ES2296446A1 - Planta piloto universal movil de ensayo de membranas mediante gradiente de presion para microfiltracion (mf); ultrafiltracion (uf); nanofiltracion (nf) y osmosis inversa (oi/ro). - Google Patents
Planta piloto universal movil de ensayo de membranas mediante gradiente de presion para microfiltracion (mf); ultrafiltracion (uf); nanofiltracion (nf) y osmosis inversa (oi/ro). Download PDFInfo
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Abstract
Planta Piloto Universal Móvil de Ensayo de Membranas mediante Gradiente de Presión, para Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO). La presente invención hace referencia a una Planta que permite el ensayo de módulos de cualquier geometría (planos, tubulares, espirales, fibra hueca, etc.) que soporten membranas para cualesquiera de los rangos de trabajo de MF, UF, NF y (OI/RO), comercializados por cualquier fabricante. La Planta se caracteriza por un sistema autónomo de impulsión (bombeo), dotado de grupo moto-bomba principal de conexión directa, sin correas ni intercambio de poleas, dotado de un variador de velocidad, que cubre todos los rangos de trabajo [(MF), (UF), (NF) Y (OI/RO)]. Además, no es preciso realizar ningún cambio estructural en la planta, al cambiar el rango de trabajo de los módulos de membranas a ensayar, o al sustituir los módulos de un fabricante por otro.
Description
Planta Piloto Universal Móvil de Ensayo de
Membranas mediante Gradiente de Presión para Microfiltración (MF);
Ultrafiltración (UF); Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa.
(OI/RO)
La presente invención hace referencia a una
Planta que permite el ensayo de módulos de cualquier geometría
(planos, tubulares, espirales, fibra hueca, etc) que soporten
membranas para cualesquiera de los rangos de trabajo de
Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y
Osmosis Inversa (OI/RO). Además en dicha planta se podrán ensayar
módulos comercializados por cualquier fabricante. Su utilidad es
para la industria en general, que utilice sistemas de filtración con
membranas mediante gradiente de presión (MF; UF; NF; OI/RO).
Dentro de los numerosos procesos de membrana que
actualmente están disponibles para ser aplicados a nivel
industrial, los procesos de separación mediante gradiente de presión
(Pressure-driven Membrane Processes, PDMP) son sin
lugar a duda los que han adquirido un mayor desarrollo. Este modo
de separación se ha dividido tradicionalmente en tres rangos:
microfiltración (MF); ultrafiltración (UF) y ósmosis inversa (OI).
Recientemente se ha incorporado a los anteriores, un nuevo proceso,
la nanofiltración (NF), con una capacidad de separación intermedia
entre la ultrafiltración y la osmosis inversa.
Es importante señalar que en cualquiera de los
procesos de membrana citados anteriormente, ésta se limita a actuar
como una barrera selectiva permitiendo el paso de ciertos
componentes y reteniendo otros. En cada tipo de membrana, el
mecanismo de separación es diferente, jugando en general un papel
importante las interacciones moleculares entre la membrana y los
fluidos. Los fenómenos de transporte resultantes ocurren a una
escala de un orden de magnitud igual al de la distancia
característica de las interacciones
físico-químicas. Por ejemplo, el diámetro medio del
poro de una membrana de ultrafiltración, el radio de Stokes de una
proteína y el espesor de Debye de la doble capa eléctrica que se
establece en las interfases sólido-líquido, tienen
todos ellos valores de unos pocos nanómetros. En el caso de una
membrana de nanofiltración los poros suelen ser de tamaño inferior
a 1 nm, del orden, por tanto, de los radios de stokes fónicos y
claramente por debajo de las longitudes de Debye correspondientes.
Esto, todavía es mucho más claro en el caso de las membranas de
osmosis inversa.
Una membrana sintética, puede ser homogénea o
heterogénea y por su morfología, simétrica o asimétrica en su
estructura y puede resultar neutra, o llevar cargas positivas o
negativas o ambas. Dentro de las membranas sintéticas se puede
establecer una gran división : membranas orgánicas e
inorgánicas.
La disposición de las membranas se realiza en
módulos, los cuales deben reunir las siguientes condiciones
básicas: facilidad de montaje, limpieza sencilla, velocidad
tangencial del fluido elevada a fin de disminuir la polarización de
concentración y ensuciamiento y evitar estancamientos.
Fundamentalmente son cuatro los tipos de configuraciones más
utilizadas:
- \bullet
- Módulo plano o placas y marcos (plate-frame).
- \bullet
- Módulo tubular.
- \bullet
- Módulo espiral (spiral-wound).
- \bullet
- Módulo de fibras huecas (hollow-fibre).
Las características de los diferentes tipos de
membranas comerciales empleadas en distintos rangos de trabajo, los
diferentes tipos de módulos así como los fabricantes de equipos,
pueden encontrarse en distintas obras especializadas.
Los recientes desarrollos en la tecnología de
membranas han extendido el campo de sus aplicaciones, ofreciendo a
las industrias nuevas alternativas a las tecnologías
tradicionalmente empleadas. Uno de los procesos recientemente
incorporado incluye el uso de membranas especiales de
desalinización para la desmineralización selectiva de corrientes
acuosas. Esta nueva aplicación de los procesos de separación
mediante membranas recibe el nombre de Nanofiltración
(NF).
\global\parskip0.930000\baselineskip
El término nanofiltración (NF), se refiere a que
la capacidad de exclusión de estas nuevas membranas está en la
región de tamaño del nanómetro (10^{-9} m). La principal
aplicación de la NF será la región intermedia entre la RO y UF. La
aplicación industrial de la NF depende de varios factores,
incluyendo la disponibilidad del propio equipo y membranas
apropiadas para usos específicos. Los rangos de trabajo sugeridos
son: 1-4 MPa, pH entre 2-11 y
temperatura hasta 55ºC. Otro aspecto importante en cuanto a los usos
industriales lo determina su capacidad de eliminación de sales. Una
de las características más interesante de estas nuevas membranas,
es su alta capacidad de retención para iones multivalentes,
frecuentemente combinada con una moderada retención para iones
monovalentes. En la separación de electrolitos están implicados
distintos mecanismos de separación: (i) efecto tamiz, (ii)
interacciones electrostáticas entre la membranas y los iones o
interacciones mutuas entre iones y (iii) diferencias en la
solubilidad y difusividad o combinación de ambos. La capacidad de
separación de sales está relacionada con la carga superficial de la
membrana, así como su carácter (positivo o negativo), lo que
introduce un aspecto nuevo que ampliará la selectividad de las
separaciones. Para las demás especies no fónicas, incluida la
materia orgánica, el mecanismo de separación predominante es de
efecto tamiz y su rechazo depende del tamaño molecular y del
diámetro de poro, dependiendo del tipo de membranas utilizadas. La
nanofiltración (NF) a nivel general está permitiendo ampliar
considerablemente el campo de aplicación de las operaciones de
separación en fase líquida.
Las plantas piloto conocidas en la actualidad,
sólo permiten realizar ensayos múltiples, como máximo en dos, de
los cuatro rangos posibles de trabajo, siendo necesario además,
hacer modificaciones estructurales en las plantas, cambiando e
incorporando nuevos elementos. Además, las plantas diseñadas por un
fabricante, sólo permiten realizar ensayos con las membranas
correspondientes a una determinada marca comercial, siendo imposible
acoplar en dichas instalaciones, otros módulos con membranas de
otro fabricante distinto. Las dificultades comentadas, causan
serios problemas a la hora de poder obtener los datos de
comportamiento de cualquier membrana.
La presente invención, permitirá resolver dicho
problema, evitando así tener que disponer de muchos equipos de
ensayo individuales para un cierto rango de trabajo y para un
determinado tipo de módulo de membrana comercializado por un cierto
fabricante.
En definitiva, la planta propuesta permitirá
hacer en una única instalación, todas las operaciones de ensayo de
membranas, no siendo necesario además, realizar ningún cambio
estructural en la planta, al cambiar de rango de trabajo (MF,UF, NF,
OI/RO), o de fabricante de módulos.
Una ventaja adicional de la instalación lo
constituye el hecho de ser móvil, con lo cual el ensayo de
membranas, se puede hacer directamente "in situ", donde
convenga al usuario interesado.
Dicha instalación presenta otras ventajas
adicionales, que cada usuario podrá conseguir, adaptándola a sus
necesidades particulares, después de la lectura detallada de la
descripción de la invención. Dicha descripción se da como ejemplo
ilustrativo y no limitativo, de las posibilidades de dicha Planta
Piloto. Entre las posibles ventajas podríamos citar:
1) Ensayar en la Planta de invención, cualquier
módulo de membranas en cualquier rango de trabajo: Microfiltración
(MF); Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) ó Osmosis Inversa
(OI/RO).
2) Fijado un determinado rango de trabajo, hacer
los ensayos correspondientes en dos modos de operación:
- (a)
- Reflujo total (concentrado y permeado vuelven al tanque de alimentación).
- (b)
- Concentración Batch (el concentrado vuelve al tanque de alimentación y el permeado se extrae fuera del sistema), consiguiendo así un incremento deseado de la concentración de la alimentación.
3) Dentro de cada tipo de operación, se pueden
hacer estudios de comportamiento de las membranas, modificando los
valores de las variables de proceso (presión, temperatura, caudal,
concentración etc.) dentro de un amplio rango de trabajo. Las
condiciones de funcionamiento de la instalación, permiten ajustar
los valores de las variables aludidas, a las necesidades
particulares de cada usuario. De esta forma se puede mantener una
variable fija, por ejemplo la concentración y variar la presión de
trabajo, el caudal de alimentación o la temperatura de la
misma.
En definitiva se pueden hacer ensayos múltiples,
fijando a voluntad del operador, la elección de los valores de las
variables de proceso en función de las necesidades del experimento
a realizar.
La invención propuesta consta de forma general
de los siguientes elementos esenciales:
- 1)
- Sistema autónomo de impulsión (bombeo) que cubra todos los rangos de trabajo: Microfiltración (MF); Ultrafiltración (UF); Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO).
- 2)
- Soporte de fijación de los módulos de membranas de geometría diversa, de cualquier fabricante, abarcando además todos los rangos de trabajo (MF, UF, NF y OI/RO).
- 3)
- Sistemas de medida y control de variables (Presión, Temperatura, Caudal, pH, etc).
- 4)
- Interconexión de todos los elementos anteriores.
- 5)
- Además, el cambio de rango de trabajo (MF, UF, NF y OI/RO), o la sustitución de los módulos de membranas, no implica ninguna modificación estructural en la planta de ensayos.
Las Figuras 1 y 2, indica de forma general, una
"Planta piloto universal móvil de ensayo de membranas mediante
gradiente de presión para Microfiltración (MF), Ultrafiltración
(UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO)"
(PPUMEMGP).
\global\parskip1.000000\baselineskip
Dicha Planta, por facilidad de manejo, está
formada por dos bastidores o armazones montados sobre sendos carros
móviles (I) y (II), fabricados con materiales de alta calidad, para
evitar problemas derivados de la corrosión. Dichos carros están
interconectados mediante una manguera flexible, capaz de soportar
altas presiones de hasta 100 bares o superiores.
El "carro (I)" (Figura 1) lleva
incorporado un sistema autónomo de impulsión (bombeo), que cubre
todos los rangos de trabajo: Microfiltración (MF), Ultrafiltración
(UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO). Dicho sistema
consta de las siguientes partes:
I-1) Tanque de
alimentación (TA). Está provisto de una sección superior
para recibir todas las corrientes de entrada (alimentación,
corriente rechazada por la membrana, permeado en su caso según el
modo de operación, agua de lavado, etc.). Una salida de
alimentación al sistema de bombeo, así como otra salida para la toma
de muestra del tanque, dotadas dichas conducciones de las
correspondientes válvulas. La conducción de la alimentación a la
bomba, esa dotada de un filtro tipo "Y" para proteger al
sistema de bombeo y módulos de membranas.
I-2) Bomba auxiliar
(BA). Sirve para impulsar la alimentación a la bomba
principal.
I-3) Sistema
anticavitación (SA), conectado a la salida de la bomba
auxiliar de impulsión y justamente antes de la entrada de la bomba
principal.
1-4) Grupo
Moto-Bomba principal (GMBP). Esta formado
por un sistema de motor eléctrico y Bomba de impulsión, que
suministra el caudal necesario para los ensayos en los diferentes
rangos de trabajo para Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF),
Nanofiltración(NF) y Osmosis Inversa (OI/RO) dentro de un
rango de presiones de hasta 100 bar. La conexión entre el motor y
la bomba es de interconexión directa, sin poleas ni correas. Este
sistema es muy silencioso y eficaz. El Motor tiene un sistema
autónomo de control de revoluciones, dotado de un variador de
velocidad (MBVC), que permite en todo momento regular el
caudal de impulsión de la alimentación, a las necesidades del tipo
de módulo de membranas que se está ensayando en cada rango de
trabajo.
I-5) Cuadro de mando
eléctrico-electrónico (CMEE). Consta de
los siguientes elementos:
a)
Controlador-indicador-regulador
electrónico de presión (PCI), dotado de los elementos que
permiten en todo momento conocer la presión de salida que suministra
la moto-bomba. Dicho sistema también permite
programar a voluntad las alarmas de presión máxima/mínima
(Max/Min), tanto de la bomba auxiliar como de la bomba principal
de impulsión.
b) Botones de mando: (I/O) (arranque y
parada) de corriente de entrada; (I/O) arranque/parada bomba
auxiliar; (I/O) arranque/parada bomba principal; Alarmas
Máximo/mínimo de presión en la bomba auxiliar (BA), con sus
rearmes correspondientes; Alarmas Máximo/mínimo de presión en la
bomba principal (BP), con sus rearmes correspondientes;
controlador de velocidad del grupo moto-bomba
(ABVC).
I-6) Salida de la
alimentación. La salida de la alimentación tiene incorporado un
sensor digital de presión de rango de 0 - 100 bar (PC). Una
válvula (VA), que permite en su caso recircular la
alimentación sin pasar por el tanque de alimentación. Una
bifurcación tipo "T", con dos ramas de salida, una para el
circuitos de baja presión [ensayos de Microfiltración (MF) y
Ultrafiltración (UF)) y otra para el circuito de alta presión
ensayos de Nanofiltración (NF) y Osmosis inversa(OI/RO)].
Cada una de las ramas de la "T", lleva incorporada su
correspondiente válvula y su regulador de pulsaciones (RP),
calibrado convenientemente, tanto para baja ó alta presión,
proporcionando así un caudal de alimentación a los módulos muy
regular. Cada uno de los dos extremo de la "T", termina en una
unión roscada universal, donde se acopla la manguera flexible que
permitirá impulsar la alimentación a los módulos correspondientes
situados en los bastidores/armazón del carro (II).
El "carro (I)" (Figura 2), tiene
por misión incorporar todos los elementos de tuberías y medios de
medición y control de las variables de proceso (presión,
temperatura, caudal concentración, pH etc), así como servir de
soporte a los diferentes módulos de membranas para ser
ensayados. Lleva incorporados los siguientes elementos:
II-1) Circuito de
Alimentación (CA). Está construido en acero inoxidable de
elevada resistencia a la corrosión (AISI 316L o similar). La
tubería de entrada al carro (II), se conecta con el sistema de
impulsión (Carro I), a través del tubo flexible que soporta altas
presiones. La tubería fija de acero inoxidable, tiene incorporadas
varias conexiones en "T", con sus válvulas correspondientes,
donde están instalados los manómetros de entrada, que permiten
medir con gran exactitud la presión de entrada a los módulos de
membranas (PI)_{E}. Son cuatro manómetros, cada uno
correspondiente a la medida de un rango de trabajo [MF, UF, NF y
OI/RO]. En dicha tubería fija, también están instaladas dos
conexiones "T" con sus válvulas correspondientes en cada una de
las cuales se conecta una válvula de seguridad. Una de ellas está
calibrada para baja presión (MF y UF) (VSBP). La otra, para
alta presión (NF y OI)(VSAP). Dichas válvulas de seguridad
tienen la misión de evacuar la corriente al tanque de alimentación,
si se sobrepasa su presión de calibración. A continuación, en la
tubería fija de acero inoxidable, está instalado un
"by-pas" donde se acopla una sonda de
temperatura (TC), con la finalidad de conocer la temperatura
de la alimentación a la entrada del intercambiador de calor. La
alimentación es conducida posteriormente, al intercambiador de
calor (II-3), a través de otra conexión
flexible, que puede soportar alta presión. La salida del
intercambiador de calor se conecta a la tubería fija, también a
través de una tubería flexible de iguales características a las
comentadas anteriormente. En dicha tubería fija, también está
instalado otro "by-pass" donde se acopla una
sonda de temperatura, para medir la temperatura de la alimentación a
la salida del intercambiador de calor. La corriente de alimentación
pasa a continuación a través de otra tubería flexible, a los
módulos de membranas. La corriente de alimentación que entra a los
módulos, como consecuencia de la acción de las membranas, se
transforma en dos corrientes de composición diferente: la corriente
de concentrado (CC) y la corriente de permeado
(CP).
II-2) Circuito de
concentrado (CC). La corriente de concentrado, sale del
módulo y se conecta a la tubería fija de acero inoxidable, a través
de otra unión flexible. En dicha tubería fija, están instaladas a
continuación, varias conexiones en "T", con sus válvulas
correspondientes, donde están colocados los manómetros de salida,
que permiten medir con gran exactitud la presión a la salida de los
módulos de membranas (PI)_{S}. Son otros cuatro
manómetros, cada uno correspondiente a la medida de un rango de
trabajo [MF, UF, NF y OI/RO]. A continuación esta colocado un
dispositivo "by-pass", dotado de dos válvulas.
Una de ellas, es una válvula de regulación de presión (PRV),
tipo aguja, que permite regular adecuadamente la presión de trabajo
que se desea conseguir al realizar una determinada experiencia. La
presión se consigue, estrangulando la corriente de concentrado.
Dicha corriente de concentrado, es transportada al tanque de
alimentación, a través de una conducción flexible de baja presión
fabricada con un material plástico inerte. El caudal de concentrado
se mide mediante un rotámetro (CFI).
II-3) Intercambiador de
calor (IC). Permite controlar la temperatura de
alimentación a los módulos de membranas, consiguiendo así trabajar
en condiciones isotermas durante los ensayos de permeabilidad.
II-4) Módulos de
membranas (MM). Se fijan en la instalación los módulos de
geometría deseada (Plano, tubular, espiral, fibra hueca, u
cualquier otro diseño), correspondientes a los rangos de
trabajo que se desean ensayar [Microfiltración (MF), Ultrafiltración
(UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO)].
II-5) Circuito de
permeado (CP). Tiene por misión conducir el permeado al
tanque de alimentación cuando se opera en modo reflujo
total, o bien evacuarlo al exterior cuando se trabaja en modo
concentración batch. Dicho circuito está construido con
tubería flexible de material plástico en la que están instalados
los medidores de caudal (PFI), con los rangos adecuados,
para medir el caudal correspondiente al tipo de módulo de membranas
ensayado (MF, UF, NF y OI/RO).
II-6) Circuito de
recirculación de la alimentación (CRA). Tiene por misión
desviar parte del caudal de la alimentación antes de su entrada en
los módulos de membranas, al tanque de alimentación. De esta forma
se puede regular a voluntad del operador, el caudal de entrada a
los módulos, en función de las necesidades requeridas en cada tipo
de ensayo. En dicho circuito, también está instalado un medidor de
caudal para conocer en todo momento el caudal desviado
(RFI).
II-7) Circuito de
refrigeración (CR). Tiene por misión controlar la
temperatura a través del intercambiador de calor.
II-8) Circuito de limpieza y
evacuado de la instalación (CLE). Tiene por misión, la
limpieza del tanque y toda la instalación después de los
correspondientes ensayos de las membranas. Dicho circuito tiene una
salida única a través de una tubería de material inerte, al desagüe
del laboratorio.
III-1) Sistema de medida de
Variables de Proceso. La Planta Piloto objeto de la invención,
está dotada de todos los elementos de medida y control de las
variables de operación necesarias para realizar los ensayos de las
membranas. Dichas variables se refieren a los parámetros: Presión
(P), Temperatura (T), Caudal (Q), pH, concentración etc.
Por facilidad de manejo de la instalación, todas
las tuberías que llevan materia al tanque de alimentación, o
evacuado de la instalación al desagüe, confluyen en una única
conducción, que es la que finalmente se conecta a dicho tanque o al
desagüe correspondiente.
Finalmente, la instalación objeto de Invención,
está diseñada de tal forma que no es preciso realizar ningún cambio
estructural en la planta de ensayos, al cambiar el rango de trabajo
de las membranas a ensayar (MF, UF, NF y OI/RO), ó sustituir los
módulos de un fabricante por otro. Simplemente se realizan
cambios en los circuitos de circulación de las corrientes de
fluidos, cerrando o abriendo las válvulas correspondientes.
La descripción anterior, se da como ejemplo de
explicación y no limitativo de las posibilidades de instalación. De
esta forma, los carros (I) y (II) pueden ser unidos formando una
única unidad, e instalarlos en un sólo carro soporte móvil, todo
ello de acuerdo con las necesidades de diseño del usuario.
Figura
1.
I-1. Tanque de Alimentación
(TA)
I-2. Bomba Auxiliar (BA)
I-3. Sistema Anticavitación
(SA)
I-4. Grupo
Moto-Bomba principal (GMBP)
I-5. Cuadro de mando
Eléctrico-Electrónico (CMEE)
- \quad
- I/O. Arranque/Parada
- \quad
- BA: Bomba Auxiliar
- \quad
- BP: Bomba Principal
- \quad
- MAX/MIN: Alarmas de presión
- \quad
- MBVC: Controlador de velocidad del Grupo Moto-Bomba
- \quad
- PCI: Controlador indicador de presión
I-6. Salida de la
alimentación
- \quad
- PC: Control de presión
- \quad
- VA: Válvula de recirculación
- \quad
- RP: Regulador de pulsaciones
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
2
II-1. Circuito de alimentación
(CA)
- \quad
- PI: Indicador de presión
- \quad
- TC: Control de temperatura
- \quad
- VSAP: Válvula de seguridad de alta presión (NF, 01/RO)
- \quad
- VSBP: Válvula de seguridad de baja presión (MF, UF)
II-2. Circuito de concentrado
(CC)
- \quad
- PRV: Válvula de regulación de presión
- \quad
- CFI: Indicador de caudal de concentrado
II-3. Intercambiador de calor
(IC)
II-4. Módulos de membranas
(MM)
II-5. Circuito de permeado
(CP)
- \quad
- PFI: Indicadores de caudal de permeado
II-6. Circuito de recirculación
de la alimentación (CRA)
- \quad
- RFI: Indicadores de caudal de recirculación
II-7. Circuito de refrigeración
(CR)
II-8. Circuito de limpieza y
evacuado de la instalación (CLE)
- \quad
- TMA: Toma de muestra de la alimentación
- \quad
- TMC: Toma de muestra de concentrado
- \quad
- TMP: Toma de muestra de permeado
- \quad
- E: Evacuado, purga o salida de corrientes.
\newpage
"Planta Piloto Universal Móvil de Ensayo de
Membranas mediante Gradiente de Presión para Microfiltración (MF),
Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa
(OI/RO)" (PPUMEMGP), compuesta por al menos dos carros móviles,
[carro (I) y carro (II)], representados en la Figura 1 y Figura 2.
Los esquemas de la planta indicados en las figuras precedentes, se
dan como ejemplos de explicación y no limitativo de las
posibilidades instalación. De esta forma, los carros (I) y (H)
pueden ser unidos formando una única unidad, e instalarlos en un
sólo carro soporte móvil, todo ello de acuerdo con las necesidades
de diseño del usuario.
Los carros móviles (I) (Figura 1) y (II) (Figura
2), sirven de soporte al sistema autónomo de impulsión (bombeo),
que cubre todos los rangos de trabajo mediante gradiente de presión
[Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y
Osmosis Inversa (OI/RO)]. Así como a los diferentes módulos de
membranas de geometría diversa, de cualquier fabricante abarcando
todos los rangos de trabajo (MF, UF, NF y OI/RO).
El sistema autónomo de impulsión (bombeo)
(Figura 1), consta al menos de: Un tanque de alimentación (TA)
(I-1), dotado de válvula de toma de muestra (TMA),
sistema de purga (E), filtro de protección "Y". Bomba Auxiliar
(BA) (I-2) para impulsar la alimentación a la bomba
principal (BP) (I-4). Sistema anticavitación (SA)
(I-3). Grupo Moto-Bomba Principal
(GMBP) (I-4) de conexión directa, sin correas ni
intercambio de poleas, dotado de un variador y controlador de
velocidad que controla las revoluciones del sistema (MBVC). Con
dicho sistema, se puede ajustar en todo momento, según las
necesidades del usuario, el caudal de alimentación a los módulos de
membranas, dependiendo de los ensayos a realizar dentro de los
diferentes rangos de trabajo (MF, UF, NF y OI/RO).
El sistema de impulsión es gobernado mediante un
Cuadro de mando eléctrico-electrónico (CMEE)
que consta al menos de los elementos indicados en la descripción
detallada de la invención (I-5).
La planta piloto comprende al menos una tubería
de salida de la alimentación (I-6). Dicha salida de
la alimentación tiene incorporado un sensor digital de presión de
rango de 0 - 100 bar (PC), así como una serie de elementos
indicados en la descripción detallada: Una válvula (VA); una
bifurcación tipo "T", con dos ramas de salida con su
correspondiente válvula y su regulador de pulsaciones
(RP).
El Circuito de Alimentación (CA)
(II-1) [Figura 2] está construido en acero
inoxidable de elevada resistencia a la corrosión (AISI 316L o
similar). La tubería de entrada al carro (II), se conecta con
el sistema de impulsión (Carro I), a través del tubo flexible que
soporta altas presiones. La tubería fija de acero inoxidable, tiene
incorporadas los elementos indicados en la descripción detallada
(II-1), que consta al menos de varias conexiones en
"T", con sus válvulas correspondientes, donde están instalados
los manómetros de entrada, que permiten medir con gran exactitud la
presión de entrada a los módulos de membranas
(PI)_{E}; las válvulas de seguridad de baja
(VSBP) y alta (VSAP) presión; una sonda de
temperatura (TC), un intercambiador de calor
(II-3), así como los módulos de membranas
(MM). La corriente de alimentación que entra a los módulos, como
consecuencia de la acción de las membranas, se transforma en dos
corrientes de composición diferente: la corriente de concentrado
(CC) y la corriente de permeado (CP).
El circuito de concentrado (CC)
(II-2) [Figura 2], la corriente de concentrado,
sale del módulo y se conecta a la tubería fija de acero inoxidable,
a través de otra unión flexible. En dicha tubería fija, están
instaladas los elementos indicados en la descripción detallada
(II-2) contando al menos con, varias conexiones en
"T", con sus válvulas correspondientes, donde están colocados
los manómetros de salida, que permiten medir con gran exactitud la
presión a la salida de los módulos de membranas
(PI)_{S}. Un dispositivo
"by-pas", dotado de una válvula de regulación
de presión (PRV), tipo aguja, que permite regular
adecuadamente la presión de trabajo que se desea conseguir al
realizar una determinada experiencia. Dicha corriente de
concentrado, es transportada al tanque de alimentación, a través de
una conducción flexible de baja presión fabricada con un material
plástico inerte. El caudal de concentrado se mide mediante un
rotámetro (CFI).
La planta piloto dispone de un Intercambiador de
calor (IC) (II-3) [Figura 2], para controlar
la temperatura de alimentación a los módulos de membranas,
consiguiendo así trabajar en condiciones isotermas durante los
ensayos de permeabilidad. Además los Módulos de membranas (MM)
(II-4) [Figura 2] a ensayar, son módulos de
cualquier geometría deseada (Plano, tubular, arrollamiento en
espiral, fibra hueca, capilares, o cualquier otro diseño
futuro), correspondientes a los rangos de trabajo que se desean
ensayar [Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración
(NF) y Osmosis Inversa (OI/RO)]. Dichos módulos se pueden
interconexionar en forma paralelo, serie o mixtos de acuerdo con
las necesidades de operación.
La planta piloto dispone de un Circuito de
permeado (CP) (II-5) [Figura 2], que conduce
el permeado al tanque de alimentación cuando se opera en modo
reflujo total, o bien evacuarlo al exterior cuando se
trabaja en modo concentración batch. Dicho circuito está
construido con tubería flexible de material plástico y en el están
instalados los medidores de caudal (PFI), con los rangos
adecuados, para medir el caudal correspondiente al tipo de módulo
de membranas ensayado (MF, UF, NF y OI/RO). Tiene además un Circuito
de recirculación de la alimentación (CRA)
(II-6) [Figura 2], que permite desviar parte del
caudal de la alimentación antes de su entrada en los módulos de
membranas, al tanque de alimentación. De esta forma se puede
regular a voluntad del operador, el caudal de entrada a los
módulos, en función de las necesidades requeridas en cada tipo de
ensayo. En dicho circuito, también está instalados un medidor de
caudal para conocer en todo momento el caudal desviado
(RFI). La planta piloto también incorpora un Circuito de
refrigeración (CR) (II-7) [Figura 2], para
controlar la temperatura a través del intercambiador de calor.
También esta dotada de un Circuito de limpieza y evacuado de la
instalación (CLE) (II-8) [Figura 2], para
realizar la limpieza del tanque y toda la instalación después de los
correspondientes ensayos de las membranas. Dicho circuito tiene una
salida única a través de una tubería de material inerte, al desagüe
del laboratorio (evacuado) (E).
La planta piloto dispone de un Sistema de medida
de Variables de Proceso (III-1) [Figuras 1 y
2]. La Planta Piloto objeto de la invención, está dotada de todos
los elementos de medida y control de las variables de operación
necesarias para realizar los ensayos de las membranas. Dichas
variables se refieren a los parámetros: Presión (P), Temperatura
(T), Caudal (F), pH, concentración etc., tanto en la corriente de
alimentación (CA), corriente de concentrado (CC), corriente de
recirculación (CRA), circuito de refrigeración (CR), circuito de
limpieza y evacuado de la instalación (CLE) o el circuito de
permeado (CP).
Todas las tuberías que llevan materia al tanque
de alimentación, confluyen en una única conducción, que es la que
finalmente se conecta a dicho tanque. Además todas las corrientes
de evacuado de la instalación al desagüe, también confluyen en una
única tubería de salida.
La instalación objeto de Invención, está
diseñada de tal forma que no es preciso realizar ningún cambio
estructural en la planta de ensayos, al cambiar el rango de trabajo
de las membranas a ensayar (MF, UF, NF y OI/RO), ó sustituir los
módulos de un fabricante por otro. Únicamente se realizan
cambios en los circuitos de circulación de las corrientes de
fluidos, cerrando o abriendo las válvulas correspondientes.
Claims (1)
1. Planta piloto universal móvil de ensayo de
membranas mediante gradiente de presión para Microfiltración (MF),
Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y Osmosis Inversa (OI/RO)
para ensayar módulos independientemente de su geometría que consta
de los siguientes elementos:
\bullet Un carro móvil-I
(Figura 1) que consta de un tanque de alimentación (TA) y un
sistema autónomo de bombeo que impulsa el caudal necesario por todos
los circuitos. El sistema autónomo de bombeo está dotado de una
bomba impulsora de baja presión, que actúa de bomba auxiliar (BA),
conectada a un sistema anticavitación (SA), que alimenta un Grupo
Motor-Bomba Principal (GMBP) de alta presión
(presión hasta 100 bar). El grupo Motor-Bomba de
alta presión, está conectado de forma directa, sin correas ni
intercambio de poleas y está dotado de un variador de velocidad
(MBCV). Todo el sistema es comandado por un cuadro eléctrico -
electrónico.
El carro móvil-I se
interconexiona con al carro móvil-II, a través de
una tubería flexible de material inerte, recubierta de malla de
acero de gran resistencia, que soporta presiones de hasta 150 bares
y está dotado en sus extremos de una conexión
macho-hembra para la unión.
\bullet Un carro móvil-II
(Figura 2) en el que están situados los diferentes circuitos de las
corrientes de proceso. Este carro II consta del circuito de alta
presión, formado por tuberías de acero inoxidable y conducciones
flexibles del mismo material, que soportan presiones de hasta 150
bares, integrado por el circuito de alimentación (CA) a los módulos
de membranas objeto de ensayo y el circuito de concentrado (CC) que
sale de dichos módulos.
El circuito de baja presión, esta formado de
tuberías de material plástico de baja presión que soportan hasta 10
bares. Está integrado por el circuito de permeado (CP) que sale de
los módulos, el circuito de recirculación de la alimentación (CRA)
que vuelve al tanque de alimentación y el circuito de refrigeración
(CR) conectado al intercambiador de calor (IC), que controla la
temperatura en todo el sistema. En dicho carro se ubican los Módulos
de membranas (MM) a ensayar, conectados al circuito de alta
presión. El Carro-II incorpora los elementos de
medida de las variables de proceso: presión, caudal, temperatura y
pH.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200501421A ES2296446B1 (es) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Planta piloto universal movil de ensayo de membranas mediante gradiente de presion para microfiltracion (mf); ultrafiltracion (uf); nanofiltracion (nf) y osmosis inversa (oi/ro). |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200501421A ES2296446B1 (es) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Planta piloto universal movil de ensayo de membranas mediante gradiente de presion para microfiltracion (mf); ultrafiltracion (uf); nanofiltracion (nf) y osmosis inversa (oi/ro). |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2296446A1 true ES2296446A1 (es) | 2008-04-16 |
| ES2296446B1 ES2296446B1 (es) | 2008-12-16 |
Family
ID=39247862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200501421A Active ES2296446B1 (es) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Planta piloto universal movil de ensayo de membranas mediante gradiente de presion para microfiltracion (mf); ultrafiltracion (uf); nanofiltracion (nf) y osmosis inversa (oi/ro). |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2296446B1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0521369A1 (en) * | 1991-07-03 | 1993-01-07 | Stanadyne Automotive Corp. | Engine coolant recycling apparatus and process |
| NL1020491C2 (nl) * | 2002-04-26 | 2003-10-28 | Norit Membraan Tech Bv | Membraan integriteitstest. |
| JP2005087948A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 膜ろ過装置の膜損傷検知方法およびそのための装置 |
-
2005
- 2005-06-07 ES ES200501421A patent/ES2296446B1/es active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0521369A1 (en) * | 1991-07-03 | 1993-01-07 | Stanadyne Automotive Corp. | Engine coolant recycling apparatus and process |
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| JP2005087948A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 膜ろ過装置の膜損傷検知方法およびそのための装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2296446B1 (es) | 2008-12-16 |
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