ES2302003T3 - Dispositivo para el tratamiento uv de fluidos circulantes. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el tratamiento UV de fluidos que circulan en un canal de circulación (2), con una pluralidad de radiadores UV cilíndricos de baja presión de mercurio (3-8), que están dispuestos en el canal de circulación (2) por grupos y paralelos entre sí con sus ejes longitudinales, de tal manera que un grupo (3-8) comprende varios radiadores dispuestos en un plano, con medos sensores para la supervisión del estado de funcionamiento de los radiadores, así como con al menos una unidad conectada con los medios sensores para el control, regulación y/o supervisión de los radiadores, caracterizado porque los medios sensores comprenden al menos una disposición de sensores (15) extendidos alargados con un sensor UV (19) separado para cada radiador del grupo, que está dispuesta en paralelo a uno de los grupos (3-8) y a distancia del grupo (3-8), en el que la disposición de sensores (15) se extiende transversalmente a los ejes longitudinales de los radiadores del grupo adyacente.

Description

Dispositivo para el tratamiento UV de fluidos circulantes.

La presente invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento UV de medios circulantes, especialmente a un dispositivo para la desinfección UV de agua potable o aguas residuales con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Se conocen en la práctica dispositivos del tipo indicado al principio, por ejemplo a partir de las publicaciones US5.368.826, US5.660.719, EP0687201 y WO00/40511.

Los antecedentes técnicos generales de la presente invención se refieren a instalaciones de desinfección UV. En primer lugar, se distingue entre instalaciones de desinfección UV con radiadores de presión media, que no son objeto de la presente invención, e instalaciones con radiadores UV de baja presión de mercurio, como se indica en el preámbulo de la reivindicación 1. Las instalaciones con radiadores de presión media, como se describen, por ejemplo, en el documento WO 01/92839 A2 presentan habitualmente pocas unidades de radiadores, que se caracteriza por una alta potencia UV con un consumo de potencia eléctrica correspondientemente alto. Puesto que aquí se trata de pocos radiadores, es posible sin más una supervisión separada de cada radiador. El gasto para esta supervisión es reducido en los radiadores de presión media en comparación con el restante gasto financiero y de aparatos.

En instalaciones con radiadores de baja presión se emplea un número considerablemente mayor de radiadores, que presentan, en concreto, en cada caso una potencia de radiación UV más reducida, que requieren, en cambio, por una parte, un gasto de aparatos más reducido y que presentan, por otra parte, un rendimiento considerablemente mejorado y, por lo tanto, unos costes de funcionamiento más reducidos. Tales instalaciones comprenden, por lo tanto, en parte, varios cientos de radiadores, que están dispuestos, por decirlo así, como serie en uno o varios canales de circulación. Estos radiadores se emplean y se ponen en funcionamiento habitualmente en común en el nuevo estado. La duración de vida útil de tales radiadores es aproximadamente 8.000 a 9.000 horas de servicio, es decir, aproximadamente un año. Después de este tiempo, se reduce la potencia de radiación hasta el punto de que deben sustituirse los radiadores. La potencia de radiación cedida se supervisa por sensores UV, que o bien supervisa toda la serie o módulos individuales o grupos seleccionados de la serie, tal como en las publicaciones US5.368.826, EP0687201 y WO00/40511 mencionadas anteriormente. La supervisión individual de todos los radiadores no está prevista en estas publicaciones. En la práctica, se parte de que todos los radiadores envejecen de una manera uniforme.

En el documento US5.660.719 se ha propuesto un principio para la supervisión de radiadores individuales. En este dispositivo, se asocia a cada lámpara una bobina, que recibe la radiación electromagnética del radiador que se encuentra en funcionamiento desde la alimentación de la tensión y que es evaluada entonces de forma separada. La intensidad de la radiación recibida propiamente dicha se mide también en esta publicación a través de un sensor UV individual para varios radiadores, de manera que la señal de la intensidad solamente existe, en general, para la serie, pero existen informaciones sobre la tensión de funcionamiento para cada lámpara individual.

Sin embargo, la supervisión de la potencia de radiación individual de cada radiador individual solamente es posible de forma indirecta, puesto que a partir de la curva de la tensión de alimentación no se puede deducir de una manera clara la radiación UV cedida. Así, por ejemplo, es concebible que en el caso de un radiador totalmente intacto eléctricamente o en cuanto al relleno de gas, el tubo del radiador o el tubo envolvente que rodea al radiador presente solamente una transparencia UV limitada y, por lo tanto, la radiación UV disponible es menor que se supone de acuerdo con los parámetros eléctricos.

Por lo tanto, el problema de la presente invención es crear un dispositivo para el tratamiento UV de medios en circulación, en el que se supervisan individualmente muchos radiadores de baja presión de mercurio en lo que se refiere a su potencia de radiación, pero el gasto de mantenimiento debe mantenerse reducido.

Este problema se soluciona por un dispositivo con las características de la reivindicación 1.

En primer lugar, deben definirse los conceptos utilizados para la delimitación con respecto al estado de la técnica. A continuación se entiende por el concepto de medios sensores la totalidad de los sensores con todos los elementos de transmisión utilizados, que están previstos desde la detección de la radiación UV hasta la transmisión de una señal eléctrica (dado el caso digital) a una unidad de control, de regulación o de supervisión. Por el concepto de disposición de sensores se entiende una disposición de varios sensores, que están agrupados en una unidad de construcción común y que se pueden asociar a un grupo determinado de radiadores. Un sensor es, en el contexto de la presente invención, un detector de semiconductores para radiación UV, es decir, por ejemplo un diodo de carburo de silicio (SiC). Un grupo de radiadores debe entenderse como una disposición de varios radiadores UV de baja presión de mercurio en forma de barra, que se encuentran esencialmente paralelos entre sí y en un plano. Este grupo puede estar conectado entre sí de una manera preferida eléctrica y/o mecánicamente, de manera que varios grupos forman una serie.

El problema ya mencionado se soluciona por un dispositivo con las características de la reivindicación 1, porque los medios sensores comprenden al menos una disposición de sensores extendida alargada, que está dispuesta en paralelo a uno de los grupos de radiadores de la serie y a distancia del grupo, y está previsto un sensor-UV separado para cada radiador del grupo. Así, por ejemplo, con el montaje de una disposición de sensores en el dispositivo se puede supervisar un grupo completo de radiadores de forma individual. De una manera ventajosa, la disposición de sensores está dispuesta en un tubo de cuarzo, que es una tecnología probada en lo que se refiere a la transparencia UV y a la estabilidad mecánica así como a la estanqueidad al agua. Los radiadores propiamente dichos están dispuestos, en un dispositivo de acuerdo con la invención, de una manera preferida transversalmente a la dirección de la circulación en el canal de circulación. En estas disposiciones se asegura una buena turbulenta del fluido en circulación, formándose una resistencia a la circulación mayor que en los radiadores dispuestos a lo largo de la circulación. Con respecto a las propiedades de la circulación, el montaje de las disposiciones de sensores no representa ninguna modificación esencial. Las disposiciones de sensores se pueden disponer también transversalmente a la dirección de la circulación en el canal de circulación, de manera que las conexiones eléctricas y los soportes de fijación pueden estar dispuestos lateralmente en el canal de circulación.

De una manera preferida, la disposición respectiva de sensores presenta una placa de soporte, que lleva los sensores UV. La placa de soporte puede ser al mismo tiempo una placa de circuitos impresos. El gasto de construcción y la influencia sobre las relaciones de la circulación en el dispositivo se reducen cuando la disposición de sensores está dispuesta entre dos grupos de radiadores y la placa de soporte de la disposición de sensores lleva sobre dos lados planos alejados entre sí, respectivamente, sensores UV, que están asociados en cada caso a un grupo. Así, por ejemplo, una disposición de sensores puede llevar sensores UV individuales para cada radiador de, en general, dos grupos de radiadores adyacentes. Entonces para dos grupos solamente es necesario el montaje de una disposición de sensores.

Cada sensor UV puede estar provisto de una manera ventajosa con un convertidor de corriente/tensión propio o, en general, con un amplificador y un módulo digital, en el que los sensores de una disposición de sensores se comunican a través de un bus de datos común con la unidad de control. La amplificación y conversión de la señal en una señal digital apta para bus reduce al mínimo la influencia considerable de la radiación electromagnética en la zona de radio frecuencia, que parte desde los radiadores UV utilizados.

Se posibilita, en general, una calibración ventajosa de los sensores, cuando fuera de los medios sensores está previsto un sensor de guía, que detecta la radiación UV cedida por los radiadores UV y con respecto al cual se pueden calibrar los sensores UV individuales. De esta manera, en la primera puesta en funcionamiento o después de una cierta duración de funcionamiento, se pueden calibrar todos los sensores a un valor 100% de la radiación UV detectada.

A continuación se describe un ejemplo de realización de la presente invención con la ayuda del dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra una serie de radiadores con una pluralidad de radiadores UV y con disposiciones de sensores asociadas.

La figura 2 muestra una disposición de sensores de acuerdo con la figura 1 en una representación ampliada.

La figura 3 muestra una disposición de sensores de acuerdo con la figura 2 en una sección transversal a lo largo de la línea III-III; así como

La figura 4 muestra una disposición de sensores en una sección transversal de acuerdo con la figura 3 con sensores UV alineados en dos lados.

En la figura 1 se representa de forma esquemática un dispositivo para la desinfección de medios en circulación. Una corriente de aguas residuales 1 se guía en un canal de circulación 2. En este canal de circulación está dispuesta una pluralidad de radiadores UV 3, 4, 5, 6, 7, 8. Los radiadores 3 a 8 son del tipo de construcción de un radiador de baja presión de mercurio. Están configurados esencialmente en forma de tubo y se extienden en la representación según la figura 1 perpendicularmente al plano del dibujo, es decir, transversalmente a la dirección de la circulación de las aguas residuales.

Una instalación de control y de regulación 10 dispuesta fuera del canal de circulación impulsa los radiadores UV 3 a 8 a través de las líneas de alimentación 11 con la tensión de alimentación, que está regulada de la manera conocida en sí.

Los radiadores están agrupados en este ejemplo de realización en grupos de cuatro radiadores, respectivamente, que se alimentan, en común, en cada caso a través de un mazo de cables y de esta manera están agrupados mecánicamente. Pero también puede estar previsto que cada radiador sea alimentado individualmente o que los grupos no estén formados en una columna vertical como en este ejemplo de realización, sino horizontalmente en líneas.

Junto a un grupo respectivo vertical de radiadores 3 a 8 está prevista una disposición de sensores 15 alimentada y evaluada a través de líneas de datos 12, 13. Un sensor de guía 14 detecta toda la radiación UV cedida de la serie de radiadores 3 a 8.

La disposición de sensores 15 se representa en detalle en la figura 2. Comprende un tubo envolvente exterior 16 así como una placa de soporte 18, sobre la que están dispuestos sensores UV 18. Cada sensor UV 18 tiene una zona 19 sensible a la luz UV, que está constituida de una manera conocida en sí de un cristal-SiC. Las líneas de conexión 20 conectan el sensor UV 19 con un módulo digital 21 conectado a continuación, que contiene un convertidor de corriente/tensión como también un microcontrolador.

El módulo 21 de cada sensor UV está conectado en dos líneas de bus 12, 13, a través de las cuales se lleva a cabo la alimentación de tensión y la comunicación con la unidad externa 10.

La figura 3 muestra una sección transversal a través de la disposición de sensores de la figuras 2 aproximadamente a lo largo de la línea III-III.

Se muestra claramente que el tubo envolvente 16 tiene una sección transversal redonda circular y en el interior del tubo envolvente 16 la placa de soporte 17 está configurada como un perfil hueco rectangular. Este perfil hueco lleva el sensor UV 18, de tal manera que la zona 19 sensible a la luz está vuelva hacia fuera, mientras que las líneas 20 y el módulo digital 21 así como las líneas de bus 12, 13 se extienden dentro de la placa de soporte 17.

La figura 4 muestra otro ejemplo de realización de una disposición de sensores en conexión con la presente invención. En este ejemplo de realización están dispuestos, en total, dos sensores UV 18 en la zona del plano de la sección transversal III-III. Los sensores UV están alineados de tal forma que sus dos zonas 19 sensibles a la luz están orientadas diametralmente opuestas. Las líneas 12, 13, 20 y el módulo digital 21 están dispuestos en cada caso para dos sensores UV 19 en el interior de la placa de soporte 17.

En la práctica, el dispositivo descrito hasta ahora funciona de la siguiente manera. El medio en circulación es, por ejemplo, el flujo de salida de una instalación de clarificación, es decir, agua residual ya clarificada mecánica y biológicamente, que contiene todavía microorganismos. Los microorganismos migran en la circulación de aguas residuales 1, que se extiende en el canal de circulación 2, en la dirección de la circulación, es decir, en la figura 1 desde la izquierda hacia la derecha. La corriente de agua pasa por los radiadores 3 dispuestos transversalmente a la dirección de la circulación y a continuación a través de los otros grupos de radiadores 4, 5, 6, 7 y 8, antes de entrar en la salida de la instalación de clarificación. Los radiadores 3 a 8 son impulsados desde el aparato de control 1 con tensión de funcionamiento de tal forma que ceden una radiación UV en la gama de longitudes de onda relevante para la desinfección de microorganismos (aproximadamente 254 nm). La intensidad se selecciona en este caso de tal forma que se inicia una desinfección segura después de pasar por la disposición de radiadores. En este caso, la instalación está diseñada de tal forma que todos los radiadores 3 a 8 están en servicio al mismo tiempo. En instalaciones con nivel de agua variable puede estar previsto desconectar la línea superior de los radiadores, cuando éstos están secos. Esta regulación se conoce a partir del estado de la técnica.

Los radiadores individuales están constituidos en este caso de tal forma que un elemento radiador está dispuesto en un tubo envolvente e irradia sobre toda la longitud de la columna de gas que emite luz UV en el canal de circulación 2. La estructura de los radiadores 3 a 8 se conoce de la misma manera a partir del estado de la técnica.

Visto en la dirección de la circulación, detrás de cada grupo de radiadores está dispuesta una disposición de sensores 15 de tal forma que las zonas 19 de los sensores IV 18, sensible a la luz UV, están alineadas sobre los radiadores adyacentes entre sí que están dispuestos aguas arriba de la corriente. Por lo tanto, el sensor 18 individual recibe luz desde su radiador inmediatamente adyacente y de esta manera puede detectar si y con qué potencia de radiación trabaja el radiador. Puesto que para cada radiador está previsto un sensor UV 19 individual, y puesto que todos los sensores 18 se comunican a través de un sistema de bus 12, 13 con el aparato de control 10, se encuentran en este aparato de control todas las informaciones que permiten una verificación de cada radiador individual con respecto al estado de funcionamiento y a la capacidad de potencia. En particular, se puede constatar también si los tubos envolvente que rodean el elemento radiador individual están posiblemente turbios.

Para la calibración de los elementos sensores 18 se detecta en el nuevo estado de los radiadores 3 a 8 la intensidad de la radiación con el sensor de guía 14 y se memoriza esta intensidad de la radiación como valor 100% para los sensores 18 individuales. Entonces se puede detectar una desviación de este valor teórico. En este caso, se puede distinguir exactamente si los radiadores envejecen en general y se reduce de esta manera la intensidad UV de una manera uniforme para todos los radiadores o si en un radiador individual varía la potencia de radiación cedida más fuertemente que en los otros radiadores. El último resultado mencionado es un criterio para una sustitución necesaria posiblemente precoz del radiador respectivo.

La alineación de las zonas 19 sensibles a la luz UV sobre los radiadores individuales garantiza también que la radiación dispersa de los restantes radiadores UV no cubre la señal a detecta de cada radiador individual. La porción de la intensidad del radiador inmediatamente adyacente en la señal total es en cualquier caso suficientemente grande. La porción exacta se puede calcular a través de una programación adecuada de la unidad de control 10, desconectando, por ejemplo, durante el funcionamiento en curso de todos los radiadores 3 a 8, un radiador individual y determinando la modificación de la intensidad UV o bien de la señal emitida por el sensor 18 para este radiador. Este proceso se puede repetir para todos los radiadores 3 a 8.

Se consigue una disposición simplificada cuando se emplea la disposición de sensores sensible en ambos lados de acuerdo con la figura 4. Entonces una disposición de sensores de este tipo puede supervisar dos grupos de radiadores al mismo tiempo. Entonces es posible, por ejemplo, con una disposición de sensores supervisar las series 3 y 4, con una segunda disposición de sensores es posible supervisar las series 5 y 6 y con una tercera disposición de sensores se pueden supervisar las series 7 y 8, de manera que, en total, son necesarias tres disposiciones de sensores en lugar de las seis disposiciones de sensores de acuerdo con la figura 1.

Las disposiciones de sensores, como se representan en las figuras 2, 3 y 4, presentan una placa de soporte 17 del tipo de perfil hueco. Este perfil hueco se puede fabricar a partir de un material metálico (por ejemplo, aluminio). Este material tiene la ventaja de que el interior con las líneas 12, 13 y 20 dispuestas allí así como con el componente digital 21 está blindado frente a una radiación electromagnética del entorno en la zona de radio frecuencia. Precisamente estas emisiones en la zona de radio frecuencia son considerables en el caso de instalaciones de desinfección por UV a gran escala y conducen a influencias electrónicas sobre las disposiciones de sensor, que no son deseables. Además, de esta manera se facilita y mejora el procesamiento de las señales, porque la señal de salida de los sensores UV 18 está ya digitalizada en la proximidad inmediata del sensor respectivo.

También es evidente que la disposición relativa en la figura 1 solamente representa un ejemplo de realización. De la misma manera sería posible proveer las disposiciones de sensores 15 respectivas con seis sensores UV 18, respectivamente, y disponer entonces las disposiciones de sensores horizontalmente entre dos líneas de radiadores.

Claims (8)

1. Dispositivo para el tratamiento UV de fluidos que circulan en un canal de circulación (2), con una pluralidad de radiadores UV cilíndricos de baja presión de mercurio (3-8), que están dispuestos en el canal de circulación (2) por grupos y paralelos entre sí con sus ejes longitudinales, de tal manera que un grupo (3-8) comprende varios radiadores dispuestos en un plano, con medos sensores para la supervisión del estado de funcionamiento de los radiadores, así como con al menos una unidad conectada con los medios sensores para el control, regulación y/o supervisión de los radiadores, caracterizado porque los medios sensores comprenden al menos una disposición de sensores (15) extendidos alargados con un sensor UV (19) separado para cada radiador del grupo, que está dispuesta en paralelo a uno de los grupos (3-8) y a distancia del grupo (3-8), en el que la disposición de sensores (15) se extiende transversalmente a los ejes longitudinales de los radiadores del grupo adyacente.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la disposición de sensores (15) está dispuesta en un tubo de cuarzo.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los radiadores están dispuestos transversalmente a la dirección de la circulación en el canal de circulación.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las disposiciones de sensores están dispuestas transversalmente a la dirección de circulación en el canal de circulación.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una disposición de sensores presenta una placa de soporte, que lleva los sensores UV.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de sensores está dispuesta entre dos grupos y porque la placa de soporte de al menos una disposición de sensores lleva sobre dos lados planos alejados entre sí, respectivamente, sensores UV, que están asociados en cada caso a un grupo.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada sensor UV está provisto con un convertidor de corriente/ tensión y con un módulo digital, y porque los sensores de una disposición de sensores se comunican a través de un bus de datos común con la unidad.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto al menos un sensor de guía dispuesto fuera de los medios sensores, que detecta la radiación UV cedida por los radiadores UV y con respecto al cual se pueden calibrar los sensores individuales.