ES2280015T3 - Procedimiento de limpieza de una canalizacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de limpieza de una canalización por descarga a través de una derivación, con la ayuda de una bomba, de un primer volumen de líquido bajo presión con un caudal y una duración tales que el líquido ocupa toda una sección de la canalización, se hace desembocar la tubería de descarga de la bomba en la derivación y se interrumpe la descarga del primer volumen, caracterizado porque, en menos de 10 segundos y preferentemente en menos de 5 segundos, después del final de la de la descarga del primer volumen, a través de la bomba se descarga en la canalización un segundo volumen de líquido a presión, con un caudal y una duración tales que el líquido ocupa toda una sección transversal de la canalización para formar una ola.
Description
Procedimiento de limpieza de una
canalización.
Los efluentes o líquidos de desagüe, procedentes
de comunidades urbanas o de zonas industriales, son trasladados
hacia las estaciones de tratamiento mediante colectores de gran
diámetro.
Los vertidos de las alcantarillas no son aguas
limpias, sino aguas llenas de partículas diversas con distintos
tamaños (de origen fecal, lejías, grasas, etc.).
En general, el flujo desde el origen de los
desagües hasta la estación de tratamiento se realiza gracias a la
fuerza de la gravedad mediante colectores instalados con una
pendiente predefinida durante el trabajo de ingeniería civil.
Con el fin de que estas partículas no se
depositen en las tuberías, las normas de la técnica imponen que la
velocidad de flujo sea superior a 0,6 m/s.
En las estaciones de elevación instaladas a
continuación de los colectores, la velocidad del agua se mantiene
superior a 0,6 m/s por el cálculo del caudal de las bombas de
elevación, teniendo en cuenta las pérdidas diversas de carga y el
diámetro de la canalización que conecta la estación al colector
general. En este caso, cuando las bombas de elevación funcionan, la
velocidad del agua es suficiente para que no se produzcan depósitos
en la canalización.
Como los vertidos no son simultáneos, la
velocidad de flujo en el colector de la calle no es constante y
puede ser muy inferior a la velocidad necesaria para arrastrar los
depósitos. Además, por razones de geografía local, no siempre es
posible respetar las pendientes teóricas y la velocidad de flujo se
reduce, pudiéndose producir depósitos en caudales pequeños.
Para paliar la obstrucción de las tuberías por
depósitos, se instalan sistemas de descarga de aguas más arriba de
los tramos de los colectores que presentan una pendiente reducida.
El principio consiste en almacenar una reserva de agua importante y
liberarla bruscamente en el colector. Este "tapón de agua"
llena la sección de la tubería aumentando puntualmente la presión y
la velocidad del agua por encima de 0,6 m/s, y arrastrando a su
paso los posibles depósitos.
El dispositivo de "Descarga de agua",
aunque es muy eficaz, no permite modular el flujo de limpieza.
Una variante consiste en poner en marcha una
bomba de elevación de mucho caudal para proporcionar bruscamente un
flujo importante.
Estas dos soluciones presentan los
inconvenientes siguientes: Falta de flexibilidad para el primero y
un grupo de mucha potencia para el segundo. Derroche de agua limpia
en ambos casos. El documento DE10041021A representa el estado de la
técnica más próximo a la invención y describe un procedimiento del
tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1. El documento
WO01/32997 describe otro procedimiento por aire comprimido que
proporciona una emulsión de aire en el líquido en la canalización
que, de este modo, no se llena por completo de líquido.
La invención se refiere a un procedimiento de
limpieza de una canalización más eficaz que los procedimientos
anteriores, permitiendo en particular una mejor modulación del
flujo de limpieza de la canalización y que es conveniente como un
fluido de limpieza de los propios efluentes.
El procedimiento de limpieza de una
canalización, según la invención, se define en la reivindicación 1.
Preferentemente después del final de la descarga del segundo
volumen, se descarga, en menos de 10 segundos y preferentemente en
menos de 5 segundos después del final de esta descarga del segundo
volumen, un tercer volumen de líquido a presión en la canalización
por medio de la bomba, con un caudal y una duración tales que el
líquido ocupa toda la sección transversal de la canalización.
La presión de descarga puede estar comprendida
particularmente entre 1 y 2 bar. El líquido puede ser agua,
efluentes o una suspensión acuosa.
Debido a estas descargas sucesivas, en un
pequeño intervalo de tiempo, se crea en la canalización un efecto
de olas particularmente eficaz. La primera descarga envía a la
canalización un primer volumen o "tapón" de agua que tiene una
velocidad de agua suficiente para barrer los depósitos.
Durante el periodo de tiempo que transcurre
entre la descarga del primer volumen y la del segundo volumen, se
crea una depresión más arriba del primer tapón que amplía la acción
del tapón siguiente, por efecto de aspiración. Repitiendo varias
veces estas descargas, se forma una ola cuyo efecto de limpieza es
mucho más eficaz que un solo paso de agua. La acción es tanto más
eficaz si la canalización está llena de agua, ya que un fenómeno de
sobrepresión acelera más la limpieza.
Para una canalización horizontal de 0,07 m^{2}
de sección, se han obtenido buenos resultados para un caudal
comprendido entre 140 y 170 m^{3}/h y con una duración comprendida
entre 2 segundos y 5 segundos.
Según un perfeccionamiento, en el momento de la
primera descarga, se mide la pérdida de carga en la canalización y
si es superior a un valor dado, se procede a la segunda descarga y
preferentemente a la tercera descarga. Se puede medir la pérdida de
carga particularmente mediante el coseno phi del motor. Si la
primera descarga ha sido lo suficientemente eficaz, se puede
prescindir de las siguientes. De este modo, la limpieza se puede
modular bien según el estado de la canalización.
De este modo, la invención se refiere a un grupo
motobomba que comprende un motor de corriente alterna, destinado a
alimentar a una bomba a una velocidad dada, y caracterizado porque
el motor se alimenta a través de un convertidor de frecuencia y,
preferentemente, el motor funciona, a la velocidad dada, en un
punto de la curva de inducción magnética del motor, en función de
la intensidad eficaz de la corriente de alimentación, alejado de la
saturación.
Mientras que normalmente se utiliza un motor que
alimenta a la bomba de un grupo motobomba en saturación magnética
de modo que, si se aumenta la frecuencia de la corriente de
alimentación, no se dispondrá del par correspondiente a este
aumento de frecuencia, según la invención, se utiliza un motor que
no se satura ni tampoco está sobredimensionado, sino que permite
obtener correctamente este aumento de velocidad y de potencia, casi
instantáneamente, variando la frecuencia de la corriente de
alimentación. El motor tiene una gran dinámica de modo que en menos
de 10 segundos, y particularmente en menos de 5 segundos, la bomba
del grupo motobomba puede ofrecer un aumento de caudal
considerable, tal como es necesario para formar los tapones según
la invención.
Por razones de sencillez de manipulación para el
usuario, es preferente que el convertidor de frecuencia esté
integrado en la bomba desde su fabricación.
Los dibujos adjuntos se incluyen únicamente a
título de ejemplo:
la figura 1 es un esquema de una instalación de
limpieza de una canalización por un procedimiento según la
invención, y
la figura 2 representa en la figura 2a, la curva
característica de una bomba y, en la figura 2b, de manera
correspondiente, la variación de la inducción del motor que impulsa
la bomba según la intensidad de la corriente de alimentación.
En la canalización (C), por ejemplo, de 300 mm
de diámetro, desembocan dos derivaciones (1), (2) alimentadas,
respectivamente, por dos grupos motobomba (3), (4) de elevación de
efluentes, asociados respectivamente con edificios no
representados. Estos grupos motobomba (3) y (4) son de tipo normal,
es decir que el motor de corriente alterna que impulsa a la bomba
funciona a la velocidad de rotación prevista para la bomba en la
saturación de la curva de inducción magnética del motor, en función
de la intensidad eficaz de corriente de alimentación (del tipo de
la curva -A- en la figura 2b).
No obstante, según la invención, está previsto
otro grupo motobomba que contiene una bomba (5), un motor (6), un
convertidor de frecuencia (7) y un circuito (8) de análisis,
particularmente del coseno phi del motor, estando el conjunto
alimentado por una línea (9) de alimentación de corriente alterna
conectada a la red. El grupo motobomba (5) a (8) está colocado en
una fosa (10) llena de efluentes (E). Su tubería(11) de
descarga desemboca en una derivación (12), cuyo otro extremo
desemboca en el colector (C).
El grupo motobomba (5) a (8) tiene las
características ilustradas en las figuras 2a y 2b.
La figura 2a indica la presión de la bomba
(ordenadas) en función del caudal, en abscisas, siendo la presión
la altura manométrica total. Cuando el motor (6) está alimentado a
una frecuencia de 100 Hz, la curva característica es la curva I. A
50 Hz, se obtiene la curva II. El caudal nominal a 50 Hz es Q1 nom.
50 Hz. A 100 Hz, pasa al valor indicado en la curva por Q2 nom. 100
Hz, siendo las presiones correspondientes, respectivamente, de H
(50 Hz) y de H (100 Hz). Como la potencia de la bomba es
proporcional al cubo de la velocidad o de la frecuencia, se puede
obtener un tapón considerable. Y esto es posible como se demuestra
en la figura 2b porque, mientras que en el caudal Q1 nom. 50 Hz, se
encuentra en un punto, de la curva de la inducción magnética del
motor en función de la intensidad de corriente de alimentación
eficaz, que está lejos de la saturación, se alcanza esta saturación,
solamente para una frecuencia de 100 Hz, es decir, el punto B (100
Hz), (curva B de trazo continuo en la figura 2b).
Para una velocidad de limpieza natural de 0,66
m/s y una canalización de 300 mm de diámetro (es decir, una sección
de 0,07 m^{2}), el caudal necesario de desagües para asegurar
esta velocidad de flujo es:
Q = Velocidad x
Sección de la
canalización
Q = 0.66\ x\
0.07\ x\ 3600 = 166\ m^{3}/h .
Para formar un "tapón" de agua que llene
totalmente la sección de la canalización en 1 m de longitud, hay
que suministrar una cantidad de agua equivalente a una longitud de
2 m (para compensar el tiempo de llenado progresivo de la sección
de la canalización. Cabe observar que, cuanto más obstruida esté la
canalización -10-, más rápido será este tiempo de constitución del
tapón).
Sea un volumen de efluentes de 2 m x 0,07
m^{2} = 0,140 m^{3}.
Para una bomba de 166 m^{3}/h, el tiempo de
funcionamiento necesario será pues: 0,140 x 3600/166 = 3
segundos.
Habiendo escogido un volumen útil para la cuba
de la bomba de elevación de 1 m^{3}, esta reserva permite crear
una serie de 7 "tapones" consecutivos (1 m^{3} / 0,140
m^{3} = 7) de una duración de 3 segundos que se suceden con un
intervalo de 3 a 10 segundos para que cada "tapón" se
aproveche de la depresión originada, en el colector, por el
"tapón" anterior.
El tiempo durante el cual la bomba debe
suministrar este caudal es corto, e igualmente la potencia
proporcionada por el motor. Por lo tanto, es posible escoger un
conjunto "motovariador/bomba" capaz de corresponder a estas
características durante 3 segundos con una frecuencia de 100 Hz,
por ejemplo, y de asegurar el funcionamiento corriente de la
estación de elevación con una frecuencia nominal de 50 Hz.
Claims (6)
1. Procedimiento de limpieza de una canalización
por descarga a través de una derivación, con la ayuda de una bomba,
de un primer volumen de líquido bajo presión con un caudal y una
duración tales que el líquido ocupa toda una sección de la
canalización, se hace desembocar la tubería de descarga de la bomba
en la derivación y se interrumpe la descarga del primer volumen,
caracterizado porque, en menos de 10 segundos y
preferentemente en menos de 5 segundos, después del final de la de
la descarga del primer volumen, a través de la bomba se descarga en
la canalización un segundo volumen de líquido a presión, con un
caudal y una duración tales que el líquido ocupa toda una sección
transversal de la canalización para formar una ola.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque en menos de 10 segundos y
preferentemente en menos de 5 segundos después del final de la
descarga del segundo volumen, se descarga en la canalización, por
medio de la bomba, un tercer volumen de líquido a presión, con un
caudal y una duración tales que el líquido ocupa toda una sección
transversal de la canalización.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el momento de la primera descarga, se
mide la pérdida de carga en la canalización y, si es superior a un
valor dado, se procede a la siguiente descarga.
4. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como bomba se
utiliza un grupo motobomba que comprende un motor (6) de corriente
alterna destinado a impulsar a la bomba (5) a una velocidad dada,
siendo alimentado el motor (6) a través de un convertidor (7) de
frecuencia.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el convertidor (7) está integrado en el
grupo motobomba.
6. Procedimiento, según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque se hace funcionar el motor (6) a la
velocidad dada en un punto, de la curva de inducción magnética del
motor (6) en función de la intensidad eficaz de corriente de
alimentación, alejado de la saturación.
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