ES2206355T3 - Sistema de tratamiento de fluidos. - Google Patents

Abstract

Un aparato de limpieza para un montaje de fuentes de radiación en un sistema de tratamiento de fluidos, caracterizado porque el aparato de limpieza comprende: un manguito de limpieza que encaja con una parte del exterior de una fuente de radiación en el montaje de fuentes de radiación y móvil entre: (I) una posición retraída en la que una parte de la fuente de radiación se expone a un flujo de fluido que se va a tratar, y (II) una posición extendida en la que el manguito de limpieza cubre completa o parcialmente la parte de la fuente de radiación, comprendiendo asimismo el manguito de limpieza una cámara en contacto con la parte de la fuente de radiación, estando la cámara adaptada para recibir un fluido de limpieza adecuado para retirar materiales no deseados de la parte de la fuente de radiación en el movimiento del manguito de limpieza.

Description

Sistema de tratamiento de fluidos.

La presente invención trata de un sistema de tratamiento de fluidos por gravedad según el preámbulo de la reivindicación 1 y un procedimiento de tratamiento de un fluido con al menos un montaje de fuentes de radiación según la reivindicación 13.

Técnica anterior

Los sistemas de tratamiento de fluidos son conocidos. Por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.482.809, 4.872.980, 5.006.244 y 5.019.256 describen todas sistemas de tratamiento de fluidos alimentados por gravedad que emplean radiación ultravioleta (UV).

Tales sistemas incluyen un consumo de bastidores de lámparas UV que incluyen varias lámparas UV, cada una de las cuales se monta dentro de manguitos que se extienden entre dos brazos de soporte de los bastidores. Los bastidores se sumergen en el fluido que se va a tratar, que después se irradia según se requiera. La cantidad de radiación a la que se expone el fluido se determina por la proximidad del fluido a las lámparas, la potencia de salida de las lámparas y el régimen de caudal del fluido que pasa por las lámparas. Pueden emplearse uno o más sensores UV para monitorizar la producción de radiación UV de las lámparas y, en cierta medida, se controla típicamente el nivel de fluido, aguas abajo del dispositivo de tratamiento, por medio de compuertas de nivel o similares. Como, a regímenes de caudal más elevados, es difícil lograr un control de nivel de fluido exacto en sistemas alimentados por gravedad, son inevitables fluctuaciones en el nivel de fluido. Tales fluctuaciones podrían conducir a irradiación no uniforme en el fluido tratado.

Sin embargo, existen desventajas con los sistemas anteriormente descritos. Dependiendo de la calidad del fluido que se está tratando, los manguitos que rodean las lámparas UV se obstruyen con materiales extraños, inhibiendo su capacidad para transmitir radiación UV al fluido. Cuando se obstruyen, a intervalos que pueden determinarse a partir de datos de funcionamiento históricos o mediante las mediciones de los sensores UV, los manguitos deben limpiarse manualmente para retirar los materiales incrustantes.

Si los bastidores de lámparas UV se emplean en un sistema abierto, como un canal, pueden retirarse uno o más bastidores mientras el sistema continúa funcionando, y los bastidores retirados pueden sumergirse en un baño de solución ácida de limpieza adecuada, que se agita mediante aire comprimido para retirar los materiales incrustantes. Por supuesto, deben proveerse fuentes de radiación UV sobrantes o redundantes (normalmente incluyendo bastidores de lámparas UV adicionales) para asegurar irradiación adecuada del fluido que se trata mientras se ha retirado para limpiar uno o más bastidores. Por supuesto, la capacidad de radiación UV adicional requerida se añade al gasto de instalación del sistema de tratamiento.

Además, también debe proveerse y mantenerse un recipiente de limpieza que contenga solución de limpieza en el que puedan colocarse lámparas UV. Dependiendo del número de bastidores que van a limpiarse a la vez y la frecuencia a la que requieran limpieza, esto también puede añadirse significativamente al gasto de instalación, mantenimiento y funcionamiento del sistema de tratamiento.

Si los bastidores están en un sistema cerrado, normalmente es poco práctico retirar para limpiar los bastidores del fluido. En este caso, los manguitos deben limpiarse interrumpiendo el tratamiento del fluido, cerrando las válvulas de entrada y salida al recinto de tratamiento, y llenar todo el recinto de tratamiento con la solución ácida de limpieza y agitar el fluido mediante aire comprimido para retirar los materiales incrustantes. Limpiar tales sistemas cerrados adolece de las desventajas de que el sistema de tratamiento debe pararse mientras se procede a la limpieza, y que debe emplearse una gran cantidad de solución de limpieza para llenar el recinto de tratamiento. Existe un problema adicional en que manejar grandes cantidades de fluido ácido de limpieza es peligroso, y deshacerse de grandes cantidades de fluido de limpieza usado es difícil y/o caro. Por supuesto, los sistemas de flujo abierto adolecen de estos dos problemas, aunque en un menor grado.

De hecho, es la creencia del presente inventor que, una vez instalado, uno de los mayores costes de mantenimiento asociados con los sistemas de tratamiento de fluidos de la técnica anterior es, a menudo, el coste de limpieza de los manguitos alrededor de las fuentes de radiación.

Otra desventaja con los sistemas de la técnica anterior descritos anteriormente es la potencia de las lámparas UV. Desgraciadamente, se requería que las lámparas UV en los sistemas de la técnica anterior fueran de alrededor de metro y medio de longitud para proveer la potencia de radiación UV necesaria. En consecuencia, las lámparas UV eran relativamente frágiles y requerían soporte en cada extremo de la lámpara. Esto aumentaba el coste de inversión del sistema.

Además, debido a la potencia de salida algo limitada de las lámparas UV en los sistemas de la técnica anterior, a menudo se requería un gran número de lámparas. Para terminar, ciertas instalaciones de la técnica anterior emplean más de 9.000 lámparas. Un número tan elevado de lámparas se añade a los costes de limpiar lámparas anteriormente mencionados, así como al coste de mantenimiento (sustitución) de lámparas.

Descripción de la invención

Es un objeto de la presente invención proveer un procedimiento novedoso de tratamiento de un fluido mediante irradiación que elimine o mitigue, al menos, una de las desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior.

Es un objeto adicional de la presente invención proveer un sistema novedoso de tratamiento de fluidos que elimine o mitigue, al menos, una de las desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior.

Estos objetivos se logran por las características de las reivindicaciones independientes.

Preferiblemente, la zona de irradiación se dispone dentro de un tratamiento fluido que incluye una región de transición de entrada y una región de transición de salida. La región de transición de entrada recibe el flujo de fluido de la entrada de fluido y aumenta su velocidad antes de la entrada del mismo en la zona de irradiación. La región de transición de salida recibe el flujo de fluido de la zona de irradiación y disminuye la velocidad del flujo de fluido antes de su entrada en la salida de fluido. En consecuencia, la velocidad de flujo de fluido se eleva sólo dentro de la zona de irradiación para reducir la pérdida de carga hidráulica del flujo de fluido a través del sistema. Se apreciará por los expertos en la materia que una o las dos regiones de transición de entrada y de transición de salida pueden comprender una sección de variación progresiva (descrita con más detalle más adelante). Alternativamente, pueden utilizarse una entrada y una salida de forma acampanada. En cualquier caso, el resultado fundamental es una reducción en la pérdida de carga hidráulica.

Preferiblemente, el módulo fuente de radiación para uso en el sistema de tratamiento de fluidos comprende:

un elemento de soporte; al menos un montaje de fuentes de radiación que se extiende desde dicho elemento de soporte; y medios de fijación para unir el módulo fuente de radiación en el sistema de tratamiento de fluidos.

Preferiblemente, un aparato de limpieza para el montaje de fuentes de radiación en el sistema de tratamiento de fluidos comprende:

un manguito de limpieza que encaja con una parte del exterior de dicho montaje de fuentes de radiación, y móvil entre una posición retraída, en la que se expone una primera parte de dicha fuente de radiación a un flujo de fluido que se va a tratar, y una posición extendida, en la que dicha primera parte de dicho montaje de fuentes de radiación se cubre completa o parcialmente mediante dicho manguito de limpieza, incluyendo dicho manguito de limpieza una cámara en contacto con dicha primera parte de dicho montaje de fuentes de radiación, y abasteciéndose con una solución de limpieza adecuada para retirar materiales no deseados de dicha primera parte.

Preferiblemente, el tratamiento de fluido incluye adicionalmente un montaje sensor de radiación que comprende un alojamiento de sensor; unos medios transmisivos de radiación dentro de dicho alojamiento, y que incluyen una parte que se va a exponer a una fuente de radiación; un sensor de radiación que recibe radiación de dichos medios transmisivos; y medios para retirar materiales que obstruyen dicha parte.

Según se usa aquí, el término "alimentado por gravedad" abarca sistemas en los que la carga hidráulica del fluido se obtiene de cambios en la altura del fluido. Se entenderá que tales sistemas comprenden tanto sistemas que son alimentados por gravedad natural como sistemas en los que la altura del fluido se modifica por medio de bombas u otros medios mecánicos para proveer una alimentación por gravedad.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 ilustra una sección lateral de un dispositivo de tratamiento de fluidos de la técnica anterior;

La Figura 2 ilustra una sección extrema del dispositivo de tratamiento de fluidos de la técnica anterior de la Figura 1;

La Figura 3 ilustra una sección lateral de una primera realización de un sistema horizontal de tratamiento de fluidos según la presente invención;

La Figura 4 ilustra un módulo fuente de radiación para uso con el sistema de la Figura 3;

La Figura 5 ilustra una vista ampliada del área indicada por A en la Figura 4;

La Figura 6 ilustra una parte de otra realización de un módulo fuente de radiación para uso con el sistema de la Figura 3;

La Figura 7 ilustra una vista ampliada del área indicada por B en la Figura 6;

La Figura 8 ilustra una sección lateral de una segunda realización de un sistema vertical de tratamiento de fluidos según la presente invención; y

La Figura 9 ilustra un montaje sensor de radiación.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Por claridad, se expondrá una breve descripción de un dispositivo de tratamiento de fluidos de la técnica anterior antes de analizar la presente invención. Las Figuras 1 y 2 muestran un dispositivo de tratamiento de la técnica anterior según se describe en la patente de Estados Unidos 4.482.809. El dispositivo incluye una pluralidad de módulos fuente de radiación 20, incluyendo cada uno un par de patas del bastidor 24 con montajes de lámparas UV 28 que se extienden entre ellas. Como se muestra mejor en la Figura 2, se dispone una pluralidad de módulos de lámparas 20 a través de un canal de tratamiento 32, con una separación máxima entre módulos de lámparas 20 que se diseña para asegurar que el fluido que se va a tratar se irradie con al menos una dosis mínima predeterminada de radiación UV.

Aunque este sistema ha sido exitoso, como se analizó anteriormente, adolece de desventajas porque la disposición de los módulos de lámparas 20 hace el mantenimiento del dispositivo relativamente laborioso. Concretamente, sustituir las lámparas o limpiar los manguitos que rodean las lámparas lleva mucho tiempo y es caro. Además, para que el tratamiento continúe cuando se retira un módulo de lámparas, es necesario proveer módulos de lámparas sobrantes para asegurar que el fluido todavía reciba la dosis mínima predefinida de radiación, aumentando el coste del sistema. Además, dependiendo de la calidad del fluido y su régimen de caudal, pueden requerirse números importantes de lámparas y manguitos por unidad de fluido tratado. Otra desventaja de este sistema de la técnica anterior es la dificultad para controlar el nivel de fluido en relación con los módulos de lámparas 20 a regímenes de caudal más elevados.

Por lo tanto, aunque los sistemas de la técnica anterior descritos anteriormente han sido exitosos, el presente inventor se ha ocupado de mejorar los sistemas de tratamiento de fluidos para superar algunas de estas desventajas. Ahora se describirá la presente invención con referencia a las figuras restantes.

Haciendo referencia ahora a la Figura 3, se indica generalmente por 100 un sistema de tratamiento de fluidos según la presente invención. El sistema 100 incluye un cuerpo principal 104 que se instala a través de un canal de fluido abierto 108, de manera que todo el fluido que fluye por el canal 108 se dirige por una zona de tratamiento 112. El cuerpo principal 104 puede ser de hormigón prefabricado, acero inoxidable o cualquier otro material adecuado para usar con el fluido que se va a tratar y que sea resistente al tipo de radiación empleada.

La superficie inferior del cuerpo principal 104 incluye una sección central 116 que se extiende hacia abajo con secciones inclinadas de entrada y de salida 120 y 124, respectivamente. Se sitúa una sección central levantada 132 correspondiente sobre una base 128 del canal 108 bajo la sección central 116, e incluye secciones inclinadas de entrada y de salida 136 y 140, respectivamente. La sección central 132 puede ser parte del cuerpo principal 104 o puede ser parte de la base 128 (como se ilustra).

Como puede observarse claramente en la Figura 3, las secciones 116 y 132 forman una zona estrechada de irradiación 144, mientras que las secciones 120 y 136 forman una región de transición de entrada de variación progresiva, y las secciones 124 y 140 forman una región de transición de salida de variación progresiva.

Como será evidente, la zona de irradiación 144 presenta una sección transversal cerrada al fluido que se va a tratar. Esto provee una geometría fija del fluido en relación con las fuentes de irradiación (descritas más adelante) para asegurar que el fluido se exponga a la radiación mínima predefinida de las fuentes de irradiación. Los expertos en la materia apreciarán que las paredes interiores de la zona de irradiación 144 podrían diseñarse y configurarse para seguir básicamente los contornos de las partes de los módulos fuente de radiación 148 dispuestos en ella, para maximizar el rendimiento del tratamiento en los puntos más alejados de la fuente de radiación.

Al menos una de las caras aguas arriba y aguas abajo del cuerpo principal 104 incluye uno o más módulos fuente de radiación 148 montados en ella. Dependiendo del fluido que se va a tratar, el número de módulos 148 provistos puede variarse desde un solo módulo aguas arriba 148 hasta dos o más módulos 148 a través tanto de las caras aguas arriba como aguas abajo del cuerpo principal 104.

Preferiblemente, el cuerpo principal 104 incluye asimismo un sensor de radiación 152 que se extiende dentro de la zona de irradiación 144, y un sensor de nivel de fluido 156 que monitoriza el nivel de fluido en el lado de entrada de la zona de tratamiento 112. Como es sabido por los expertos en la materia, si el nivel de fluido en el sistema cae por debajo del sensor de nivel de fluido 156, se producirá una alarma o apagado de las fuentes de radiación, según corresponda. También se provee una compuerta estándar de nivelación de fluido 150, aguas abajo del cuerpo principal 104, para mantener un nivel de fluido mínimo en la zona de tratamiento 112.

Como se muestra mejor en las Figuras 4 y 5, cada módulo fuente de radiación 148 incluye una pata de soporte de fuente de radiación 160, un soporte horizontal y elemento guía 164 (opcional), una caja de conexiones 172, uno o más montajes fuentes de radiación 176 adyacentes a la extremidad inferior de la pata de soporte 160. Cada montaje de fuentes de radiación 176 incluye una fuente de radiación de alta intensidad 180 que se monta dentro de un manguito hueco 184 mediante dos accesorios de inserción anulares 188. Por supuesto, será evidente para los expertos en la materia que, en algunas circunstancias, los montajes fuentes de radiación 176 no requerirán un manguito, y la fuente de radiación 180 puede colocarse directamente en el fluido que se va a tratar.

Cada manguito 184 se cierra en la pata de soporte distal extrema 160 y se une herméticamente a un tubo de montaje 192 conectado a la pata de soporte 160. El cierre hermético entre el manguito 184 y el tubo de montaje 192 se lleva a cabo introduciendo el extremo abierto del manguito 184 en un soporte 196 que se fija herméticamente al extremo del tubo de montaje 192. Se provee un obturador 200 de tipo de arandela de goma en la base del soporte 196, para impedir que el manguito 184 se rompa debido a que se ponga en contacto directamente con el alojamiento 196 a medida que se introduce. Se colocan un par de juntas tóricas 204, 208 alrededor del exterior del manguito 184 con un separador anular 206 entre ellas.

Después de introducirse en el soporte 196 el manguito 184, las juntas tóricas 204, 208 y el separador anular 206, se coloca un tornillo roscado anular 212 alrededor del exterior del manguito 184 y se aprieta en contacto con el soporte 196. Las roscas en el tornillo 212 engranan de manera complementaria las roscas en el interior del soporte 196, y el tornillo 212 se aprieta para comprimir el obturador de goma 200 y las juntas tóricas 204 y 208, proporcionando así el cierre hermético deseado.

También se rosca el extremo opuesto de cada tubo de montaje 192 y se acopla a un soporte roscado 216, que se suelda a su vez a la pata de soporte 160. Las conexiones entre el tubo de montaje 192 y el soporte roscado 216, y entre el soporte roscado 216 y la pata de soporte 160 también son herméticas, impidiendo así la entrada de fluido en el interior hueco del tubo de montaje 192 o de la pata de soporte 160.

Cada fuente de radiación 180 se conecta entre un par de conductores de suministro eléctrico 220 que van desde la caja de conexiones 172 hasta la fuente de radiación 180, por el interior de la pata de soporte 160 y del tubo de montaje 192.

Como se muestra mejor en las Figuras 4 y 5, también se incluye un montaje de limpieza 224 en cada montaje de fuentes de radiación 176 y cada tubo de montaje 192. Cada montaje de limpieza 224 comprende un manguito cilíndrico 228 que actúa como un cilindro de doble acción. El manguito cilíndrico 228 incluye un cierre hermético anular 232, 234 en cada extremo del manguito. El cierre hermético 232, que es adyacente a la pata de soporte 160, encaja con la superficie exterior del tubo de montaje 192, mientras que el cierre hermético 234, que es distal a la pata de soporte 160, encaja con la superficie exterior de los montajes de fuentes de radiación 176.

El exterior del soporte 196 incluye una ranura en la que se coloca una junta tórica 236. La junta tórica 236 encaja con la superficie interior del manguito cilíndrico 228 y divide el interior del manguito cilíndrico 228 en dos cámaras 240 y 244. La cámara 240 se conecta al conducto 248 y la cámara 244 se conecta al conducto 252. Cada uno de los conductos 248 y 252 va desde la caja de conexiones 172, por el interior de la pata de soporte 160 y por el interior del tubo de montaje 192, hasta el soporte 196, donde se conectan a las cámaras 240 y 244, respectivamente.

Como se entenderá fácilmente por los expertos en la materia, suministrando hidráulico a presión, aire o cualquier fluido adecuado a la cámara 240 por el conducto 248, se empujará al manguito cilíndrico 228 hacia la pata de soporte 160 y forzará al fluido fuera de la cámara 244 y dentro del conducto 252. De igual manera, suministrando fluido a presión a la cámara 244 por el conducto 252, se empujará al manguito cilíndrico 228 hacia el manguito 184 y forzará al fluido fuera de la cámara 240 y dentro del conducto 248.

El conducto 252 se conecta a un suministro de una solución de limpieza apropiada, como una solución ácida, y el conducto 248 se conecta a un suministro de cualquier fluido adecuado, como aire. Así, cuando se desea limpiar el exterior del manguito 184, se suministra solución de limpieza a presión a la cámara 244 mientras se retira el fluido de la cámara 240. El manguito cilíndrico 228 es así forzado hasta una posición extendida, distal de la pata de soporte 160 y, a medida que el manguito cilíndrico 228 se mueve hasta su posición extendida, el cierre hermético 234 también podría arrastrar materiales extraños sueltos de la superficie del manguito 184.

Cuando el manguito cilíndrico 228 se encuentra en su posición extendida, la solución de limpieza de la cámara 244 se pone en contacto con el exterior de los montajes de radiación 176, lo cual forma la pared interior de la cámara 244, y la solución de limpieza descompone y/o elimina químicamente el resto de materiales extraños que ensucian los montajes de radiación 176. Tras un periodo de limpieza preseleccionado, el fluido es forzado para entrar en la cámara 240, se elimina la presión de la solución de limpieza de la cámara 244 forzando de esta forma al manguito cilíndrico 228 a una posición retraída adyacente a la pata de soporte 160. Cuando el manguito cilíndrico 228 se retrae, el cierre hermético 234 puede arrastrar asimismo materiales extraños sueltos de la superficie de los montajes de radiación 176.

Como se entenderá por los expertos en la materia, el montaje de limpieza 224 descrito anteriormente puede hacerse funcionar en un intervalo de tiempo regular, por ejemplo, una vez al día o, cuando la calidad del fluido que se va a tratar varía, en respuesta a variaciones en las lecturas obtenidas del sensor de radiación 152.

Cada módulo fuente de radiación 148 puede montarse en el cuerpo principal 104 mediante el elemento de soporte horizontal 164, que tiene una forma de sección transversal predefinida y que es admitido en un taladro de forma complementaria 256 en el cuerpo principal 104. La forma predefinida se selecciona para permitir la introducción fácil del elemento de soporte horizontal 164 en el taladro 256 mientras que impide el giro del elemento de soporte horizontal 164 dentro del taladro 256.

Como puede observarse en las Figuras 3 y 4, la longitud del elemento de soporte horizontal 164 se selecciona de manera que el elemento de soporte horizontal 164 se extienda desde la pata de soporte 160 hasta una extensión mayor de la que lo hace el montaje de fuentes de radiación 176. De esta manera, el montaje de fuentes de radiación 176 se mantiene bien separado de las regiones de transición de entrada o salida a medida que se está instalando el módulo fuente de radiación 148. Esta disposición minimiza la posibilidad de que se produzcan daños al montaje de fuentes de radiación 176 por hacerlo chocar contra otros objetos al instalar el módulo fuente de radiación 148, y esto es especialmente cierto si está fluyendo el fluido a través del sistema 100. Debido a la longitud requerida resultante de los soportes horizontales 164, los taladros 256 se alternan horizontalmente en caras opuestas del cuerpo principal 104.

Cuando el elemento de soporte horizontal 164 está completamente asentado dentro del taladro 256, los conectores de energía eléctrica 264, los conectores de solución de limpieza 268 y los conectores de fluido 272 en la caja de conexiones 172 se ponen en contacto con conectores complementarios en un recinto 276. El contacto de los conectores 264 y 272 con los conectores complementarios en el recinto 276 también sirve para mantener el elemento de soporte horizontal 164 dentro del taladro 256. El recinto 276 puede contener convenientemente reactancias para suministrar energía eléctrica para las fuentes de radiación 180, y bombas y recipientes de almacenamiento (no mostrados) para fluido de limpieza y fluido a presión para los montajes de limpieza 224.

Mejoras recientes en tecnología de fuentes de radiación han hecho disponibles ahora fuentes de radiación de mayor intensidad, y están disponibles dispositivos que son sin filamento. En comparación, las lámparas UV de la técnica anterior empleadas en sistemas de tratamiento de fluidos tenían potencias nominales de salida del orden de un vatio por cada 2,54 cm y medían metro y medio de longitud.

Como estas fuentes de radiación de mayor intensidad emiten más radiación, se necesitan menos fuentes de radiación para tratar una cantidad dada de fluido. Como es sabido por los expertos en la materia, la dosis de radiación recibida por el fluido es el producto de la intensidad de radiación y el tiempo de exposición. La intensidad de la radiación varía con el cuadrado de la distancia a la que pasa la radiación, pero el tiempo de exposición varía linealmente con la velocidad de flujo del fluido. Por lo tanto, se desea mantener el fluido que se va a tratar tan cerca como sea posible de las fuentes de radiación. Esto requiere muchas fuentes de radiación de baja intensidad dispuestas dentro de una gran área de tratamiento, o menos fuentes de radiación de alta intensidad dispuestas dentro de un área de tratamiento menor. Por razones de rendimiento, minimizar gastos y para mitigar la necesidad anteriormente mencionada de controlar con exactitud el nivel de fluido, se ha adoptado por el presente inventor la última alternativa como se describió anteriormente. La zona de irradiación 144 se diseña para presentar una sección transversal cerrada al flujo de fluido, asegurando así que el fluido que se va a tratar pase dentro de una distancia máxima predeterminada a un número mínimo de fuentes de radiación de alta intensidad 180. El régimen de caudal del fluido por la zona de irradiación 144 puede aumentarse de manera que se mantenga un índice aceptable de tratamiento de fluido con un número mínimo de fuentes de radiación de alta intensidad.

De esta manera, el presente sistema se ha diseñado para minimizar el tamaño de la zona de irradiación 144, mientras que eleva la velocidad de flujo de fluido para obtener el índice de tratamiento deseado. De esta manera, el régimen de caudal por la zona de irradiación 144 es más elevado que en los dispositivos de tratamiento de la técnica anterior, que se diseñan típicamente para funcionar a regímenes de caudal de 61 cm por segundo o menos. En contraste, el presente sistema puede hacerse funcionar a un régimen de caudal por la zona de irradiación 144 de hasta 3,65 cm por segundo.

Como es sabido por los expertos en la materia, las pérdidas de carga hidrostática debida a la presión a través de un conducto de fluido son una función del cuadrado de la velocidad de flujo de fluido. Así, velocidades de flujo elevadas tienen como resultado pérdida carga aumentada, y pueden tener como resultado fluctuaciones inaceptables en el nivel de fluido en el sistema de tratamiento. En consecuencia, el presente sistema puede proveerse con entradas y salidas que tienen secciones transversales grandes para minimizar las pérdidas de carga y para facilitar la introducción y extracción de módulos fuente de radiación, como se describirá más adelante. La zona de irradiación real 144 tiene una longitud relativamente corta, de sección transversal reducida, y se conecta a las entradas y salidas mediante regiones de transición respectivas. De esta manera, puede lograrse un régimen de caudal deseado relativamente elevado por la zona de irradiación 144, y pueden minimizarse las pérdidas de carga hidráulica.

Otras ventajas provistas por la presente invención incluyen mantenimiento simplificado, ya que los montajes de fuentes de radiación pueden limpiarse de materiales incrustantes in situ, y extracción relativamente fácil, para mantenimiento o sustitución de fuentes de radiación, de módulos fuente de radiación. Además, la capacidad de limpieza in situ minimiza o elimina la necesidad de que se provean otras fuentes de radiación sobrantes para sustituir las retiradas para limpiar, y se contempla que la elevada velocidad del fluido por la zona de irradiación reducirá la cantidad de materiales incrustantes que se adhieran a las fuentes de radiación.

En las Figuras 6 y 7 se muestra otra realización de un módulo fuente de radiación 148B y un montaje de limpieza 300, en las que los componentes iguales de la realización anterior se identifican con números de referencia iguales. Como se muestra más claramente en la Figura 7, el manguito 184 se cierra herméticamente al tubo de montaje 192 en el alojamiento 196, de una manera muy parecida a la realización mostrada en la Figura 5. Sin embargo, en esta realización el montaje de limpieza 300 comprende una red 304 de anillos de limpieza 308 y un par de cilindros de doble acción 312, 314. Cada anillo de limpieza 308 incluye una cámara anular 316 adyacente a la superficie del manguito 184, y los anillos de limpieza 308 se arrastran sobre los manguitos 184 mediante el movimiento de los cilindros 312, 314, entre posiciones extendida y retraída.

Como con la realización mostrada en la Figura 4, los conductos 320 y 324 van desde la caja de conexiones 172 (no mostrada), por la pata de soporte 160, hasta los cilindros 312 y 314, respectivamente. Cuando se suministra fluido bajo presión por el conducto 320 hasta el cilindro 312, se fuerza a la biela del pistón del cilindro 328 fuera de su posición extendida. Como se entenderá por los expertos en la materia, a medida que la biela del pistón 328 se extiende por el suministro de fluido a la cámara 332 en un lado del pistón 336, se fuerza al fluido fuera de la cámara 340 en el segundo lado del pistón 336, y pasa por el enlace conector 344 hasta la cámara 348 del cilindro 314, forzando también para extenderse su biela del pistón 328, y al fluido en la cámara 352 a ser forzado dentro del conducto 324.

Para asegurar que las bielas del pistón 328 se desplacen sincrónicamente, los cilindros 312 y 314 se diseñan de manera que el volumen de fluido desplazado por unidad de carrera del pistón 336 en el cilindro 312 es igual al volumen de fluido recibido por unidad de carrera del pistón 336 en el cilindro 314. Como se entenderá por los expertos en la materia, esto se logra seleccionando diámetros apropiados para cada uno de los dos cilindros o las bielas de cilindros. Como se entenderá asimismo por los expertos en la materia, se emplea una válvula compensadora de paso único 356 al final de la carrera extendida de los pistones 336 para compensar aún más cualquier diferencia que pueda resultar en el volumen total de fluido entre las cámaras 332 y 352, y entre las cámaras 348 y 340.

De manera similar, para retraer las bielas del pistón 328 se suministra fluido a presión al conducto 324, y se emplea una segunda válvula compensadora 356 para compensar cualquier diferencia que pueda resultar en el volumen total de fluido entre las cámaras 332 y 352, y entre las cámaras 348 y 340 al final de la carrera de retracción.

Se contempla que las cámaras anulares 316 se llenarán con una cantidad predeterminada de fluido de limpieza adecuado que podría cambiarse a intervalos de mantenimiento apropiados, como al reparar las fuentes de radiación. Alternativamente, podría suministrarse solución de limpieza a las cámaras anulares 316 por medio de conductos que van por el centro hueco de las bielas del pistón 328. Otra alternativa es proveer cámaras anulares 316 en una configuración cerrada herméticamente para contener fluido de limpieza que pueda sustituirse cuando sea necesario. Además, la solución de limpieza podría hacerse circular por las bielas del pistón huecas 328, la cámara 332 y las cámaras anulares 316. Proporcionando medios deflectores apropiados (no mostrados) dentro de las cámaras anulares 316, el fluido de limpieza podría entrar por la biela del pistón hueca 328 más baja, circular por los anillos de limpieza 308 y salir por la biela del pistón hueca 328 más alta.

En las Figuras 4, 5 y 6 se muestran realizaciones preferidas específicas de un aparato de limpieza para un montaje de fuentes de radiación, de utilidad en el presente sistema de tratamiento de fluidos. Otros diseños serán evidentes para los expertos en la materia sin salir del espíritu de la invención.

Por ejemplo, es posible emplear un cilindro de simple-doble acción junto con una biela de cilindro hueca que se monta muy rígidamente mediante sus bielas de cilindros sobre una pluralidad de anillos de limpieza 308 (2 ó 4, por ejemplo). Además, es posible bombear fluido de limpieza (agua, por ejemplo) a través de las bielas del pistón huecas hacia y dentro de cámaras anulares 316 al mover el cilindro en vaivén. Si las cámaras anulares 316 se equiparan con inyectores o similares, sería posible aplicar una corriente pulverizada o en chorro a través de la superficie de la cámara de irradiación, facilitando así la limpieza del manguito 184 de la fuente de radiación.

Otra modificación de diseño supone llenar previamente las cámaras anulares 316 con un fluido de limpieza adecuado y modificar las cámaras para proveer un montaje de limpieza cerrado. Esto tendría en cuenta el uso de varios medios de traslado para mover en vaivén las cámaras anulares 316 sobre el manguito 184 de la fuente de radiación. Por ejemplo, es posible utilizar un solo cilindro de doble acción que simplemente traslada en vaivén las cámaras anulares 316 sobre el manguito 184 de la fuente de radiación. Por supuesto, será evidente para los expertos en la materia que las cámaras anulares podrían montarse rígidamente en los medios de traslado para evitar agarrotar todo el montaje, que tiene como resultado daños al manguito 184.

Como será evidente asimismo para los expertos en la materia, en las realizaciones descritas anteriormente es posible invertir el movimiento relativo entre la fuente de radiación y el mecanismo de limpieza. De esta manera, el mecanismo de limpieza podría montarse rígidamente con la zona de tratamiento, en el presente sistema o en cualquier otro, y la fuente de radiación podría trasladarse en vaivén respecto a la misma.

En la Figura 8 se muestra otra realización preferida de la presente invención. En esta realización, un sistema de tratamiento 400 incluye un cuerpo principal 404 con una superficie inferior que, con una pared de fondo 406, define una zona de tratamiento 408. La zona de tratamiento 408 comprende una región de transición de entrada 412, una primera zona de irradiación 416, una zona intermedia 420, una segunda zona de irradiación 424 y una zona de salida de variación progresiva 426. Como es evidente a partir de la figura, la zona de salida 426 está más baja que la zona de entrada 412 para proveer algo de carga hidráulica adicional al fluido que se está tratando, para compensar la que se pierde a medida que el fluido fluye por el sistema de tratamiento. Será evidente para los expertos en la materia que, en esta configuración, se elimina la necesidad de compuertas de control de nivel y similares, ya que la zona de tratamiento 408 también realiza esta función mediante la colocación de su entrada y su salida.

El cuerpo principal 404 también podría incluir taladros 430 para recibir elementos de soporte vertical 434 de módulos fuente de radiación 438. Los módulos fuente de radiación 438 son similares a los módulos fuente de radiación 148 anteriormente descritos, pero se configuran para colocación vertical de los montajes de fuentes de radiación 442. Los montajes de fuentes de radiación 442 incluyen manguitos 446 que se conectan a salientes de soporte 450. Por supuesto, como se mencionó anteriormente, se entenderá que, en algunas circunstancias, los montajes de fuentes de radiación 442 no necesitarán un manguito, y en vez de eso pueden colocarse directamente en el fluido que se va a tratar.

Como los salientes de soporte 450 se sitúan encima del nivel de fluido máximo en el sistema de tratamiento 400, la conexión a los manguitos 446 no tiene que cerrarse herméticamente y puede llevarse a cabo de cualquier manera conveniente. Por supuesto, como el punto de conexión entre los manguitos y los salientes de soporte 450 está encima del nivel de fluido dentro del sistema, el interior de los manguitos 446 no estará expuesto al fluido.

Los salientes de soporte 450 se conectan a su vez a brazos de soporte 454 que se sujetan a elementos de soporte verticales 434. Las fuentes de radiación 458 se sitúan dentro de manguitos 446, y se conectan entre líneas de suministro eléctrico (no mostradas) que van desde los conectores 462, por los brazos de soporte huecos 454 y los salientes de soporte 450, y al manguito 446. Los conectores 462 conectan con conectores complementarios en el recinto 466, que puede incluir una fuente de alimentación adecuada y/o medios de control para el propio funcionamiento de las fuentes de radiación 180 y los sistemas de suministro de limpieza, si se instalan.

En esta realización, la reparación de los módulos fuente de radiación 438 se lleva acabo levantando verticalmente los módulos fuente de radiación 438 para retirarlos del flujo de fluido. Aunque no se ilustran en la Figura 8, se contempla que en algunas circunstancias se deseará el montaje de limpieza descrito anteriormente, y será evidente para los expertos en la materia que puede emplearse favorablemente con la realización de la presente invención cualquiera de las realizaciones aquí descritas de montajes de limpieza o sus equivalentes. Alternativamente, se contempla que cuando los manguitos 446 requieran limpieza, puede retirarse sencillamente un módulo fuente de radiación levantándolo verticalmente.

Como se describió anteriormente, los sistemas de tratamiento de fluidos incluyen típicamente un sensor de radiación 152 para monitorizar la intensidad de radiación dentro de una zona de irradiación. Estos sensores incluyen una ventanilla transmisiva de radiación detrás de la cual se monta el propio sensor, y la ventanilla se introduce en el flujo de fluido. Por supuesto, como con los montajes fuente de radiación 176 (442) estas ventanillas se obstruyen con el tiempo.

La Figura 9 ilustra el montaje sensor de radiación 500, de utilidad en el presente sistema de tratamiento de fluidos. El montaje sensor 500 incluye un cuerpo cilíndrico 502 en el que se forma un taladro 504. Se sitúa un elemento sensor de radiación 508 en la pared interior del taladro 504, adyacente a una varilla 512 que es transmisiva de radiación y que se extiende desde una chapa frontal 514 sujeta al cuerpo 502. El elemento sensor 508 se cierra herméticamente al fluido mediante juntas tóricas 516 que son adyacentes al elemento sensor 508, y mediante juntas tóricas 520 que rodean la varilla 512 en el punto de conexión entre la chapa frontal 514 y el cuerpo 502. Los conductores eléctricos 524 del elemento sensor 508 salen de la parte trasera del cuerpo 502 a través del taladro 528.

Como el extremo expuesto de la varilla 512 se obstruirá con el tiempo, la chapa frontal 514 también incluye una boquilla de limpieza 532. La boquilla de limpieza 532 se conecta herméticamente al taladro 536 con la junta tórica 538, a través del cuerpo 502, que se conecta a su vez a un suministro de fluido de limpieza a presión (no mostrado), como una solución ácida, agua o aire.

Cuando se bombea fluido de limpieza a presión aplicado al taladro 536, la boquilla de limpieza 532 dirige el fluido de limpieza sobre las superficies expuestas de la varilla 512 para retirar los materiales incrustantes. También se provee un recubrimiento para impedir daños a la boquilla de limpieza 532, la varilla 512 y para hacer hidrodinámico el flujo de fluido.

El montaje sensor de radiación 500 puede montarse en un manguito conectado a la zona de tratamiento de un sistema de tratamiento de fluidos, como será evidente para los expertos en la materia. El montaje sensor de radiación 500 puede mantenerse dentro de tal manguito mediante un tornillo de fijación (no mostrado) que es admitido en el chavetero 540. Por supuesto, como es sabido por los expertos en la materia, para resultados exactos se desea que la varilla 512 se oriente básicamente perpendicular a las fuentes de radiación 180 que se monitorizan.

Se contempla que, en el uso normal, el montaje sensor de radiación 500 se limpiará suministrando a la boquilla de limpieza 532 una cantidad predeterminada de solución de limpieza o agua a intervalos de tiempo predefinidos.

Debería entenderse que, aunque aquí se han descrito realizaciones ejemplares de la presente invención, la presente invención no se limita a estas realizaciones ejemplares, y que pueden ocurrírseles a los expertos en la materia variaciones y otras alternativas sin salir del alcance previsto de la invención, según se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

1. Un aparato de limpieza para un montaje de fuentes de radiación en un sistema de tratamiento de fluidos, caracterizado porque el aparato de limpieza comprende:

un manguito de limpieza que encaja con una parte del exterior de una fuente de radiación en el montaje de fuentes de radiación y móvil entre: (I) una posición retraída en la que una parte de la fuente de radiación se expone a un flujo de fluido que se va a tratar, y (II) una posición extendida en la que el manguito de limpieza cubre completa o parcialmente la parte de la fuente de radiación, comprendiendo asimismo el manguito de limpieza una cámara en contacto con la parte de la fuente de radiación, estando la cámara adaptada para recibir un fluido de limpieza adecuado para retirar materiales no deseados de la parte de la fuente de radiación en el movimiento del manguito de limpieza.

2. El aparato de limpieza definido en la reivindicación 1, que comprende asimismo al menos un cierre hermético entre la superficie exterior de la fuente de radiación y el manguito de limpieza, retirando el al menos un cierre hermético una parte de los materiales no deseados del exterior de la fuente de radiación cuando el manguito de limpieza se mueve entre la posición retraída y la posición extendida.

3. El aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el montaje de fuentes de radiación comprende una pluralidad de fuentes de radiación, comprendiendo cada fuente de radiación un manguito de limpieza encajado con la misma.

4. El aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el manguito de limpieza se conecta a al menos un medio para mover el manguito de limpieza entre la posición retraída y la posición extendida.

5. El aparato de limpieza definido en la reivindicación 4, en el que el al menos un medio para mover se acciona hidráulicamente.

6. El aparato de limpieza definido en la reivindicación 4, en el que el al menos un medio para mover se acciona por aire comprimido.

7. El aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la cámara es una cámara anular encajada de manera hermética con la superficie exterior de la fuente de radiación.

8. El aparato de limpieza definido en la reivindicación 7, en el que la cámara anular está cerrada.

9. El aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende asimismo medios para recibir un suministro a presión del fluido de limpieza para trasladar el manguito de limpieza hasta la posición extendida.

10. El aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende asimismo medios para retirar un suministro a presión de fluido de limpieza para trasladar el manguito de limpieza hasta la posición retraída.

11. Un módulo fuente de radiación que comprende un montaje de fuentes de radiación y el aparato de limpieza definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

12. El módulo fuente de radiación definido en la reivindicación 11, que comprende fluido de limpieza distribuido en la una cámara.

13. Un procedimiento para retirar in situ materiales incrustantes de una fuente de radiación en un sistema de tratamiento de fluidos, que comprende las etapas siguientes:

(I) proveer un suministro de un fluido de limpieza a una cámara de limpieza;

(II) mover la cámara de limpieza hasta una posición extendida respecto a y en contacto con al menos una parte de la fuente de radiación, manteniendo la cámara de limpieza el fluido de limpieza en contacto con la parte de la fuente de radiación;

(III) mover la cámara de limpieza hasta una posición retraída respecto a y del contacto con la parte de la fuente de radiación después del periodo de tiempo predeterminado.

14. El procedimiento definido en la reivindicación 13, en el que la cámara de limpieza comprende un elemento de cierre hermético en contacto desplazable con la parte del módulo de radiación, y comprendiendo al menos uno de las Etapas (I) y (II) arrastrar la parte de la fuente de radiación para retirar materiales incrustantes cuando la cámara de limpieza se mueve a lo largo de la fuente de radiación.

15. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 13-14, en el que el fluido de limpieza se selecciona del grupo que comprende agua y una solución ácida.

16. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en el que las Etapas (II) y(III) comprenden mover simultáneamente una pluralidad de manguitos de limpieza sobre una pluralidad de fuentes de radiación, comprendiendo cada fuente de radiación un manguito de limpieza en contacto con la misma.

17. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 13-16, en el que la cámara de limpieza se mantiene fija y la fuente de radiación se mueve en relación con la misma para retirar los materiales de impurezas de la fuente de radiación.