ES2277713A1 - Grid-connectable self-cleaning sieve for use in residual water channel, has channel or collector - Google Patents
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Abstract
Description
Rejilla - tamiz autolimpiante acoplable a los aliviaderos laterales de los canales de aguas residuales.Grid - self-cleaning sieve attachable to the lateral spillways of sewage channels.
La invención se refiere a una particular rejilla o tamiz proyectada para ser instalada delante de los aliviaderos situados en las paredes laterales de los canales o colectores conductores de aguas residuales, aguas que normalmente comportan grasas y otros diversos y gruesos arrastres flotantes o suspendidos en las mismas, siendo la misión de esta rejilla impedir que los mencionados arrastres se marchen por los aliviaderos laterales de los canales o colectores mediante el tamizado de las aguas en su paso a través de la misma. Simultáneamente, a la vez que cumple esta funcionalidad básica, la rejilla - tamiz objeto de esta patente ofrece otra singular ventaja consistente en provocar y mantener una eficaz autolimpieza de su estructura, desviando y determinando el deslizamiento de todos los arrastres y materiales retenidos por la misma en su primera función de filtrado, hacia el torrente circulante por el canal o colector.The invention relates to a particular grid or sieve designed to be installed in front of the spillways located on the side walls of the channels or collectors sewage conductors, waters that normally behave greases and other diverse and thick floating or suspended trawlers in them, being the mission of this grid to prevent the mentioned trawlers leave by the lateral spillways of the channels or collectors by sieving the water in their I pass through it. Simultaneously, while fulfilling this basic functionality, the grid - sieve object of this patent offers another unique advantage consisting in provoking and maintain an effective self-cleaning of its structure, diverting and determining the slippage of all trawls and materials retained by it in its first filtering function, towards the current flowing through the channel or collector.
Son ya conocidas de forma general instalaciones
para la evacuación de aguas residuales provistas de rejillas de
retención de los arrastres gruesos, montadas en unos canales con
las dimensiones correspondientes, para retener los materiales
voluminosos en flotación o en suspensión en las aguas residuales,
por ejemplo trozos de madera, plásticos, papel y similares. En
estas instalaciones están montados en diferentes puntos unos
desagües o aliviaderos para los casos de crecidas del nivel de
aguas recibidas, a través de los cuales se realiza la evacuación
hacia un río o canal de una parte del agua de lluvia mezclada con
las aguas sucias residuales en caso de fuertes lluvias. En relación
con una instalación para aguas residuales del tipo mencionado, por
el documento EP-A- 0 358 952 es conocida una unidad
de rejilla de retención de los arrastres, que comprende una rejilla
de retención compuesta esencialmente de varillas situadas en
paralelo entre sí, entre las cuales están situados unos dientes con
forma triangular de un peine de limpieza, que puede ser movido
pendularmente de un lado hacia otro para limpiar los espacios que
quedan entre las varillas de la rejilla. También puede citarse el
documento EP - 614.397 consistente también en una rejilla que
dispone de uno o varios carros de limpieza que pueden moverse
pendularmente de un lado hacia otro en la dirección
longitudinal.Installations for the evacuation of wastewater provided with retention grids of the thick trawlers, mounted on channels with the corresponding dimensions, to retain bulky materials in floating or suspended in the wastewater, for example chunks, are already generally known. of wood, plastics, paper and the like. In these facilities, drains or spillways are installed at different points for cases of flooding of the level of water received, through which the evacuation to a river or canal of a part of the rainwater mixed with the sewage is carried out in case of heavy rains. In relation to an installation for wastewater of the aforementioned type, from document EP-A-0 358 952 a trailing retention grid unit is known, comprising a retention grid consisting essentially of rods located parallel to each other, between which are located triangular shaped teeth of a cleaning comb, which can be pendulously moved from one side to another to clean the spaces that remain between the bars of the grid. Document EP-614,397 may also be cited, also consisting of a grid that has one or more cleaning carts that can move pendulously from side to side in the direction
longitudinal.
La presente invención tiene por objeto mejorar las instalaciones para aguas residuales del tipo indicado, en el sentido de simplificar las mismas suprimiendo cualquier elemento de limpieza móvil accionado eléctrica o mecánicamente. Mediante la presente invención se consigue evacuar a través de un aliviadero lateral construido en un colector o canal, las aguas muy cargadas de materiales flotantes o en suspensión, que llegan en un tiempo relativamente corto en caso de lluvias fuertes de larga duración, pero especialmente en caso de tormentas, liberándolas de los materiales flotantes arrastrados, de modo que pueden ser evacuadas como aguas residuales pretratadas, todo ello sin necesidad de disponer ningún equipo de limpieza electromecánico.The present invention aims to improve wastewater facilities of the type indicated, in the sense of simplifying them by suppressing any element of mobile cleaning powered electrically or mechanically. By means of the present invention is evacuated through a spillway Side built in a collector or canal, heavily loaded waters of floating or suspended materials, which arrive in a while relatively short in case of long-term heavy rains, but especially in case of storms, freeing them from dragged floating materials, so that they can be evacuated as pretreated wastewater, all without the need for arrange any electromechanical cleaning equipment.
Con la invención se puede conseguir de forma sencilla y manteniendo un efecto óptimo de limpieza, una velocidad de paso uniforme, así como una distribución más uniforme de la presión por toda la superficie de la unidad de rejilla de retención de los arrastres. Para ello se ha diseñado una rejilla optimizada desde el punto de vista hidráulico cuya curvatura ha sido definida por puntos a partir de los ensayos hidráulicos realizados.With the invention it is possible to achieve simple and maintaining an optimal cleaning effect, a speed of uniform passage, as well as a more uniform distribution of the pressure over the entire surface of the grille unit of the drag. For this, an optimized grid has been designed from the hydraulic point of view whose curvature has been defined by points from the hydraulic tests performed.
Las estaciones depuradoras de aguas residuales se dimensionan para un caudal máximo de diseño que normalmente está entre 2 y 4 veces el caudal medio de aguas negras. Sin embargo, los colectores o canales que evacúan las aguas residuales de los municipios son diseñados para caudales muy superiores, pues deben cumplir con la función de evitar las inundaciones en los municipios evacuando toda el agua de lluvia que caiga sobre los mismos. Así, el caudal máximo para el que se dimensionan estos colectores resulta de sumar al caudal punta de aguas negras el caudal de lluvia que accede a los colectores a través de los sumideros e imbornales dispuestos en los viales a tal efecto, lo que puede dar lugar a caudales de diseño de los colectores de hasta más de 500 veces el caudal medio.Wastewater treatment plants they are sized for a maximum design flow that is normally 2 to 4 times the average black water flow. However, the collectors or channels that evacuate wastewater from municipalities are designed for much higher flows, as they must fulfill the function of preventing flooding in the municipalities evacuating all the rainwater that falls on them. So, the maximum flow for which these collectors are sized results from adding to the peak flow of sewage the flow of rain that accesses the collectors through the sinks and scuppers arranged in the vials for this purpose, which can give place to design flows of collectors up to more than 500 times the average flow.
El dispositivo hidráulico por medio del cual se regulan estos caudales, es decir, por medio del cual se limita el paso a la estación depuradora de aguas residuales del caudal máximo para el que ha sido diseñada, vertiendo el resto del caudal transportado por el colector al cauce receptor, son los aliviaderos. El vertido directo del exceso de caudal supone el vertido a los cauces de importantes cantidades de materiales voluminosos en flotación o en suspensión en las aguas residuales, por ejemplo trozos de madera, plásticos o papel, así como de grasas y aceites. Mediante la presente invención se pretende evitar el vertido de estos materiales, quedando retenidos todos ellos en el interior del colector gracias al ingenioso sistema de tamizado diseñado.The hydraulic device by means of which regulate these flows, that is, by means of which the passage to the wastewater treatment plant of the maximum flow for which it has been designed, pouring the rest of the flow transported by the collector to the receiving channel, are the Spillways The direct discharge of excess flow means the discharged to the channels of important quantities of materials bulky in floating or suspended in sewage, for example pieces of wood, plastics or paper, as well as grease and oils By the present invention it is intended to avoid the dumping of these materials, all of them being retained in the inside the collector thanks to the ingenious screening system designed.
En caso de crecida del nivel del agua dentro de un colector o canal que transporta las aguas residuales debido a la entrada de aguas de lluvia, las aguas que son vertidas deberán atravesar el dispositivo de tamizado objeto de la presente invención, de forma que, al haberse previsto una separación "S" entre las varillas que conforman la unidad de rejilla, todos los sólidos voluminosos de tamaño superior a "S" quedarán retenidos por dicho tamiz, siendo arrastrados aguas abajo por la propia corriente de agua residual. Igualmente, y debido a la configuración trapezoidal de la sección de las varillas integrantes de la rejilla, junto con la curvatura variable de las mismas en el plano longitudinal, las grasas no emulsionadas quedarán retenidas también en un importante porcentaje, siendo arrastradas igualmente aguas abajo hacia su tratamiento en la estación depuradora.In case of water level rise within a collector or channel that carries wastewater due to the entrance of rainwater, the waters that are discharged must pass through the screening device object of the present invention, so that, when a separation is provided "S" between the rods that make up the grid unit, all bulky solids larger than "S" will be retained by said sieve, being dragged downstream by the wastewater stream itself. Likewise, and due to the trapezoidal configuration of the section of the integral rods of the grid, along with the variable curvature thereof in the longitudinal plane, the non-emulsified fats will be retained also in an important percentage, being dragged equally downstream to its treatment at the treatment plant.
La presente invención se dirige en general a un tamiz o rejilla "autolimpiante" para aguas residuales que permite evacuar a través de un aliviadero lateral construido en un colector o canal, las aguas muy cargadas de materiales flotantes o en suspensión, que llegan en un tiempo relativamente corto en caso de lluvias fuertes, liberándolas de los materiales flotantes arrastrados y de parte de las grasas presentes, de modo que pueden ser evacuadas como aguas residuales pretratadas, todo ello sin necesidad de disponer ningún equipo de limpieza electromecánico.The present invention is generally directed to a "self-cleaning" screen or grid for wastewater that allows to evacuate through a lateral spillway built in a collector or channel, heavily loaded waters of floating materials or in suspension, arriving in a relatively short time in case of heavy rains, freeing them from floating materials entrained and on the part of the fats present, so that they can be evacuated as pretreated wastewater, all without need to have no electromechanical cleaning equipment.
Esencialmente la rejilla - tamiz autolimpiante objeto de esta patente conforma una unidad corpórea compuesta por una estrecha y alargada placa rectangular, que actúa como soporte y base de fijación, y una pluralidad de varillas que emergen de la misma situadas según planos paralelos perpendiculares a la placa y regularmente separados, cuyas varillas presentan una curvatura con orientación a modo de parábola y de amplitud o magnitud creciente hacia las varillas situadas en posición superior, habiéndose previsto que la estructura de las varillas adopte una sección trapecial con su base mayor situada hacia la cara interna del conjunto de la rejilla, orientada hacia el plano de la placa base.Essentially the grid - self-cleaning sieve object of this patent forms a corporeal unit composed of a narrow and elongated rectangular plate, which acts as a support and fixing base, and a plurality of rods that emerge from the same located along parallel planes perpendicular to the plate and regularly separated, whose rods have a curvature with orientation as a parabola and of increasing amplitude or magnitude towards the rods located in the upper position, having provided that the structure of the rods adopts a section trapecial with its major base located towards the inner face of the grid assembly, oriented towards plate plane base.
El método contemplado para la obtención de las varillas comporta fundamentalmente establecer una curvatura conveniente para cada una de las varillas componentes del conjunto de las mismas, prevista con la específica finalidad de determinar la autolimpieza de la rejilla - tamiz, se calcula matemáticamente mediante la determinación de la que habría de ser superficie envolvente de las mismas, envolvente que habrá de reflejar la superficie ideal determinada para una estructura hidráulica adecuada de un hipotético sólido sumergido acomodado a las variables físicas de la canalización y caudal de que se trate.The method contemplated for obtaining the rods basically involves establishing a curvature suitable for each of the set component rods of these, provided for the specific purpose of determining grid self-cleaning - sieve, is calculated mathematically by determining what would be surface envelope thereof, envelope that will reflect the ideal surface determined for a hydraulic structure adequate of a hypothetical submerged solid accommodated at physical variables of the pipeline and flow in question.
La curva descrita por las diferentes varillas que conforman el tamiz se ha definido en primer lugar por medio de un programa informático de simulación hidráulica con el objetivo de ofrecer la mínima resistencia al flujo del agua como si de la sección de la quilla de un buque se tratara. La modelización matemática del comportamiento de un fluido en movimiento en las cercanías de un sólido rígido representa un problema de difícil solución. De manera general, los fenómenos a tener en cuenta son de dos diferentes naturalezas, pues por un lado tenemos la resistencia por formación de olas (superficie libre, fenómenos gravitacionales, etc.) y por otro lado la resistencia por fuerzas viscosas.The curve described by the different rods that make up the sieve has been defined first by means of a hydraulic simulation computer program with the objective of offer the minimum resistance to water flow as if the Keel section of a ship will be treated. Modeling mathematics of the behavior of a fluid in motion in near a rigid solid represents a difficult problem solution. In general, the phenomena to be taken into account are of two different natures, because on the one hand we have the resistance by wave formation (free surface, phenomena gravitational, etc.) and on the other hand resistance by forces viscous
Desde el punto de vista de la matemática, la modelización se engloba en lo que se ha denominado CFD (del inglés "Computational Fluid Dynamics"), técnica aparecida gracias a la existencia de potentes ordenadores con amplia capacidad de cálculo.From the point of view of mathematics, the modeling is encompassed in what has been called CFD "Computational Fluid Dynamics"), a technique that appeared thanks to the existence of powerful computers with ample capacity to calculation.
Para asegurar una alta calidad en las soluciones proporcionadas por los CFD se requiere una cuantificación de la incertidumbre de los resultados. Esta incertidumbre se debe tanto a errores en el modelo (incertidumbre en la representación matemática de la realidad física) como a errores numéricos (incertidumbre en las soluciones numéricas de las ecuaciones matemáticas).To ensure high quality solutions provided by the CFDs a quantification of the uncertainty of the results. This uncertainty is due both to errors in the model (uncertainty in mathematical representation of physical reality) as to numerical errors (uncertainty in the numerical solutions of the mathematical equations).
En la solución propuesta, se calcula el flujo potencial con superficie libre alrededor del objeto mediante el método de las fuentes de Rankine con una variante más general del método propuesto por Dawson. La generalización consiste en poder panelizar arbitrariamente la superficie libre, sin necesidad de basarse en líneas de corriente del problema sin superficie libre.In the proposed solution, the flow is calculated potential with free surface around the object through the method of Rankine sources with a more general variant of method proposed by Dawson. Generalization consists in power arbitrarily panel the free surface, without requiring be based on problem streamlines without surface free.
En una primera aproximación, el problema no considera la superficie libre. Para que ésta se mantenga plana, se refleja la superficie no sumergida en sí misma constituyendo un modelo doble, de tal modo que la superficie libre se convierta en plano de simetría y así no se deforme. El flujo así calculado se utiliza como base considerando posteriormente la superficie libre. Se linealiza la condición dinámica, que es básicamente la ecuación de Bernouilli, que no es lineal en la velocidad, tomando como base de dicha linealización el primer flujo calculado, el modelo doble. La condición de radiación se impone de modo numérico, a través del uso de operadores up-wind, de modo similar a Dawson.In a first approximation, the problem does not Consider the free surface. To keep it flat, it reflects the surface not submerged in itself constituting a double model, so that the free surface becomes plane of symmetry and thus do not deform. The flow thus calculated is used as a base considering subsequently the free surface. The dynamic condition is linearized, which is basically the equation Bernouilli, which is not linear in velocity, based on of said linearization the first calculated flow, the double model. The radiation condition is imposed numerically, through the use of up-wind operators, similar to Dawson.
A pesar de la utilidad de los cálculos potenciales, basada en que la variación de la resistencia al avance en el seno del fluido es sensible a las formas del objeto a través de la componente por formación de olas, la realidad es que la viscosidad es totalmente necesaria si se quiere analizar el problema en toda su extensión. El coste de introducir la viscosidad es alto y lleva a considerar las ecuaciones con toda su complejidad, aunque la riqueza de soluciones de los fenómenos a resolver es grande. Datos tan importantes como la resistencia por fricción y fenómenos tan característicos como la formación de vórtices sólo se pueden obtener mediante modelos que tengan en cuenta los efectos viscosos.Despite the usefulness of the calculations potential, based on the variation of the resistance to the advance within the fluid it is sensitive to the forms of the object through of the wave formation component, the reality is that the viscosity is totally necessary if you want to analyze the problem in all its extension. The cost of introducing viscosity is tall and leads to consider the equations with all their complexity, although the richness of solutions of the phenomena to solve is big. Data as important as frictional resistance and phenomena as characteristic as vortex formation only can be obtained through models that take into account the effects viscous
Las ecuaciones que resuelven el problema del caso viscoso en Mecánica de Fluidos no son otras que la ecuación de continuidad y la ecuación de conservación de la cantidad de movimiento o ecuaciones de Navier-Stokes. En el caso de que los fluidos con los que se esté trabajando sean incompresibles y newtonianos (como es el caso que nos ocupa del agua), estas expresiones para cada fluido toman la forma adimensionalizada:The equations that solve the problem of Viscous case in Fluid Mechanics are none other than the equation of continuity and the conservation equation of the amount of Navier-Stokes movement or equations. At if the fluids with which you are working are incompressible and Newtonian (as is the case that concerns us water), these expressions for each fluid take the form dimensionless:
\frac{\partial V_{i}}{\partial X_{i}} = 0\ frac {\ partial V_ {i}} {\ partial X_ {i}} = 0
\frac{DV_{i}}{Dt} = - \frac{\partial p}{\partial X_{i}}+\frac{1}{Re}\cdot\frac{\partial^{2}V_{i}}{\partial X_{i}{}^{2}}+ f_{i}\ frac {DV_ {i}} {Dt} = - \ frac {\ partial p} {\ partial X_ {i}} + \ frac {1} {Re} \ cdot \ frac {\ partial ^ {2} V_ {i}} {\ partial X_ {i} {} 2} + f_ {i}
donde Re es el número de Reynolds resultado de la adimensionalización que aparece exclusivamente cuando consideramos fenómenos viscosos, p la presión, V la velocidad y f el campo de fuerzas másicas.where Re is Reynolds number result of dimensioning that appears exclusively when we consider viscous phenomena, p the pressure, V the speed and f the force field Mass.
Son tres las herramientas fundamentales utilizadas en este desarrollo. Las ecuaciones diferenciales a resolver son discretizadas temporalmente mediante el Método de las Características proporcionando un eficaz manejo de la derivada sustancial, esta visión del fluido tiene mucho que ver con la perspectiva Lagrangiana que se tiene en la Cinemática de Fluidos, de manera que se trata de integrar las ecuaciones de movimiento a lo largo de las trayectorias en las que se mueven las partículas. Tras ello se escribe la formulación variacional del problema así obtenido, se aplica el método de Galerkin y el método de los elementos finitos. El método numérico propuesto consiste en transformar el problema de Navier-Stokes en un problema de Stokes solucionando este último mediante el Método del Gradiente Conjugado, esto no es otra cosa que llevar el problema de Stokes a un esquema iterativo mediante el cual finalmente se consigue que el campo de velocidades sea adivergente en todos los puntos. Por otro lado el siempre problemático tratamiento de la superficie libre es realizado por el método de la función de nivel ("level set method"), que no es otra cosa que un transporte puro de las propiedades físicas del fluido consideradas en el problema: densidad y viscosidad.There are three fundamental tools used in this development. The differential equations to resolve are temporarily discretized by the Method of Features providing effective derivative management substantial, this vision of the fluid has a lot to do with the Lagrangian perspective in Fluid Kinematics, so that it is about integrating the equations of motion to along the paths in which the particles move. After this the variational formulation of the problem is written as well obtained, the Galerkin method and the method of finite elements. The proposed numerical method consists of transform the Navier-Stokes problem into a Stokes problem solving the latter using the Method of Conjugated Gradient, this is nothing but the problem of Stokes to an iterative scheme whereby you finally get the velocity field to be entertaining in all points. On the other hand, the always problematic treatment of Free surface is performed by the level function method ("level set method"), which is nothing more than a transport pure of the physical properties of the fluid considered in the Problem: density and viscosity.
Otro enfoque es el del ensayo con modelos a la escala conveniente, en las instalaciones adecuadas (Canal de ensayos hidrodinámicos). En el caso de que el modelo tuviera unas dimensiones distintas a las reales, habría que tener en cuenta que, para que los resultados fueran aplicables a la escala real, es necesario que sean entre ambas escalas, iguales los números de Froude y Reynolds.Another approach is the trial with models to the convenient scale, in the appropriate facilities (Canal de hydrodynamic tests). In case the model had some different dimensions from the real ones, it should be taken into account that, so that the results were applicable to the actual scale, it is they must be between the two scales, the same as the numbers of Froude and Reynolds.
En hidrodinámica, es imposible conseguir esta similitud simultánea, por lo que se suelen realizar los ensayos a igualdad de número de Froude. Esto conlleva reproducir adecuadamente los fenómenos de formación de olas (superficie libre).In hydrodynamics, it is impossible to achieve this simultaneous similarity, so tests are usually performed at equal number of Froude. This entails reproducing properly the phenomena of wave formation (surface free).
En el caso del número de Reynolds que rige los fenómenos viscosos, se hace la hipótesis de asimilar la resistencia de fricción a la de una capa plana cuya superficie es igual a la superficie mojada del objeto en cuestión.In the case of the Reynolds number that governs viscous phenomena, it is hypothesized to assimilate resistance of friction to that of a flat layer whose surface is equal to the wet surface of the object in question.
En las instalaciones de un canal, se podrían evaluar las condiciones de presión en cada punto del objeto, usando sensores de presión o tubos de pitot, y las velocidades haciendo uso de sondas doppler. De esta manera, se puede mallar la superficie a modelizar, y puede elaborarse el campo de velocidades y presiones, observando el resultado obtenido después de cada modificación efectuada en las formas del modelo.In the facilities of a canal, they could evaluate the pressure conditions at each point of the object, using pressure sensors or pitot tubes, and speeds using doppler probes. This way, you can mesh the surface to be modeled, and the velocity field can be developed and pressures, observing the result obtained after each modification made in the forms of the model.
La curva descrita por las diferentes varillas que conforman el tamiz se ha definido por medio de la combinación de las técnicas anteriormente descritas, de manera que los ensayos de modelo en canal proporcionan los campos de velocidades y presiones, y la programación matemática permite conocer la variación cualitativa de los cambios a introducir, antes de realizar cambios en el modelo ó la fabricación de un modelo nuevo. Es importante destacar en cuanto a la modelización matemática que los efectos producidos en superficie libre (resistencia por formación de olas), carecen de interés práctico, por lo que el método se simplifica notablemente.The curve described by the different rods that make up the sieve has been defined by means of the combination of the techniques described above, so that the tests from model to channel provide the speed fields and pressures, and mathematical programming allows to know the qualitative variation of the changes to be introduced, before make changes to the model or the manufacture of a new model. It is important to highlight in terms of mathematical modeling that the effects produced on free surface (resistance by wave formation), lack practical interest, so the method is greatly simplified.
Una vez definida la envolvente por el método descrito, se definen las curvas horizontales paralelas que son en definitiva las varillas equidistantes que conforman el tamiz de aguas residuales, siendo la curvatura en todas ellas diferentes, ajustada a la envolvente optimizada hidráulicamente.Once the envelope is defined by the method described, parallel horizontal curves are defined that are in definitively the equidistant rods that make up the sieve of wastewater, the curvature in all of them being different, adjusted to the envelope optimized hydraulically.
Esta curva descrita por las varillas que conforman la unidad de rejilla garantiza un efecto óptimo de limpieza, una velocidad de paso uniforme, así como una distribución muy uniforme de la presión por toda la superficie de la unidad de rejilla, posibilitando así una "auto limpieza" del dispositivo por las propias aguas residuales transportadas por el colector o canal.This curve described by the rods that make up the grid unit guarantees an optimal effect of cleaning, a uniform speed of passage, as well as a distribution very uniform pressure across the entire surface of the unit grid, thus enabling a "self cleaning" of the device by the sewage itself transported by the collector or channel.
Una descripción completa y capacitadora de la presente invención para un experto ordinario en la materia, incluyendo el mejor modo de la misma, se expone con más pormenor en el resto de la memoria, incluyendo la referencia a las figuras que se acompañan, en las que:A complete description and training of the present invention for an ordinary expert in the field, including the best mode of it, it is exposed in more detail in the rest of the memory, including the reference to the figures that they are accompanied, in which:
- La figura 1 muestra una sección tipo de un canal de aguas residuales en el que se ha instalado el tamiz objeto de la presente invención representado en forma esquemática y visto en planta.- Figure 1 shows a type section of a sewage channel in which the sieve object has been installed of the present invention represented schematically and seen in plant.
- La figura 2 muestra la instalación para aguas residuales de la figura 1, representada por la sección definida como A-A.- Figure 2 shows the installation for water residuals of figure 1, represented by the defined section like A-A.
- La figura 3 muestra la instalación para aguas residuales de la figura 1, representada por la sección definida como B-B, en la que también se detalla la forma de la sección de cada una de las barras metálicas que conforman la rejilla.- Figure 3 shows the installation for water residuals of figure 1, represented by the defined section as B-B, which also details the form of the section of each of the metal bars that make up the grating.
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- La figura 4 muestra la instalación para aguas residuales de la figura 1, representada por la sección definida como M-M.- Figure 4 shows the installation for water residuals of figure 1, represented by the defined section like M-M.
Ha de entenderse por un experto ordinario en la materia que la presente exposición que sigue, es una descripción de una realización a modo de ejemplo solamente y que no se pretende que limite los aspectos más amplios de la presente invención.It is to be understood by an ordinary expert in the matter that the present exhibition that follows, is a description of an exemplary embodiment only and which is not intended that limits the broader aspects of the present invention.
La figura 1 muestra un primer ejemplo de realización en forma esquemática y visto en planta de la instalación del tamiz para aguas residuales, la cual comprende esencialmente el colector o canal que transporta las aguas residuales 10 representado parcialmente en la figura y una zona de descarga 20 de los arrastres, que está comunicado con aquel a través de una abertura de rebosadero o aliviadero lateral 22.Figure 1 shows a first example of realization in schematic form and seen in plan of the wastewater sieve installation, which includes essentially the collector or channel that carries the water residuals 10 partially represented in the figure and an area of download 20 of the trawlers, which is communicated with that one to through an overflow opening or lateral spillway 22.
También puede verse en la figura 1 una unidad 30 de rejilla de separación o retención de los arrastres gruesos en suspensión o flotación en las aguas residuales y de las grasas, representada esquemáticamente y que arranca desde la pared lateral del colector o canal que transporta las aguas residuales 10.A unit 30 can also be seen in figure 1 of grid of separation or retention of the heavy trawls in suspension or flotation in wastewater and grease, schematically represented and that starts from the side wall of the collector or channel that carries the wastewater 10.
La unidad 30 de rejilla de retención de los arrastres, representada esquemáticamente en el dibujo, está configurada por un número variable de varillas 32 situadas en paralelo y a una distancia vertical "S" entre si. La sección de todas las varillas 32 que conforman la unidad de rejilla 30 es igual en todas ellas, siendo su forma trapezoidal, tal y como se detalla en la figura 3.The retention grid unit 30 of the drag, represented schematically in the drawing, is configured by a variable number of rods 32 located in parallel and at a vertical distance "S" from each other. The section of all the rods 32 that make up the grid unit 30 is same in all of them, being its trapezoidal form, as it is detailed in figure 3.
La curvatura en el plano horizontal de las varillas 32 es variable según puede apreciarse en la figura que se acompaña, incrementándose su separación respecto a la vertical del labio de vertedero según aumenta la altura, de forma que, tal y como se define en las figuras 3 y 4, la sección transversal al flujo del agua tiene una forma parabólica.The curvature in the horizontal plane of the rods 32 is variable as can be seen in the figure that accompanies, increasing its separation from the vertical of the landfill lip as the height increases, so that, as and as defined in figures 3 and 4, the cross section to Water flow has a parabolic shape.
La figura 2 muestra la instalación representada por la sección definida como A-A en la figura 1, y que se corresponde a una vista lateral desde el interior del canal o colector 10. Se ha representado mediante una "L" la longitud de la zona de descarga 20, siendo el valor de "L" variable en función de las necesidades de caudal de lluvia a aliviar. El cálculo de este valor de "L" puede realizarse por cualquiera de los métodos conocidos para el cálculo de aliviaderos laterales en canal. Este valor de "L" será el que defina la longitud de las varillas 32, de forma que la longitud de éstas sea siempre superior en un 5-10% al valor de "L". La abertura de rebosadero o aliviadero lateral 22 se sitúa por encima de la primera de las varillas 32 de la unidad de rejilla 30. El anclaje de la unidad de rejilla 30 está formado por una placa rectangular 34 sobre la que se encuentran soldadas las varillas 32 y que se atornilla o fija por cualquier otro medio similar a la pared lateral del colector o canal que transporta las aguas residuales 10.Figure 2 shows the installation represented by the section defined as A-A in Figure 1, and which corresponds to a side view from inside the channel or manifold 10. The length has been represented by an "L" of the discharge zone 20, the value of "L" being variable in function of the rain flow needs to be relieved. He calculation of this value of "L" can be done by anyone of the known methods for the calculation of lateral spillways in channel. This value of "L" will be the one that defines the length of the rods 32, so that the length of these is always 5-10% higher than the value of "L". The overflow opening or lateral spillway 22 is located above of the first of the rods 32 of the grid unit 30. The anchor of the grid unit 30 is formed by a plate rectangular 34 on which the rods 32 are welded and that it is screwed or fixed by any other means similar to the side wall of the collector or channel that carries the water residuals 10.
La figura 3 muestra la instalación representada por la sección definida como B-B en la figura 1, y que se corresponde con una vista transversal desde el interior del canal. La diferente curvatura de las varillas 32 hace que la vista transversal de la unidad 30 de rejilla presente una forma parabólica. Se ha representado mediante una "H" la altura del labio de vertedero 22, siendo el valor de "H" variable en función de la sección colector o canal que transporta las aguas residuales 10. El cálculo de este valor de "H" puede realizarse por un simple cálculo hidráulico una vez determinada la sección del colector o canal 10, de forma que debe garantizarse que para el caudal punta de aguas negras a transportar, el valor de H supere en 2 - 5 cm dicha altura de la lámina de agua. Esta sobre-altura de 2 - 5 cm, tiene su justificación en la necesidad de fijar un resguardo ante las posibles oscilaciones de la lámina de agua o pequeño oleaje que pueda producirse en el fluir del agua por el colector o canal 10, pues debe garantizarse que en ningún caso se viertan aguas negras a través de una abertura de rebosadero o aliviadero lateral 22. Se ha representado mediante una "Hmax" la altura máxima de la lámina de agua en el colector o canal 10. Esta "Hmax" se alcanzará cuando circule por el colector el caudal máximo de diseño del mismo que, tal y como es sabido, se corresponde con la suma del caudal punta de negras más el caudal de lluvias. El cálculo de estos caudales puede determinarse por cualquiera de los métodos conocidos en Ingeniería Sanitaria. Este valor de "Hmax" será el que defina la altura de la unidad 30 de rejilla de separación o retención, o lo que es lo mismo el número de varillas 32 que será necesario instalar, de forma que la altura de la unidad 30 de rejilla sea siempre superior en un 5-10% al valor de "Hmax". La diferencia entre "Hmax" y "H" se ha representado gráficamente por la letra "P" y representa la altura máxima de la lámina de vertido. Para evitar el depósito de sedimentos sobre el labio del vertedero 22, el mismo se encuentra truncado en su extremo facilitando así la caída de los eventuales sedimentos.Figure 3 shows the installation represented by the section defined as B-B in Figure 1, and which corresponds to a cross-sectional view from inside the channel. The different curvature of the rods 32 makes the view cross section of the grid unit 30 present a shape parabolic The height of the landfill lip 22, the value of "H" being variable in function of the collector section or channel that carries water residuals 10. The calculation of this value of "H" can be performed by a simple hydraulic calculation once the manifold section or channel 10, so that it must be guaranteed that for the peak flow of sewage to be transported, the value of H exceed the height of the water sheet by 2 - 5 cm. This 2 - 5 cm height, has its justification in the need to set a guard against possible oscillations of the sheet of water or small swell that may occur in the flow of water through the collector or channel 10, as it must be guaranteed that in no case sewage is poured through a overflow opening or lateral spillway 22. Has been shown using a "Hmax" the maximum height of the water sheet in the collector or channel 10. This "Hmax" will be reached when circulate through the manifold the maximum design flow of the same as, as is known, corresponds to the sum of the peak flow of blacks plus the flow of rains. The calculation of these flows can be determined by any of the methods known in Sanitary Engineering This value of "Hmax" will be the one that defines the height of the separation or retention grid unit 30, or what is the same the number of rods 32 that will be necessary install, so that the height of the grid unit 30 is always 5-10% higher than the value of "Hmax." The difference between "Hmax" and "H" has been graphically represented by the letter "P" and represents the maximum height of the pouring sheet. To avoid deposit of sediments on the lip of the landfill 22, it is found truncated at its end thus facilitating the fall of eventual sediments
También se detalla en la figura 3 la forma de la sección de cada una de las varillas metálicas 32 que conforman la rejilla. La sección de todas las varillas 32 que conforman la unidad de rejilla 30 es igual en todas ellas, siendo su forma trapezoidal. El ángulo "a" puede variar desde los 5º hasta los 30º, dependiendo de las dimensiones de la varilla 32. Igualmente la altura "J" y la longitud "K" de las varillas 32 será variable en función de la longitud total de la varilla para garantizar la rigidez suficiente y el perfecto paralelismo entre todas las varillas 32.The shape of the section of each of the metal rods 32 that make up the grating. The section of all the rods 32 that make up the grid unit 30 is the same in all of them, its shape being trapezoidal The angle "a" can vary from 5º to 30º, depending on the dimensions of the rod 32. Also the height "J" and length "K" of the rods 32 will be variable depending on the total length of the rod for ensure sufficient rigidity and perfect parallelism between all rods 32.
La figura 4 muestra la instalación representada por la sección definida como M-M en la figura 1, y que se corresponde con una vista transversal de la unidad 30 de rejilla. El conjunto de las varillas 32 de sección trapezoidal describe una curva parabólica. La separación en el plano horizontal entre las varillas 32 se ha descrito con la letra "S", siendo el valor de "S" variable en función del tamaño de los sólidos que se quieran retener por la unidad de rejilla 30. El solape entre dos varillas consecutivas se ha indicado con la letra "Se" pudiendo variar este valor entre el 50 y el 70% del valor de "S".Figure 4 shows the installation represented by the section defined as M-M in Figure 1, and which corresponds to a cross-sectional view of the unit 30 of grating. The set of rods 32 of trapezoidal section describes a parabolic curve. The separation in the horizontal plane between the rods 32 it has been described with the letter "S", being the value of "S" variable depending on the size of the solids that are to be retained by the grid unit 30. The overlap between two consecutive rods it has been indicated with the letter "It" being able to vary this value between 50 and 70% of the value of "S".
Descrita suficientemente la entidad determinante de la invención, debe significarse que pueden ser variables los materiales con lo que se construya el dispositivo, así como todas aquellas circunstancias accesorias que no alteren ni desvirtúen a la esencialidad que es objeto de reivindicación.Describe the determining entity sufficiently of the invention, it should be meant that the variables can be variable. materials with which the device is built, as well as all those accessory circumstances that do not alter or distort the essentiality that is the subject of claim.
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| ES200402983A ES2277713B1 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | GRID - SELF-CLEANING SIZE COUPLABLE TO THE SIDE RELIEFERS OF THE WASTEWATER CHANNELS. |
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|---|---|---|---|---|
| US2823802A (en) * | 1955-08-15 | 1958-02-18 | Massey Hubert | Machine for removing moss from water flowing in an irrigation ditch |
| GB2309399A (en) * | 1996-01-23 | 1997-07-30 | Sev Trent Water Ltd | Overflow screen |
| US5902477A (en) * | 1997-04-30 | 1999-05-11 | John Vena | Combined sewer overflow and storm water diverter screen |
| CA2254325A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-05-20 | John Meunier Inc. | Self-adjustable rake for overflow grates |
| US6679994B1 (en) * | 1998-06-17 | 2004-01-20 | Joe Turco | Screening apparatus |
-
2004
- 2004-12-15 ES ES200402983A patent/ES2277713B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2823802A (en) * | 1955-08-15 | 1958-02-18 | Massey Hubert | Machine for removing moss from water flowing in an irrigation ditch |
| GB2309399A (en) * | 1996-01-23 | 1997-07-30 | Sev Trent Water Ltd | Overflow screen |
| US5902477A (en) * | 1997-04-30 | 1999-05-11 | John Vena | Combined sewer overflow and storm water diverter screen |
| US6679994B1 (en) * | 1998-06-17 | 2004-01-20 | Joe Turco | Screening apparatus |
| CA2254325A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-05-20 | John Meunier Inc. | Self-adjustable rake for overflow grates |
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| Publication number | Publication date |
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