DE DISTRIBUCION EN EL COMPARTIMIENTO DE MEMBRANAS. ESTE MODULO POSEE, PREFERENTEMENTE, AL MENOS UN COMPARTIMIENTO DE DISTRIBUCION QUE COMUNICA MEDIANTE UN CONECTOR CON AL MENOS EL CONDUCTO DE DISTRIBUCION.
Description
Módulo de membrana de filtración.
La presente invención se refiere a un módulo de
membrana de filtración que comprende un cuerpo envolvente de filtro,
que tiene una primera y una segunda conexiones, y que está dotado de
un compartimiento de membrana en el que está montado un conjunto de
membranas de filtración, cuyas membranas de filtración en ambos
extremos del módulo de las membranas de filtración están encajadas
en soportes de las membranas.
Un módulo de membranas de filtración de este tipo
es ya conocido en la práctica. En este módulo de membrana de
filtración, unas membranas de filtración capilares o tubulares están
montadas en un cuerpo envolvente del filtro y en los extremos del
cuerpo envolvente del filtro, las membranas de filtración están
encajadas en soportes de las membranas que cierran el espacio entre
las membranas de filtración y el cuerpo envolvente del filtro. El
fluido a filtrar se hace pasar a través de las membranas capilares o
tubulares de filtración y el fluido que pasa por la pared de la
membrana, el llamado permeado, es descargado desde el módulo de la
membrana de filtración a través de una o varias aberturas dispuestas
en la pared del cuerpo envolvente del filtro.
La desventaja de dicho módulo de membrana de
filtración es que existe un fuerte flujo de fluido a descargar a las
aberturas en la pared del cuerpo envolvente del filtro, que discurre
parcialmente de forma transversal a las membranas de filtrado. Esto
tiene como resultado que se ejerce una importante fuerza transversal
sobre las paredes de las membranas de filtrado que intenta empujar
las membranas de filtrado a través de las aberturas de la pared del
cuerpo envolvente del filtro.
Dichas fuerzas transversales pueden aplastar las
membranas capilares o tubulares de filtración, de manera que el
fluido no puede discurrir a través de las membranas de filtración,
reduciendo la capacidad del módulo de membrana de filtración.
Además, es muy probable que las membranas de filtración se averíen y
tengan fugas.
Además, el proceso de limpieza de las membranas
de filtración no es óptimo. Hace falta su limpieza porque, después
de cierto tiempo, las membranas de filtración quedan saturadas con
los componentes del fluido a filtrar.
Cuando se efectúa el lavado, el fluido de lavado
es suministrado a través de las aberturas de la pared del cuerpo del
filtro y pasará la pared de la membrana de las membranas de
filtración en dirección opuesta. En este proceso, los componentes
que se han separado por filtrado durante el proceso de filtración
son arrastrados de la pared de la membrana y descargados desde las
membranas de filtración, mientras fuerzas transversales, que ahora
son transversales inversas, son ejercidas por el fluido de lavado
sobre las paredes de las membranas de filtración. Además, el fluido
de lavado no alcanza suficientemente todas las membranas de
filtración durante el proceso de lavado, de manera que no todas las
membranas de filtración son lavadas adecuadamente y los componentes
que han sido separados por filtrado, y que han quedado como residuo,
no son eliminados satisfactoriamente.
El módulo de membrana de filtración de tipo
conocido puede ser también utilizado de manera tal que el fluido a
filtrar es suministrado a través de las aberturas realizadas en el
cuerpo envolvente del filtro, de manera que en contraste con su
utilización normal, el flujo tiene lugar en dirección inversa. El
permeado se acumula dentro de las membranas de filtración y es
descargado a través de sus extremos abiertos. Durante el lavado, el
fluido se ha suministrado a través de los extremos abiertos de las
membranas de filtración. Con este método, todas las desventajas
antes mencionadas siguen siendo vigentes.
De acuerdo con la invención, se da a conocer un
módulo de membrana de filtración, caracterizado porque, como mínimo,
se monta un tubo de recogida transversalmente con respecto a las
membranas de filtración a una distancia de los extremos del módulo
de la membrana de filtración, y que está dotado, como mínimo, de una
abertura de recogida en el compartimiento de la membrana.
Esto asegura que el permeado pase de manera
sustancialmente paralela a las membranas de filtración en la
dirección de los tubos de recogida. Como resultado, no se ejercen
fuerzas transversales, o lo son solamente en menor cuantía, sobre
las membranas de filtración. Esto impide daños y las membranas de
filtración no son aplastadas, resultando ello en una capacidad
superior que cuando se utiliza un módulo sin las tuberías de
recogida, mientras que las dimensiones del módulo de membrana de
filtración permanecen constantes. Otro resultado es que el fluido de
lavado es más capaz de alcanzar las membranas de filtración cuando
es suministrado por los tubos de recogida. De esta manera, las
membranas de filtración son lavadas en mejores condiciones, de
manera que se mejora la limpieza.
En una realización preferente, el módulo de
membrana de filtración se caracteriza, como mínimo, por un
compartimiento de recogida que comunica, por medio de una conexión,
como mínimo con una tubería de recogida. Esto proporciona una
capacidad de descarga incrementada para el permeado. Los
compartimientos de recogida pueden ser realizados de diferentes
maneras. En una primera versión, un compartimiento de recogida queda
dispuesto rodeando anularmente el compartimento de la membrana. Una
segunda versión se caracteriza porque el compartimiento de recogida
es un conducto situado en el centro del compartimiento de la
membrana. Una tercera versión se caracteriza porque el
compartimiento de recogida es un conjunto de conductos distribuidos
dentro del compartimiento de la membrana. La inclusión de un
compartimiento de recogida permite que el permeado sea descargado de
manera adecuada y que se pueda utilizar de forma óptima la capacidad
de filtro del módulo de la membrana de filtración.
Preferentemente, el tubo o tubos de recogida
sobresalen a través del compartimiento de recogida o se introducen
en el mismo. De esta manera, un tubo de recogida puede ser acoplado
fácilmente al compartimiento de recogida y puede ser montado en el
interior del cuerpo envolvente del filtro.
En una realización preferente, el módulo de la
membrana de filtración se caracteriza porque, cuando se utiliza más
de un tubo de recogida, los tubos de recogida adyacentes están
girados entre sí y montados paralelamente al eje longitudinal del
módulo de la membrana de filtración. De este modo, los tubos de
recogida están montados de manera regular distribuidos en el
interior del compartimiento de la membrana, lo que ayuda además el
flujo paralelo del fluido pasante hacia las membranas de filtración
y además mejora el lavado de las membranas de filtración.
Preferentemente, la sección transversal de un
tubo de recogida en dirección longitudinal del módulo de la membrana
de filtración es mayor o igual a la sección transversal en dirección
transversal al módulo de la membrana de filtración. Esta realización
de los tubos de recogida consigue que, mientras el área superficial
de la sección transversal de un tubo de recogida, en otras palabras,
la capacidad de descarga de un tubo de recogida permanece
constante, dicho tubo de recogida requerirá menos espacio en sección
transversal del módulo de la membrana de filtración. Esto significa
que se pueden disponer más membranas de filtración en el módulo de
la membrana de filtración y que se aumenta la capacidad de
filtración.
En una realización preferente, las aberturas de
recogida de los tubos de recogida se prolongan sustancialmente en
dirección longitudinal del módulo de la membrana de filtración. Esta
realización impide el flujo del líquido pasante en dirección
circular en el módulo de la membrana de filtración, que quedaría
dirigido transversalmente en las membranas de filtración. Esto
contribuye a una reducción adicional de la posibilidad de averías y
aplastamiento de las membranas de filtración y por lo tanto, permite
un aumento adicional de la capacidad.
Preferentemente, el área superficial de las
aberturas de recogida en los tubos de recogida aumenta radialmente
hacia fuera desde el centro del módulo de la membrana de filtración.
En esta realización, la proporción entre el área de flujo pasante en
el tubo de recogida y las membranas de filtración se puede mantener
constante como función de la distancia radial al centro del módulo
de la membrana de filtración. Esto asegura una mejora adicional con
respecto al flujo del líquido pasante, paralelamente a las membranas
de filtración.
La presente invención se explicará a continuación
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que partes
idénticas llevan idénticas referencias numerales y en los que:
la figura 1 muestra la sección longitudinal de
una primera realización preferente de un módulo de membrana de
filtración, de acuerdo con la invención;
la figura 2 muestra en sección transversal de la
primera realización preferente mostrada en la figura 1;
la figura 3 muestra una sección longitudinal de
una segunda realización preferente de un módulo de membrana de
filtración según la invención;
la figura 4 muestra una sección transversal de la
segunda realización preferente mostrada en la figura 3;
la figura 5 muestra una sección longitudinal de
una tercera realización preferente de un módulo de membrana de
filtración según la invención;
la figura 6 muestra una sección transversal de la
tercera realización preferente mostrada en la figura 5;
la figura 7 muestra una sección longitudinal de
una cuarta realización preferente de un módulo de membrana de
filtración, de acuerdo con la invención y
la figura 8 muestra una sección transversal de la
cuarta realización preferente, mostrada en la figura 7.
En la explicación de las realizaciones
preferentes, se supone que el fluido a ser filtrado es suministrado
a través de la primera conexión (22) y que el líquido pasante es
descargado a través de la segunda conexión (42), por lo que la
primera conexión se indicará como entrada y la segunda como salida.
Durante el lavado del módulo de membrana de filtración, el fluido de
lavado se introducirá por la salida. No obstante, las realizaciones
descritas pueden ser aplicadas de manera tal que el fluido a filtrar
es suministrado a través de la segunda conexión y el líquido pasante
es descargado a través de la primera conexión. Con esta forma de
aplicación, el fluido de lavado será suministrado entonces a través
de la primera conexión.
Las figuras 1 y 2 muestran una primera
realización preferente de un módulo de membrana de filtración, de
acuerdo con la presente invención. El módulo consiste en un cuerpo
de filtro (10) dotado de un compartimiento de membrana (20) en el
que se incorpora un conjunto de membranas (21) y un tubo (45)
centralmente montado en el cuerpo envolvente (10) del filtro, de
manera que dicho tubo sirve como compartimiento de recogida (40). En
la práctica, el diámetro de las membranas de filtración variará
entre 0,2 y 15 mm, si bien la invención no queda limitada a estos
diámetros. En la realización que se ha mostrado, el cuerpo
envolvente (10) del filtro y el tubo (45) tienen una sección
transversal circular, pero la sección transversal puede también
tener otra forma.
En los extremos del cuerpo envolvente (10) del
filtro, las membranas de filtración (22) están encajadas en soportes
(30) para las membranas. En esta realización, dichos soportes (30)
de las membranas sirven también como soportes para el tubo (45), y
los soportes para membranas (30) cierran el espacio existente entre
las membranas de filtración (21) y las paredes del compartimiento de
membranas (20).
El cuerpo envolvente (10) del filtro y el tubo
(45) están realizados preferentemente a base de un material
plástico, tal como PVC, pero también pueden quedar realizados a base
de un metal u otro material, que debe ser inerte al fluido a
filtrar. No obstante, se prefiere un plástico adecuado, dado que
dicho plástico será en general químicamente inerte al fluido a
filtrar, no sufre corrosión, es fácil de mecanizar y ligero de peso.
En la realización que se ha mostrado, los soportes (30) de las
membranas comprenden una resina aplicada en el módulo de la membrana
de filtración, en la que las membranas de filtración (21) quedan
incorporadas. En los dos extremos del módulo de la membrana de
filtración, las membranas de filtración (21) están abiertas. Los
extremos no cerrados del compartimiento de recogida (40) funcionan
como salida (42).
Los tubos de recogida (50) están montados de
manera que pasen por el tubo (45). Estos tubos de recogida (50)
están dispuestos sustancialmente de forma perpendicular por el tubo
(45) y están dotados de aberturas de recogida (51). En la primera
realización mostrada en las figuras 1 y 2, dos tubos de recogida
adyacentes están girados siempre en 60º, uno con relación al otro,
tal como se puede apreciar en la figura 2. Entre los tubos de
recogida (50) mostrados en la figura 1, hay otros dos tubos de
recogida (50) girados en 60º y 120º en relación con un tubo de
recogida de la izquierda y de la derecha (50), respectivamente. El
número de tubos de recogida (50) necesarios dependerá de la
aplicación particular a la que se aplica el módulo de membrana de
filtración y de las características de filtración de las
membranas.
Una segunda realización es la mostrada en las
figuras 3 y 4. Esta segunda realización es básicamente idéntica a
la primera realización. No obstante, en este caso, los soportes (30)
comprenden, por ejemplo, una resina y están dispuestos sobre la
totalidad de la sección transversal de los dos extremos del módulo
de la membrana de filtración. Dichos soportes cierran por completo
los extremos del módulo de la membrana de filtración, pero no las
propias membranas de filtración (21). El compartimiento de recogida
(40) se encuentra en comunicación con la salida (42) dispuesta en la
pared del cuerpo envolvente del filtro, por medio de tubos (60).
Dichos tubos (60) pueden ser diseñados como tubos de recogida (50),
pero pueden también carecer de aberturas de recogida (51).
Las figuras 5 y 6 muestran una tercera
realización preferente del módulo de la membrana de filtrado, de
acuerdo con la invención. En esta realización, el compartimiento de
recogida (40) queda constituido entre el cuerpo envolvente (10) del
filtro y un tubo (46) montado en el interior del cuerpo de filtro
(10). Dicho tubo (46) soporta las membranas de filtración (21) y en
los extremos del módulo de la membrana de filtración, las membranas
de filtración quedan encajadas en soportes de membranas (30), que
cierran el espacio entre las membranas de filtración (21) y el
compartimiento de recogida (40), es decir, el tubo (46). También en
esta tercera realización, el soporte (30) de las membranas puede
quedar constituido por una resina dispuesta en el tubo (46). Los
extremos no cerrados del compartimiento de recogida (40) funcionan
como salida (42).
Los tubos de recogida (50) están montados de
manera que pasan por el tubo (46), que sobresale hacia dentro del
compartimiento de recogida (40) y que están previstos con aberturas
de recogida (51). Los tubos de recogida se extienden sustancialmente
de forma perpendicular al tubo (46) y, por lo tanto, asimismo con
respecto al compartimiento de recogida (40). En la tercera
realización que se ha mostrado en las figuras 5 y 6, dos tubos de
recogida adyacentes (50) están girados siempre a 90º, uno con
relación al otro, tal como se puede apreciar en la figura 6. Entre
los tubos de recogida (50) mostrados en la figura 5, está dispuesto
otro tubo de recogida (50).
Escogiendo la longitud de los tubos de recogida
(50) de manera que corresponda el diámetro interno del cuerpo
envolvente (10) de filtrado y situando las intersecciones del tubo
(46), por el que sobresale el tubo de recogida (50), diametralmente
entre sí, se permite que el tubo (46) mantenga las membranas de
filtración centradas en el cuerpo de filtro (10). El tubo (46) puede
estar también fijado en el cuerpo de filtro (10) con ayuda de tubos
de recogida (50).
Una cuarta realización preferente es la que se
muestra en las figuras 7 y 8. Esta realización es básicamente
idéntica a la tercera realización. No obstante, en este caso, los
soportes que comprenden, por ejemplo, una resina, están dispuestos
en la sección transversal completa de los dos extremos del módulo de
la membrana de filtración. Dichos soportes sirven como soportes de
membranas (30) y soportes (31) para el tubo (46) en el cuerpo
envolvente de filtrado (10), cerrando los soportes por completo en
los extremos del módulo de las membranas de filtrado, pero no las
membranas de filtrado. Una abertura dispuesta en la pared del cuerpo
de filtro (10) funciona como salida (42).
En la práctica, el fluido a filtrar es alimentado
por la entrada (22) hacia dentro de las membranas de filtrado (21)
del módulo de membranas de filtración de las realizaciones
preferentes. El fluido tiene capacidad de atravesar la pared de la
membrana, excepto uno o varios componentes del fluido que no pueden
penetrar en la pared y que, de este modo, serán separados del fluido
por filtrado. La parte de fluido que ha atravesado la pared, el
fluido pasante, debe ser descargado. Esta descarga tiene lugar a
través de las aberturas de recogida (51), hacia dentro de los tubos
de recogida (50), después de lo cual el fluido pasante discurre
desde los tubos de recogida (50) a través de las intersecciones (52)
pasando al compartimiento de recogida (40). El fluido pasante puede
abandonar entonces el compartimiento de recogida (40) por la salida
(42). En la pared del compartimiento de recogida (40), adyacente al
compartimiento de las membranas que contiene las membranas de
filtrado, no se disponen otras intersecciones que las de los tubos
de recogida (50). Después de que los tubos de recogida (50) han sido
montados en el compartimiento de recogida (40), los tubos de
recogida (50) deben cerrar dichas intersecciones (41).
Por medio de los tubos de recogida (50) y las
aberturas de recogida (51) se consigue que el fluido pasante
discurra hacia los tubos de recogida (50) en dirección longitudinal
del módulo de membranas de filtración, es decir, paralelamente a las
membranas de filtración, y no en dirección radial hacia el
compartimiento de recogida (40). Esto evita que se ejerzan fuerzas
transversales radiales sobre las membranas de filtración, que
podrían perjudicar o aplastar las membranas de filtración. Esto
también mejora notablemente el proceso de lavado de las membranas de
filtración.
En las realizaciones que se han mostrado, las
aberturas (51) de recogida quedan dispuestas en los tubos de
recogida (50), de manera que dichas aberturas de recogida (51)
quedan sustancialmente dirigidas en dirección longitudinal del
módulo de membranas de filtración y no en dirección transversal.
Esto impide que el fluido discurra hacia las aberturas de recogida
(51) en dirección circular ejerciendo, por lo tanto, una fuerza
transversal en dirección circular sobre las membranas de filtración
(21).
Tal como se puede observar en las figuras 2, 4, 6
y 8, el número de membranas de filtración aumenta en dirección
radial. De acuerdo con ello, el área superficial de las aberturas de
recogida (51) de los tubos de recogida (50) se tiene que aumentar en
dirección radial a efectos de impedir la posible formación de un
flujo dirigido radialmente del fluido pasante hacia las aberturas de
recogida (51). Esto se consigue al aumentar las dimensiones de las
aberturas de recogida (51), en los tubos de recogida (50) en
dirección radial, empezando desde el centro del módulo de membranas
de filtración hacia fuera. De manera alternativa, el número de
aberturas de recogida (51) se pueden incrementar en dicha dirección
o en una larga abertura de recogida (51) puede quedar dispuesta en
los tubos de recogida (50), cuya abertura se ensancha en la
dirección mencionada. Esto también mejora el suministro de fluido de
lavado para la limpieza de las membranas de filtración.
Para que los tubos de recogida (50) puedan
requerir el menor espacio posible en la dirección circular del
módulo de membranas de filtración, mientras los tubos de recogida
(50) poseen todavía suficiente área en sección transversal para
descargar el fluido pasante, el tubo de recogida (50) es escogido de
manera tal que su dimensión transversal con respecto al módulo de
membranas de filtración es menor que la dimensión longitudinal. Esto
significa que un mayor número de membranas de filtración (21) pueden
ser dispuestas en el módulo de membranas de filtración y que el
módulo puede ser diseñado con menores dimensiones, mientras que la
capacidad permanece constante.
El posible introducir más de un compartimiento de
recogida en el módulo de membranas de filtración.
Claims (12)
1. Módulo de membranas de filtración que
comprende un cuerpo envolvente de filtro (10), que tiene una primera
conexión (22) y una segunda conexión (42), y que está dotado de un
primer compartimiento de membranas (20) en el que está montado un
conjunto de membranas de filtración (21), cuyas membranas de
filtración (21) están encajadas por ambos extremos del módulo de las
membranas de filtración en soportes de membranas (30),
caracterizado por, como mínimo, un tubo de recogida (50)
montado transversalmente con respecto a las membranas de filtración
(21) a una cierta distancia de los extremos del módulo de membranas
de filtración, y que está dotado, como mínimo, de una abertura de
recogida (51) en el compartimiento de membranas (20).
2. Módulo de membranas de filtración, según la
reivindicación 1, caracterizado por, como mínimo, un
compartimiento de recogida (40) que comunica, por medio de una
conexión (22, 42), con el tubo o tubos de recogida (50).
3. Módulo de membranas de filtración, según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un compartimiento
de recogida (40) queda dispuesto rodeando anularmente el
compartimiento de membranas (20).
4. Módulo de membranas de filtración, según la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el
compartimiento de recogida (40) es un tubo (45) situado en el centro
de la parte interna del compartimiento de membranas (20).
5. Módulo de membranas de filtración, según la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el
compartimiento de recogida (40) está constituido por varios tubos
situados en el centro y dentro del compartimiento de membranas
(20).
6. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque dicho tubo o tubos de recogida (50) sobresalen a través del
compartimiento de recogida (40).
7. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque cuando se utiliza más de un tubo de recogida (50), los tubos
de recogida adyacentes (50) son girados entre sí y montados
paralelamente al eje longitudinal del módulo de membrana de
filtración.
8. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la sección transversal de un tubo de recogida en dirección
longitudinal (50a) del módulo de membranas de filtración es más
larga o igual a la sección transversal en la dirección transversal
(50b) del módulo de membrana de filtración.
9. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque las aberturas de recogida (51) en los tubos de recogida (50)
se extienden sustancialmente en dirección longitudinal con respecto
al módulo de membranas de filtración.
10. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el área superficial de las aberturas de recogida (51) en los
tubos de recogida (50) aumenta radialmente hacia fuera desde el
centro del módulo de las membranas de filtración.
11. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el módulo de membranas de filtración está realizado de
material plástico.
12. Módulo de membranas de filtración, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los soportes (30) de las membranas están realizados a base de
una resina.
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