ES2301454A1 - Metodo para recuperacion y reaprovechamiento de energia a partir de un sistema de recogida de residuos por succion y sistema para llevar a cabo dicho metodo. - Google Patents

Metodo para recuperacion y reaprovechamiento de energia a partir de un sistema de recogida de residuos por succion y sistema para llevar a cabo dicho metodo. Download PDF

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Abstract

Método para recuperación y reaprovechamiento de energía a partir de un sistema de recogida de residuos por succión y sistema para llevar a cabo dicho método.
En el sistema (1) los residuos depositados (R) se transportan mediante vacío parcial en conductos de transporte (2) que llevan desde puntos de recogida (3, 3', 3'') distantes hasta una estación de recogida central (4) que incluye una fuente de vacío de sistema (5) consistente en al menos una máquina generadora de vacío (6), se ejecutan etapas de: extraer energía térmica a partir de una corriente de aire de aspiración (CAE) de máquina generadora de vacío antes de descargar dicha corriente de aire a la atmósfera; transferir la energía térmica extraída a un medio fluido (MF); utilizar dicho medio fluido calentado para refrigerar un área especificada (AE) de la estación de recogida (4).

Description

Método para recuperación y reaprovechamiento de energía a partir de un sistema de recogida de residuos por succión y sistema para llevar a cabo dicho método.
Ámbito técnico
La presente invención se refiere en general al tratamiento de residuos y más particularmente relacionados con sistemas de recogida de residuos en los que una presión de vacío se emplea para succionar residuos desde puntos de depósito de residuos hasta una estación de recogida de residuos central.
Técnica anterior
Sistemas de recogida de residuos operados por vacío de tipo estático bastante comúnmente utilizados para recogida principalmente de residuos domésticos o de oficinas en áreas residenciales o de negocios, incluso también para recogida de residuos hospitalarios, etc. En tales sistemas, los residuos depositados se succionan de manera secuencial desde diferentes puntos de recogida o depósitos distantes hasta una estación de recogida central. Los puntos de recogida están espaciados separadamente por distancias considerables y están conectados a la estación de recogida mediante un sistema de conductos. Debido a las considerables distancias de transporte, al menos para residuos procedentes de los puntos de recogida más distantes, se requiere un vacío comparativamente potente para asegurar una conducción de los residuos depositados sin atascos desde los respectivos puntos de recogida hasta la estación de recogida.
El vacío intenso se genera por medio de numerosas máquinas generadoras de vacío, cuyo número y potencia varía con las dimensiones así como con la complejidad del sistema de recogida de residuos y las distancias desde los puntos de recogida a la estación central. El consumo de energía de estas máquinas generadoras de vacío es elevado y afecta negativamente a la eficacia de coste de todo el sistema de recogida de residuos.
A lo largo de los años se han realizado intentos para disminuir el consumo de energía de las máquinas generadoras de vacío que son, con mucho, los mayores consumidores de energía de todos los sistemas. Una aproximación ha sido reducir los periodos activos de las máquinas generadoras de vacío. Sin embargo con volúmenes de residuos producidos en aumento constante y con la tendencia hacia sistemas de recogida de residuos para dar servicio a amplias áreas residenciales, de oficinas u otras, la capacidad de las máquinas generadoras de vacío más bien tiende en cambio a aumentar. En teoría, las soluciones alternativas serían reducir el volumen del sistema utilizando menores diámetros para el sistema de conductos de transporte o reducir la presión de aspiración generada. En la práctica, tales soluciones son inaceptables ya que las mismas aumentan de manera drástica la sensibilidad del sistema a la formación de tapones y atascos en el sistema de conductos.
A través del documento EP 0022435 que define la técnica anterior más próxima se conoce una instalación que incluye numerosas máquinas para trabajos de madera, siendo aspirados los residuos generados por dichas máquinas a través de conductos de derivación hasta un punto de recogida central que comprende un contenedor, siendo generado el aire de transporte de los residuos de sistema por medio de uno o más sopladores que producen una depresión o vacío y donde este aire de transporte es depurado y usado como aire de retorno o descargado a una salida de aire a través de un intercambiador de calor.
Aquí no se indica ni se sugiere cómo puede ser aprovechada la energía recuperada a través del intercambiador de calor.
Sumario de la invención
Un objeto general de la presente invención es proporcionar mejoras para sistemas de recogida de residuos que funcionan por vacío para reducir la cantidad de energía desperdiciada en los sistemas.
En particular constituye un objeto de la invención proponer un método de recuperación y reaprovechamiento de energía consumida por las máquinas generadoras de vacío de un sistema de recogida de residuos a vacío.
En particular es un objeto adicional de la invención proporcionar un sistema recuperador y de reaprovechamiento de energía apto para llevar a cabo el método de la invención.
Estos y otros objetos se alcanzan a través de la invención como se define en las reivindicaciones que se acompañan.
La invención se refiere en general a sistemas de recogida de residuos del tipo en los que los residuos depositados se transportan mediante vacío parcial en conductos de transporte tendidos desde puntos de recogida distantes hasta una estación de recogida central. La estación comprende una fuente vacío de sistema consistente en, al menos una máquina generadora de vacío. En este sistema, se logra una considerable reducción de la energía desperdiciada en el sistema, mediante la extracción de energía térmica a partir de un flujo de aire de escape de la máquina generadora de vacío y utilizando la energía térmica así extraída con fines de refrigeración de un área especificada del sistema, aumentando con ello el coste-eficacia así como de protección medioambiental del sistema.
En una realización de la invención la energía térmica extraída se devuelve con fines de refrigeración al área específica en la que se encuentra/n la/s máquina/s de generación de vacío, proporcionando con ello un reaprovechamiento muy efectivo de la energía consumida, de otra forma desperdiciada, en el área especificada. En particular, la energía térmica extraída se suministra directa o indirectamente a un equipo de refrigeración instalado en la sala donde se encuentran instaladas las máquinas de generación de vacío de la estación central de recogida de residuos.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, esto se puede aplicar a sistemas de recogida de residuos en los que se proporciona una unidad de filtro de carbón activado tipo de eliminación de olores del flujo de aire de escape. De acuerdo con este aspecto, la energía térmica es extraída aguas arriba de la unidad de filtro de carbón activado, aumentando con ello la eficacia así como la vida útil de la unidad de filtro merced a la disminución de la temperatura del aire.
Desarrollos adicionales preferidos de la idea inventiva básica así como realizaciones de ellas se especifican en las reivindicaciones dependientes.
Las ventajas ofrecidas por la presente invención, junto con lo anteriormente descrito, serán fácilmente apreciadas a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada de realizaciones de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La invención, junto con objetos adicionales y ventajas de los mismos, serán mejor entendidos con referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1, es una representación esquemática de un sistema de recogida de residuos genérico para gestión de residuos generados en un área residencial especificada.
La figura 2 es una representación esquemática, parcialmente seccionada, y con mayor detalle, de partes del sistema de recogida de la figura 1.
La figura 3, es una representación esquemática de una realización de un sistema de recuperación de energía térmica conforme a la invención.
La figura 4, es una representación esquemática de una forma de realización de la instalación para reaprovechamiento de energía térmica recuperada por el sistema de recuperación de calor de la figura 3.
La figura 5 es una vista seccionada parcialmente esquematizada de una realización de un filtro y contenedor intercambiador de calor combinados para utilización en un sistema de recuperación de energía térmica de la invención.
Descripción detallada
A continuación se explicará la invención haciendo referencia a los ejemplos de realización de un sistema de recuperación y reaprovechamiento de energía térmica acorde con la invención que se muestra en las figuras adjuntas. El ejemplo de realización de la invención se muestra en las figuras 3 a 5, y se refiere a una aplicación de la solución aportada por la invención a un sistema estático 1 para recogida de residuos por aspiración, como se describe parcial y esquemáticamente en las figuras 1 y 2. No obstante, debe precisarse que las figuras tienen por objeto describir las realizaciones preferidas de la invención y no pretenden limitar la invención a los detalles de las mismas.
Las figuras 1 y 2 muestran un ejemplo de un sistema estático 1 para la recogida de residuos por aspiración, de tipo convencional, que presta servicio a un área residencial específica AE. Los residuos se depositan en puntos de recogida de residuos 3, 3' o 3'' (véase la figura 2) situados en el interior o en el exterior de los edificios B1 a B3 del área AE. Para obtener más información relativa a los distintos tipos de puntos de depósito o recogida de residuos, debe hacerse referencia, por ejemplo, a la patente europea 1401742 B1. Los residuos depositados se vacían de forma secuencial de los puntos de recogida 3, 3' o 3'' a través de un sistema de conductos de transporte tendido bajo el nivel del suelo S. Específicamente, los residuos recogidos son transportados por succión desde los puntos de recogida 3, 3', 3'' hasta un contenedor de residuos 19 situado en una instalación central de recogida de residuos 4 mediante el fuerte vacío generado por una fuente de vacío 5 situada en dicha instalación 4. La fuente de vacío 5 contiene diversas máquinas generadoras de vacío 6 que, en las realizaciones mostradas, consisten aspiradores conectados en serie y que son accionados por motores eléctricos (no mostrados específicamente). No obstante, debe observarse que la invención no se limita a la utilización de aspiradores como máquinas generadoras de vacío 6. En otras aplicaciones de recogida de residuos en las que puede utilizarse satisfactoriamente la invención, las máquinas de generación de vacío pueden ser también turbinas o bombas. El número de máquinas de generación de vacío utilizadas se encuentra en función de las dimensiones y de la complejidad del sistema 1, así como de los volúmenes de residuos previstos y de la composición de dichos residuos.
Como ya se ha mencionado en la introducción, el proceso de generación del potente nivel de vacío necesario para permitir el transporte seguro de los residuos recogidos en los puntos de recogida 3, 3', 3'' hasta la instalación 4 consume una gran cantidad de energía. Por una parte, se producen pérdidas de energía en los motores que impulsan las máquinas de generación de vacío. En aplicaciones que utilizan aspiradores, la eficacia energética de los motores se sitúa en un nivel cercano al 80%. No obstante, se ha reconocido que además de estas pérdidas de energía, una parte considerable de la energía suministrada a las máquinas de generación de vacío se transforma en calor. Para ser más precisos, la presión sub-atmosférica y el caudal de aire generados por las máquinas de generación de vacío se transforman en gran medida en calor como consecuencia del aumento de presión a través de las máquinas. De hecho, en aplicaciones prácticas, se transforma en calor aproximadamente un 70% de la energía total suministrada a las máquinas de generación de vacío. Por lo tanto, este calor o energía térmica se desperdicia, ya que tiene que descargarse a la atmósfera con la corriente de aire de escape. La energía desperdiciada de esta forma deteriora significativamente la rentabilidad global del sistema y es también un factor que ha de tenerse en cuenta a la hora de evaluar el impacto medioambiental generado por el sistema.
En los sistemas de recogida de residuos 1 con mayores dimensiones y una carga más elevada, pueden operar varias máquinas 6 de generación de vacío de gran potencia, en un número de tres o más, entre 5 y 10 horas al día, para poder vaciar con seguridad la totalidad de los residuos R depositados en los distintos puntos separados de recogida 3, 3', 3''. Los experimentos y cálculos realizados han revelado que en un sistema de recogida de residuos que utilice tres aspiradores 6 para generar la presión de vacío y el caudal de aire necesarios, puede descargarse a la atmósfera a través del aire de escape del aspirador una cantidad de energía térmica del orden de 220 kW, que de este modo se
desperdicia.
Se ha comprobado que puede conseguirse una mejora esencial de la rentabilidad del sistema general 1 de recogida de residuos, así como otras ventajas medioambientales de índole local y general, mediante la recuperación del calor del aire de escape procedente de las máquinas de generación de vacío 6 con anterioridad a su descarga a la atmósfera y mediante el reaprovechamiento de dicha energía calorífica o térmica con fines de refrigeración.
A continuación se describirá en mayor detalle una realización de un sistema de recuperación y reaprovechamiento de energía de acuerdo con lo sugerido en la invención, haciendo referencia a las figuras 3 y 4. El sistema de recuperación y reaprovechamiento de energía se encuentra integrado en un sistema de recogida de residuos 1 del tipo general descrito anteriormente. Al vaciar los residuos R depositados en un punto de recogida independiente 3, 3', 3'' o en todo un ramal del sistema 1, los aspiradores 6 (los tres aspiradores del sistema 1 del ejemplo) de la fuente de vacío de sistema 5 se activan para generar la presión de vacío necesaria. A continuación, la correspondiente válvula de entrada de aire VA (véase la figura 1) y en el caso correspondiente, la respectiva válvula de ramal (no mostrada) se abren para generar un caudal de aire de vacío CAV a través del sistema de conductos 2. A su vez, este vacío parcial crea un flujo de residuos FR desde la respectiva parte del sistema 1 hacia la instalación de recogida 4.
El caudal de aire de vacío CAV y el flujo de residuos FR se introducen en el contenedor de residuos 19, donde los residuos R se separan del caudal de aire CAV y se recogen. El caudal de aire separado CAV se introduce en los aspiradores 6 y es calentado por sus componentes, que han adquirido un calor considerable debido a su trabajo de generación de vacío. Esta corriente de aire de escape CAE calentado procedente de los aspiradores es conducida desde los aspiradores 6, a través de un sistema 10 de conductos de aire de escape de los aspiradores, y en la mayor parte de los casos, a través de un silenciador 12, y se descarga a la atmósfera a través de una salida de aire de escape 11 de los aspiradores.
En una realización del sistema de recuperación y reaprovechamiento de energía térmica de la invención, en el sistema 10 de conductos de aire de escape de los aspiradores se instala un intercambiador de calor 7, a fin de recuperar una gran parte del calor contenido en la corriente de aire de escape de aspirador CAE. El intercambiador de calor contiene un medio fluido MF al cual se transfiere el calor de la corriente de aire de escape de aspirador CAE y que se encuentra conectado directa o indirectamente a sistema de refrigeración SR del área especificada AE, a fin de recuperar y reaprovechar el calor que de otro modo se desperdiciaría, haciéndolo regresar al área especificada con fines de refrigeración.
En particular, como se muestra por la figura 4, el intercambiador de calor 7 puede ser un intercambiador aire-agua, sirviendo la energía térmica recuperada de la corriente de aire de escape CAE caliente, para calentar el agua de un circuito cerrado CC de una máquina de evaporación ME que forman el sistema de refrigeración SR.
En esta realización de la invención, el calor recuperado se reutiliza en la zona específica AE en la cual se encuentran las máquinas de generación de vacío 6. Dicho de otro modo, esta realización de la invención sugiere que el reaprovechamiento del calor recuperado del aire de escape de aspirador en dirección de retorno a la zona especificada AE, se utiliza con fines de refrigeración. Los beneficios generales para el medio ambiente consisten en la reducción del consumo de energía térmica en el área especificada.
En la mayoría de los sistemas de recogida de residuos 1, las instalaciones de recogida de residuos 4 incluyen una unidad de filtro para la eliminación de olores 8, tales como los filtros 8A, 8B mostrados en la figura 5, para el filtrado de la corriente de aire de escape de aspirador CAE procedente de la fuente de vacío de sistema 5 antes de descargar dicha corriente de aire a la atmósfera. Dichos filtros de eliminación de olores suelen ser necesarios por razones de índole sanitaria. Se ha comprobado que en dichos sistemas que utilizan unidades de filtros para la eliminación de olores y que cuentan con filtros de carbón activado, el sistema recuperación de calor sugerido aportará ventajas adicionales cuando el intercambiador de calor 7 se dispone en la corriente de aire de escape de aspirador CAE aguas arriba de la unidad de filtro de carbón activado 8. El resultante descenso de la temperatura del aire que accede a la unidad de filtro 8 no sólo mejorará el efecto de eliminación de olores de la unidad de filtro 8, sino que también ampliará su vida útil. Este último factor no debe desdeñarse, dado que reducirá los gastos, normalmente muy elevados, que representa el cambio del carbón activado del filtro.
Preferiblemente, el filtro también contiene un filtro de polvo y partículas 9 situado en la corriente de aire de escape CAE aguas arriba del intercambiador de calor 7 que impide la contaminación de las superficies del intercambiador de calor, manteniendo de este modo unas características adecuadas de transferencia de calor, incluso tras una utilización prolongada.
De acuerdo con la invención, el método de recuperación y reaprovechamiento de energía térmica sugerido como ejemplo incluye las etapas de extracción de la energía térmica desperdiciada de la corriente de aire de escape de aspirador CAE, y la posterior transferencia de la energía térmica extraída a un medio fluido MF y el reaprovechamiento de dicho medio fluido calentado directa o indirectamente con fines de refrigeración en el área especificada AE.
Como se ha mencionado anteriormente, el método de recuperación y reaprovechamiento de energía térmica acorde con la invención puede aplicarse ventajosamente en un sistema de recogida de residuos 1, en el que la corriente de aire de escape CAE procedente de la fuente de vacío de sistema 5 de la instalación de recogida de residuos 4 se filtra mediante una unidad de filtro de eliminación de olores a base de carbón activado 8 antes descargar dicha corriente a la atmósfera. Las ventajas adicionales de la invención descritas anteriormente se consiguen mediante la extracción de la energía térmica procedente de la corriente de aire de escape de aspirador CAE aguas arriba de dicha unidad de filtro 8.
Si la corriente de aire de escape de aspirador CAE se conduce desde el aspirador o aspiradores 6 a través de un intercambiador de calor 7 antes de descargar dicha corriente de aire CAE a la atmósfera, se conseguirá de este modo la recuperación de energía deseada.
Aunque la utilización del medio fluido MF para reutilizar la energía térmica con un sistema de refrigeración para dicha área específica SA no reducirá el consumo de energía real del sistema de recuperación de residuos 1, la recuperación del calor y su reaprovechamiento en dicha área será de este modo un factor muy significativo, no sólo en términos de rentabilidad del sistema de recogida de residuos, 1, sino también en lo que respecta a toda el área, desde un punto de vista medioambiental.
La figura 5 muestra un ejemplo de realización de un contenedor 20 que combina un filtro y un intercambiador de calor adecuado para su utilización con el sistema de recuperación y reaprovechamiento acorde con la invención. En un extremo, el contenedor 20 cuenta con una entrada 17 a la cual se encuentra conectado el sistema de conductos de aire de escape de aspirador 10 para conducir la corriente de gases de escape CAE en primer lugar a través de una unidad de filtrado de polvo y partículas 9, que en esta realización incluye dos filtros conectados en serie 9A, 9B. Aguas abajo de la unidad de filtrado 9 se encuentra un intercambiador de calor 7 que recibe la corriente de aire de escape CAE, limpia y caliente, para extraer el calor de la misma. Tras el intercambiador de calor se instala una unidad de filtro de eliminación de olores 8 que contiene dos filtros de carbón activado 8A y 8B conectados en serie, que serán alimentados con la corriente de aire de escape CAE, que estará ahora notablemente más fría, mejorando de este modo significativamente el efecto de los filtros de carbón. A continuación, la corriente de aire de escape CAE, que ahora estará prácticamente exenta de olores, abandonará el contenedor 20 a través de una salida 18, y se descargará a través de la salida de aire de escape del aspirador 11.
La invención se ha descrito en relación con lo que actualmente se consideran sus realizaciones preferidas y más prácticas, pero debe entenderse que la invención no se limita a las realizaciones descritas. Por tanto, la invención pretende abarcar diversas modificaciones y configuraciones equivalentes incluidas dentro del espíritu y el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. Método para recuperación y aprovechamiento de energía a partir de un sistema de recogida de residuos (1) en el cual los residuos depositados (R) se transportan mediante vacío parcial en conductos de transporte (2) que llevan desde puntos de recogida (3, 3', 3'') distantes hasta una estación de recogida central (4) que incluye una fuente de vacío de sistema (5) consistente en al menos una máquina generadora de vacío (6), que incluye las etapas siguientes:
- la extracción de energía térmica a partir de una corriente de aire de aspiración (CAE) de máquina generadora de vacío antes de descargar dicha corriente de aire a la atmósfera;
- la transferencia de la energía térmica extraída a un medio fluido (MF); y
- la utilización de dicho medio fluido calentado para servicios de refrigeración,
caracterizado dicho método por una etapa adicional de
- utilización de dicho medio fluido calentado para refrigerar un área especificada (AE) de la estación de recogida (4).
2. Método conforme a la reivindicación 1 caracterizado porque la energía térmica recuperada de la corriente de aire de aspiración (CAE) a través del medio fluido se utiliza para refrigerar la zona especifica (AE) en la que se encuentran instaladas las máquinas de generación de vacío (6) de la fuente de vacío de sistema (5).
3. Método según las reivindicaciones 1 o 2, para utilizar en un sistema de recogida de residuos (1) la corriente de aire de aspiración (CAE) de la fuente de vacío de sistema (5) de la estación de recogida de residuos (4) se filtra mediante una unidad de filtro de carbón activado de tipo de eliminación de olores (8) antes de descargar dicha corriente de aire a la atmósfera, caracterizado por la extracción de energía térmica a partir la corriente de aire de aspiración (CAE) de máquina generadora de vacío aguas arriba de la unidad de filtro (8).
4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por utilizar dicho medio fluido calentado (MF) para suministrar indirectamente calor a un sistema de refrigeración (SR) de dicha área especificada (SA).
5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por utilizar dicho medio fluido calentado (MF) para suministrar directamente calor a un sistema de refrigeración (SR) de dicha área especificada (SA).
6. Sistema para llevar a cabo el método conforme a las reivindicaciones precedentes para recuperación y aprovechamiento de energía a partir de un sistema de recogida de residuos (1) en el cual los residuos depositados (R) se transportan mediante vacío parcial en conductos de transporte (2) que llevan desde puntos de recogida (3, 3', 3'') distantes hasta una estación de recogida central (4) que incluye una fuente de vacío de sistema (5) consistente en al menos una máquina generadora de vacío (6), estando dispuesto en un sistema de conductos de aire de aspiración (10) un intercambiador de calor (7) que contiene un medio fluido (MF) que se calienta mediante una corriente de aire de aspiración (CAE) de máquina generadora de vacío caracterizado porque adicionalmente está previsto un sistema de refrigeración conectado al medio fluido calentado por dicha corriente de aire de aspiración, para transferirle energía térmica, dispuesto en un área especificada (AE) en la que se encuentran instaladas las máquinas de generación de vacío (6) de la fuente de vacío de sistema (5).
7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque el intercambiador de calor (7) es un intercambiador aire-agua, estando constituido el sistema de refrigeración (SR) por una máquina de evaporación (ME) con un circuito cerrado de agua (CC) calentado con la energía térmica recuperada por dicho intercambiador de calor.
8. Sistema según las anteriores reivindicaciones cuya estación central de recogida de residuos (4) incluye una unidad de filtro removible (8) tipo para eliminación de olor de carbón activado para filtrar la corriente de aire de escape (CAE) de la máquina generadora de vacío antes de evacuar dicha corriente de aire a la atmósfera, caracterizado porque el intercambiador de calor (7) está dispuesto en la corriente de aire de escape (CAE) aguas arriba de la unidad de filtro removible (8) para eliminación de olor.
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