ES2220318T3 - Procedimiento para llenar un deposito a presion y dispositivo para generar un chorro de una suspension. - Google Patents

Procedimiento para llenar un deposito a presion y dispositivo para generar un chorro de una suspension.

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ES2220318T3 ES00122839T ES00122839T ES2220318T3 ES 2220318 T3 ES2220318 T3 ES 2220318T3 ES 00122839 T ES00122839 T ES 00122839T ES 00122839 T ES00122839 T ES 00122839T ES 2220318 T3 ES2220318 T3 ES 2220318T3
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Abstract

Dispositivo para la generación de un chorro de una suspensión formada por un líquido de soporte y un agente abrasivo, con una bomba de alta presión (3), que transporta el líquido de soporte (1) a un conducto principal (6) con órgano de estrangulamiento (8) y paralelamente a un conducto secundario (7), pasando el conducto secundario (7) a través de un depósito de presión (10) de nuevo hacia el conducto principal (6) y estando prevista en el extremo del conducto principal (28) una tobera de descarga (11), caracterizado porque por encima del depósito de presión (10) está previsto un depósito de llenado (18) para agente abrasivo (9), que está conectado a través de un conducto de caída (19) con el depósito de presión (10), estando previstos medios (21, 20) para el bloqueo del conducto de caída (19) y medios para la evacuación del líquido de soporte desplazado a través del agente abrasivo fuera del depósito de presión (10).

Description

Procedimiento para llenar un depósito a presión y dispositivo para generar un chorro de una suspensión.
La presente invención pertenece al campo técnico del chorreado de suspensión abrasiva acuosa (WASS) y allí especialmente al principio de derivación para la generación de WASS. El chorreado de suspensión abrasiva acuosa se emplea, por ejemplo, en la técnica de desintegración por debajo y por encima del agua. Con ella se desintegran, por ejemplo, envolturas de proyectiles para poder retirar y evacuar la substancia explosiva que se encuentra en ellas evitando la proyección de chispas. El chorreado de suspensión abrasiva acuosa ha dado buen resultado también durante la eliminación de residuos de centrales nucleares, especialmente para la desintegración del depósito de presión. Otros campos de aplicación son la técnica de alta mar, así como en el campo de la industria petroquímica cuando se trata de la separación en un entorno amenazado de explosión.
Los dispositivos que funcionan según el principio de derivación están constituidos esencialmente por una bomba de alta presión, que transporta agua como líquido de soporte en un conducto principal con órgano de estrangulamiento y paralelamente en un conducto secundario (derivación). El conducto secundario desemboca en un depósito de presión, en el que se encuentra el agente abrasivo, llegando la corriente de líquido conducida en el conducto secundario a través del depósito de presión, arrastra allí el agente abrasivo y lo conduce a través del conducto desde el depósito de presión de nuevo hacia el conducto principal. Esta suspensión es descargada a través de una tobera de descarga, que puede estar dispuesta, dado el caso, a varios cientos de metros de distancia del dispositivo a través de un conducto flexible.
Mientras que el líquido de soporte procedente del depósito de reserva o desde la red de abastecimiento de agua está disponible la mayoría de las veces en una cantidad suficiente para el funcionamiento continuo del dispositivo durante un periodo de tiempo prolongado, la cantidad del agente abrasivo disponible depende del tamaño del depósito de presión. Cuando se ha consumido el agente abrasivo que se encuentra en el depósito de presión, debe llenarse el depósito de presión y debe interrumpirse el chorreado de suspensión abrasiva acuosa durante este tiempo.
En efecto, se conocen dispositivos, que trabajan de forma alterna con dos depósitos de presión, de manera que es posible un funcionamiento continuo, pero el gasto de aparatos que se requiere para ello es muy alto. Además, se producen oscilaciones de la presión durante el cambio / conmutación del depósito de presión, de manera que aquí tampoco es posible un funcionamiento continuo.
Se conoce por el documento WO 87/02290 A1 un dispositivo del tipo indicado al principio, en el que solamente está previsto un depósito de presión, antes de cuyo llenado se desconecta la bomba de alta presión y, por lo tanto, se interrumpe el chorro de suspensión. Para el llenado, dentro de la instalación está previsto un recorrido de circunvalación, en el que el agente abrasivo es bombeado con líquido desde un depósito de reserva al depósito de presión y desde allí de nuevo al depósito de reserva. En este caso, el paso del conducto a través del depósito de presión está configurado de tal forma que el agente abrasivo se deposita en ésta, en cambio el líquido es conducido de nuevo en recirculación hacia el depósito de reserva. La estructura según la invención del recorrido de circunvalación, que está desacoplado de la corriente principal, para el llenado del depósito de presión es igualmente grande. Las griferías previstas dentro del recorrido de circunvalación deben estar configuradas desde el punto de vista constructivo de tal forma que no perjudiquen la función del agente abrasivo que se deposita de una manera forzosa también allí.
Partiendo de este estado de la técnica, la presente invención tiene el cometido de crear un procedimiento para el llenado de un depósito de presión, con el que éste se puede llenar de una manera sencilla, rápida y con reducido gasto de dispositivos. Además, debe crearse un dispositivo correspondiente, con el que se puede llevar a la práctica este procedimiento, que es de coste favorable en cuanto a la fabricación y está protegido en gran medida desde el punto de vista constructivo frente a deposiciones de agentes abrasivos.
La parte de este cometido que está relacionada con el procedimiento se soluciona por medio de las características indicadas en la reivindicación 10 y la parte relacionada con el dispositivo se soluciona por medio de las características indicadas en la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes, en la descripción siguiente así como en el dibujo.
La idea básica de la presente invención es prescindir totalmente del recorrido de circunvalación, conocido a partir del estado de la técnica, para el llenado del depósito de presión con agente abrasivo y en su lugar prever un transporte por la fuerza de la gravedad, que no requiere una bomba cara y propensa al desgaste y que se puede integrar por medio de un número reducido de válvulas de bloqueo con coste favorable en el dispositivo. A tal fin, está previsto un depósito de llenado (tolva), desde el que el agente abrasivo que se encuentra allí llega por la fuerza de la gravedad al depósito de presión. Por lo tanto, el depósito de llenado debe estar por encima del depósito de presión, llegando el agente abrasivo a través de un conducto de caída, que está conducido desde la zona inferior del depósito de llenado hasta la zona superior del depósito de presión, hasta el depósito de presión. En principio, el agente abrasivo a llenar puede llegar como tal desde el depósito de llenado, que termina en forma cónica hacia abajo, hasta el conducto de caída y a continuación al depósito de presión, pero de una manera más conveniente se agrega también al agente abrasivo en el depósito de llenado un líquido de soporte, como por ejemplo agua, para facilitar el proceso de transporte condicionado por la fuerza de la gravedad.
Puesto que el agente abrasivo, que se encuentra en el depósito de presión, es substituido al final del funcionamiento por agua, éste no está vacío sino lleno de agua cuando se rellena con agente abrasivo, por lo que no sólo se llene el agente abrasivo en el depósito de presión, sino que se descarga también la cantidad de agua que corresponde al volumen. En la forma más sencilla, esto se puede realizar igualmente a través del conducto de caída. No obstante, con preferencia está previsto un conducto especial para la descarga del líquido de soporte desplazado, de manera que durante el llenado la corriente de masas del agente abrasivo forzada por la fuerza de la gravedad no es frenada por la corriente, por lo demás ascendente a contracorriente del líquido de soporte desplazado. Por lo tanto, a través de la previsión de un conducto de descarga especial se pueden conseguir velocidades de llenado esencialmente más altas.
Para evitar que durante la operación de transporte normal, la suspensión o el líquido de soporte lleguen al depósito de llenado, está prevista una válvula de bloqueo en el conducto de caída. Entonces debe estar prevista una válvula de bloqueo correspondiente también en el conducto de descarga, cuando está previsto un conducto de este tipo. En este caso, como conducto de descarga puede servir una parte del conducto secundario, que desemboca en el depósito de presión. Se entiende que la válvula de bloqueo debe estar entonces fuera de la zona del conducto secundario. Por medio de esta medida se puede reducir al mínimo el número de los conductos que desembocan en el depósito de presión, lo que es ventajoso ya por razones estáticas.
El conducto de caída entre el depósito de llenado y el depósito de presión debería extenderse en gran medida vertical, puesto que entonces la fuerza del peso del agente abrasivo a rellenar actúa en la dirección de transporte y se pueden evitar obstrucciones de los conductos. Condicionado por el sistema, es conveniente que el conducto de caída se extienda desde el fondo del depósito de llenado y desemboque esencialmente vertical y lineal en la tapa o bien en el lado superior del depósito de presión. No obstante, por razones estáticas o también por otras razones puede ser necesario desplazar el lugar de la desembocadura. En estos casos, hay que procurar que la desembocadura del conducto de caída esté lo más arriba posible en el depósito de presión y la desembocadura del conducto de caída esté lo más abajo posible en el depósito de llenado.
Para poder transportar el agente abrasivo lo más completamente posible desde el depósito de presión, es conveniente configurar el depósito de presión en el lado del fondo a modo de una tolva, es decir, terminando en punta hacia abajo y configurar la parte del conducto secundario, que conduce el agente abrasivo a la corriente principal de tal forma que esta parte del conducto secundario de descarga desemboque a poca distancia sobre el fondo. Es especialmente favorable en este caso que este conducto secundario de descarga esté configurado como tubo ascendente esencialmente vertical dentro del depósito de presión, de tal forma que debería estar centrado al menos en su zona de desembocadura con respecto al estrechamiento cónico del fondo. Para asegurar que, en el caso improbable, pero no excluible, de que durante el proceso de llenado se intente rellenar más agente abrasivo en el depósito de presión que el volumen que puede aceptar, y que el agente abrasivo excedente esté en el conducto de caída está previsto en un desarrollo de la invención, disponer dos válvulas de bloqueo en el conducto de caída en serie una detrás de la otra y conectar en medio un conducto de aclarado. Entonces, en el caso de un atasco de agente abrasivo en el conducto de caída se cierre el primer lugar la válvula de bloqueo más próxima al depósito de llenado, después de lo cual se introduce líquido de soporte a presión a través del conducto de aclarado en el sistema, de manera que al final del proceso de aclarado la válvula de bloqueo que está cerca del depósito de presión, incluido el conducto de caída así como también el conducto de descarga junto a la válvula, están libres de agente abrasivo. Solamente entonces se cierran las demás válvulas de bloqueo, a saber, la válvula de bloqueo del lado del depósito de presión en el conducto de caída así como la otra válvula en el conducto de descarga. En las últimas válvulas se trata de válvulas de alta presión que, condicionadas por el diseño, son especialmente sensibles frente a deposiciones de agente abrasivo en los asientos de las válvulas.
Es especialmente ventajoso que el depósito de llenado esté configurado como depósito substituible, puesto que entonces para la substitución solamente hay que cambiar un depósito de llenado vacío por un depósito de llenado totalmente lleno, sin tener que manipular el agente abrasivo dentro del dispositivo. En este caso, es conveniente prever un acoplamiento mecánico en el conducto de caída y en concreto inmediatamente detrás de la válvula de bloqueo en el lado del depósito de llenado. Entonces el depósito de llenado puede estar configurado como depósito substituible, de manera que se puede substituir un depósito de llenado vacío por un depósito de llenado totalmente lleno.
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado en el dibujo. La figura única muestra la estructura de un dispositivo según la invención en forma de un esquema simplificado de conexiones hidráulicas.
El dispositivo representado en la figura sirve para la generación de un chorro de una suspensión formada por un líquido de soporte, en general agua, y un agente abrasivo, por ejemplo corindón o arena de río a alta presión. El líquido de soporte 1 es alimentado desde el depósito 2 o desde una red de tuberías (no representada) de una bomba de alta presión 3, que genera típicamente una presión entre 200 y 2000 bares y más en el lado de salida. A través de un conducto 4 se transporta el líquido de soporte 1 que está a alta presión desde la bomba 3 a través de una válvula de retención 5 en paralelo a un conducto principal 6 así como a un conducto secundario 7. En el conducto principal está previsto un órgano de estrangulamiento, que está dimensionado y regulado de tal forma que, además de una corriente principal, que se configura en el funcionamiento en el conducto principal 6, se ajusta una corriente secundaria que conduce a través del conducto secundario 7, que recibe agente abrasivo 9 que se encuentra en un depósito de presión 10, este agente abrasivo es alimentado a la corriente principal, para configurar después como corriente general en una tobera de descarga 11 un chorro que sale a alta presión de una suspensión que está constituida por líquido de soporte y agente abrasivo 9.
El conducto secundario 10 presenta en la dirección de transporte 12 de la corriente secundaria que fluye a través de éste una válvula de bloqueo 13 así como una instalación de seguridad 14, que se abre cuando se excede una presión máxima predeterminada. El conducto secundario 7 desemboca en el lado superior del depósito de presión 10. El depósito de presión 10 presenta un fondo 15 que termina en forma aproximadamente cónica hacia abajo, sobre cuyo punto más bajo desemboca con poca resistencia un tubo ascendente 16, que está conectado a través de un conducto 17 con el conducto principal 6. El conducto 17 es parte del conducto secundario 7. Después de la confluencia del conducto principal y del conducto secundario 6, 7, la suspensión formada entonces por el líquido de soporte 1 y el agente abrasivo 9 circula a través de un conducto 28 hacia la tobera de descarga 11. El conducto 28 conecta la parte esencialmente estacionaria del dispositivo con la tobera de descarga 11 que está dispuesta de forma móvil con respecto a ella y puede tener varios cientos de metros de largo. Estacionario en el sentido de la invención significa que el dispositivo está parado en el funcionamiento, pero éste es, en principio, transportable, por ejemplo sobre un vehículo o está dispuesto en un contenedor o bastidor de soporte.
Tan pronto como el nivel de llenado del depósito de presión 10 con agente abrasivo desciende por debajo de la zona de la boca del tubo ascendente 16, no se transporta ya ningún agente abrasivo, por lo que entonces hay que rellenar el depósito de presión 10. A tal fin está previsto un depósito de llenado 18, que está conectado a través de un conducto de caída 19 con el depósito de presión 10. El conducto de caída 19 está dispuesto esencialmente vertical y desemboca en el lado superior del depósito de presión, pero a poca distancia por debajo del lado superior interno, es decir, por debajo de la embocadura del conducto secundario 7 en el depósito de presión 10. En el conducto de caída 19 está prevista una válvula de bloqueo de alta presión 20 así como otra válvula de bloqueo 21 asociada al depósito de llenado 18. Entre estas dos válvulas de bloqueo 20 y 21 conectadas en serie desemboca un conducto de aclarado 22. Además, entre las válvulas de bloqueo 20 y 21 está previsto un acoplamiento 23. El depósito de llenado 18 está configurado como depósito substituible y se puede separar junto con la válvula de bloqueo 21 a través del acoplamiento 23 fuera del resto del dispositivo, para substituir un depósito de llenado vacío por un depósito de llenado completo 18 o para retirar el depósito de llenado para fines de transporte del dispositivo. El conducto de aclarado 22 está conectado a través de un acoplamiento de manguera no representado y por lo tanto, se puede separar igualmente fuera del depósito de llenado 18.
Además, está previsto un conducto de descarga 24, que conecta la parte del conducto secundario 7, que conduce hacia el depósito de presión 10, a través de una válvula de bloqueo de alta presión 25 con un conducto 26 que desemboca al aire libre o en un depósito colector.
Para rellenar el agente abrasivo 9 se cierra en primer lugar la válvula de bloqueo 13, luego se desconecta la válvula de alta presión 3 y se abre la válvula de bloqueo 25. El depósito de llenado 18 que está conectado por medio del acoplamiento 23 en el dispositivo y que está lleno con agente abrasivo 9 es conectado por conducto a través de la apertura de las válvulas 21 y 20 con el interior del depósito de presión 10. El agente abrasivo 9 que se encuentra en el depósito de llenado 18, que es claramente más pesado que el agua que se encuentra en el depósito de presión 10, circula por su propio peso con el líquido de soporte, que se encuentra igualmente en cantidad más reducida en el depósito de llenado 18, a través del conducto de caída 19 al interior del depósito de presión 10. El agua desplazada de esta manera en el depósito de presión 10 se eleva a través del conducto 27, que forma, según la posición de la válvula, parte del conducto secundario 7 o parte del conducto de descarga 25, llega al conducto de descarga 24 y pasa a través de la válvula 25 abierta al conducto 26 y al aire libre.
El depósito de llenado 18 está dimensionado de tal forma que el agente abrasivo 9 que se encuentra allí se puede llenar totalmente en el depósito de presión 10, de manera que después del vaciado del depósito de llenado 18 solamente se cierran las válvulas de bloqueo 20, 21 y 25, se conecta la bomba de alta presión 3 y se abre entonces la válvula de bloqueo 13, para desplazar el dispositivo de nuevo al estado determinado para la generación de un chorro de suspensión de alta presión. La válvula de alta presión 20 está configurada en cuanto a la construcción de tal forma que no se deposita allí ningún agente abrasivo, de manera que éste es transportado rápidamente por la fuerza de la gravedad hasta el depósito de presión 10. A través de la válvula de alta presión 25 circula exclusivamente líquido de transporte, de manera que esta válvula no se carga tampoco a través del agente abrasivo o bien sus sedimentaciones.
Si se iniciase el proceso de llenado a través de una manipulación errónea, antes de que el depósito de presión 10 haya alcanzado su nivel de llenado mínimo previsto a tal fin, puede suceder que en el depósito de llenado 18 se encuentre más agente abrasivo 9 que puede recibir el depósito de presión 10. Tan pronto como el nivel de llenado del agente abrasivo en el depósito de presión ha alcanzado el nivel en el que el conducto de caída 19 desemboca en el depósito de presión 10, no se lleva a cabo ningún transporte adicional de agente abrasivo en el depósito de presión 10, en su lugar se atasca el agente abrasivo en el conducto 19. Cuando es el caso, se cierra en primer lugar la válvula de bloqueo 21. En este caso, se trata de una válvula de baja presión, que es en gran medida insensible contra sedimentaciones de agente abrasivo. A continuación, con las válvulas 20 y 25 abiertas se introduce líquido de aclarar a través del conducto 22, con lo que el agente abrasivo que se encuentra en el conducto de caída 19 es transportado a través de la presión del líquido de aclarar al depósito de presión 10. La altura de la boca del conducto de caída 19 en el depósito de presión 10 está dimensionada, teniendo en cuenta el volumen del conducto de caída 19 y el volumen restante en el depósito de presión 10 de tal forma que el agente abrasivo que se encuentra en el conducto de caída 19 puede ser bombeado todavía totalmente al depósito de presión 10, sin que salga agente abrasivo a través de los conductos 27, 24 y 26. De esta manera se puede mantener la válvula de alta presión 25 en la mayor medida posible libre de agente abrasivo, incluso para el caso descrito anteriormente de "sobre-relleno". En virtud de la desembocadura del conducto de caída 19, desplazada hacia abajo con respecto al conducto 27, en el depósito de presión 10 se asegura que tampoco en el proceso de aclarado siguiente sea aclarado ningún agente abrasivo 9 fuera del depósito de presión 10. En cambio, el acoplamiento 23 y la válvula de alta presión 20 sensible son limpiados a continuación a través del líquido de aclarar y pueden ser activados a continuación sin que estén expuestos a un desgaste elevado o bien a fugas como consecuencia de las sedimentaciones de agente abrasivo. Para el aclarado a través del conducto de aclarar 22 es suficiente una presión reducida, como está presente habitualmente en la red de agua corriente estacionaria o se puede acondicionar sin más por medio de bombas de recirculación habituales.
El dispositivo descrito anteriormente no necesita, por lo tanto, además de la bomba de alta presión 3 necesaria siempre, ninguna otra bomba costosa, ni para el proceso de llenado ni para el proceso de aclarado no requerido otra vez habitualmente.
Lista de signos de referencia
1
- Líquido de soporte
2
- Depósito
3
- Bomba de alta presión
4
- Conducto
5
- Válvula de retención
6
- Conducto principal
7
- Conducto secundario
8
- Órgano de estrangulamiento
9
- Agente abrasivo
10
- Depósito de presión
11
- Tobera de descarga
12
- Dirección de transporte de la corriente secundaria
13
- Válvula de bloqueo
14
- Instalación de seguridad
15
- Fondo de 10
16
- Tubo ascendente
17
- Conducto
18
- Depósito de llenado
19
- Conducto de caída
20
- Válvula de bloqueo de alta presión
21
- Válvula de bloqueo
22
- Conducto de aclarar
23
- Acoplamiento
24
- Conducto de descarga
25
- Válvula de bloqueo de alta presión
26
- Conducto
27
- Conducto
28
- Conducto

Claims (10)

1. Dispositivo para la generación de un chorro de una suspensión formada por un líquido de soporte y un agente abrasivo, con una bomba de alta presión (3), que transporta el líquido de soporte (1) a un conducto principal (6) con órgano de estrangulamiento (8) y paralelamente a un conducto secundario (7), pasando el conducto secundario (7) a través de un depósito de presión (10) de nuevo hacia el conducto principal (6) y estando prevista en el extremo del conducto principal (28) una tobera de descarga (11), caracterizado porque por encima del depósito de presión (10) está previsto un depósito de llenado (18) para agente abrasivo (9), que está conectado a través de un conducto de caída (19) con el depósito de presión (10), estando previstos medios (21, 20) para el bloqueo del conducto de caída (19) y medios para la evacuación del líquido de soporte desplazado a través del agente abrasivo fuera del depósito de presión (10).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un conducto de descarga (24), a través del cual se puede descargar el líquido de soporte (1) que se encuentra en el depósito de presión (10) y que es desplazado durante el llenado del agente abrasivo (9), estando previstos medios (25) para el bloqueo del conducto de descarga (24).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una parte del conducto secundario (27) forma una parte del conducto de descarga (24).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conducto de caída (19) se extiende esencialmente vertical y desemboca a distancia por debajo de la boca del conducto de descarga (27) en el depósito de presión (10).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito de presión (10) está configurado en el interior de manera que se estrecha cónicamente hacia el fondo (15) y porque el conducto secundario de descarga (16) desemboca en la zona que se estrecha cónicamente a distancia sobre el fondo (15).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conducto secundario de descarga está configurado dentro del depósito de presión (10) como tubo ascendente (16) esencialmente vertical.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el conducto (19) entre el depósito de llenado (18) y el depósito de presión (10) están dispuestas dos válvulas de bloqueo (20, 21) en serie, estando conectado entre las válvulas (20, 21) un conducto de aclarado (22) para el aclarado de al menos una válvula de bloqueo (20).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre las válvulas de bloqueo (20, 21) en el conducto de caída (19) está dispuesto un acoplamiento (23) para la separación del depósito de llenado (18) con respecto al depósito de presión (10).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito de llenado (18) está configurado como depósito substituible.
10. Procedimiento para el llenado de un depósito de presión (10) de un dispositivo para la generación de un chorro de una suspensión, que está formada por un líquido de soporte (1) y un agente abrasivo (9) según una de las reivindicaciones 1 a 9, con agente abrasivo, siendo llenado el agente abrasivo (9) desde el depósito de llenado (18) en el depósito de presión (10) a través de la fuerza de la gravedad, desde el depósito de llenado (18), que está dispuesto por encima del depósito de presión (10), a través del conducto de caída (19), que desemboca en la proximidad del lado superior en el depósito de presión (10), siendo descargado el líquido de soporte (1), desplazado en el depósito de presión (10) a través del agente abrasivo (9), fuera del depósito de presión (10).
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