ES2303752A1 - Procedimiento y aparato para el tratamiento de residuos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de residuos sólidos urbanos que comprende los pasos de introducir los residuos a tratar en el interior de un cuerpo tubular cuyas paredes laterales están provistas de una pluralidad de perforaciones; y someter el conjunto formado por el cuerpo tubular y los residuos en él introducidos a una atmósfera de trabajo de gas a una presión superior a 4 bar y a una temperatura entre 115°C y 200°C, durante por lo menos 15 minutos, y simultáneamente, girar el cuerpo tubular alrededor de su eje longitudinal para agitar mecánicamente los residuos introducidos fluyendo los líquidos liberados por éstos al exterior del cuerpo tubular a través de las perforaciones de sus paredes laterales. Un aparato para llevar a cabo dicho procedimiento comprende un cuerpo tubular cilíndrico y giratorio dispuesto en el interior de un tanque de presión fijo, el cual está adaptado para recoger los líquidos liberados por los residuos.
Description
Procedimiento y aparato para el tratamiento de
residuos.
La invención hace referencia a un procedimiento
para el tratamiento de residuos, particularmente para el
tratamiento de residuos sólidos urbanos, en el que los residuos a
tratar son sometidos a unas condiciones de sobre presión y
temperatura durante un periodo de tiempo determinado, suficiente
para su esterilización y transformación en subproductos
aprovechables, así como a un aparato para llevar a cabo dicho
procedimiento.
En la actualidad, existen distintos
procedimientos para el tratamiento de residuos sólidos urbanos o
basuras domésticas, así como equipos especialmente adaptados para
llevar a cabo dichos procedimientos, cuyo objetivo es el de adecuar
los residuos para facilitar su posterior separación y
aprovechamiento mediante circuitos de reciclaje y/o valorización
energética.
En el campo de la técnica, una práctica ya
conocida es la llamada higienización de los residuos, en la que los
residuos son esterilizados y parcialmente desecados, y en la que la
fracción orgánica de los residuos se transforma en un subproducto
homogeneizado aprovechable energéticamente. Para ello, los residuos
se exponen durante un periodo de tiempo predeterminado a un baño de
vapor de agua, a elevada temperatura, a la vez que son agitados
mecánicamente con el objetivo, entre otros, de extraer los líquidos
que los residuos contenían mediante un sistema especialmente
adaptado de drenaje y extracción. Normalmente, el tratamiento de
los residuos se lleva a cabo en un recipiente cerrado
herméticamente, como un tanque de presión o autoclave, en el
interior del cual los residuos son agitados y sometidos al baño
de
vapor.
vapor.
A diferencia de los autoclaves utilizados para
la esterilización de alimentos, utensilios médicos reutilizables o
envases, en los que se requiere inmovilizar los objetos a
esterilizar, en los autoclaves destinados al tratamiento de residuos
es fundamental, tal y como se ha explicado anteriormente, que los
residuos introducidos en el autoclave sean mezclados y agitados
mecánicamente en su interior, lo que además de provocar la
liberación de los líquidos contenidos garantiza el contacto de
todos los residuos con el vapor de agua en el interior del autoclave
así como la formación de conglomerados de fibra orgánica como
subproducto aprovechable energéticamente.
Por otro lado, los citados autoclaves sólo están
adaptados para drenar el vapor condensado, a diferencia de los
autoclaves utilizados para el tratamiento de residuos sólidos
urbanos en los que es necesario extraer del interior del autoclave
los líquidos que desprenden los residuos, algunos de los cuales
requieren de un tratamiento de limpieza posterior, además del vapor
condensado en el interior del autoclave.
Otra gran diferencia es que la gran cantidad de
residuos generados en los grandes núcleos de población, obliga a
aumentar las dimensiones de los autoclaves destinados al
tratamiento de los residuos, ya que las instalaciones de tratamiento
deben tener una capacidad suficiente para tratar al mismo tiempo un
volumen elevado de residuos.
Por todos estos motivos, la configuración y las
características técnicas de los autoclaves y dispositivos similares
destinados a tratar residuos sólidos urbanos son muy diferentes a
la de los autoclaves utilizados en el sector alimenticio o
sanitario.
En primer lugar, con el objetivo de someter a
los residuos a una agitación constante durante su tratamiento en el
interior de los autoclaves, éstos están convencionalmente formados
por grandes recipientes o tanques de presión cilíndricos y
rotatorios, capaces de girar alrededor de su eje longitudinal. Esta
solución implica el uso de materiales adecuados para resistir las
tensiones y oscilaciones mecánicas a que están sometidos los
recipientes por el hecho de ser giratorios, y a la vez para
resistir las elevadas presiones y temperaturas existentes en el
interior de los recipientes. De igual modo, las paredes interiores
de los recipientes, que están en contacto directo con los residuos,
deben resistir las agresiones mecánicas a que están sometidas
debido a que los residuos sólidos, al ser agitados, impactan y rozan
continuamente contra las paredes interiores de los recipientes, así
como a las agresiones químicas de los líquidos desprendidos de los
residuos sólidos durante su tratamiento, algunos de ellos
corrosivos.
Como ejemplos de recipientes como los
anteriormente descritos, se citan los documentos US 5427650 y WO
03025101 como parte representativa del estado de la técnica.
El documento US 5427650 describe un método para
el tratamiento de residuos y un recipiente o tanque de presión para
llevar a cabo dicho método. Dicho recipiente es cilíndrico y
rotatorio y está provisto en un extremo de una abertura, para la
introducción y la extracción de los residuos a tratar, y en su
extremo contrario de un pasaje para la introducción de vapor de
agua en el interior del recipiente. El vapor condensado en el
interior del recipiente es extraído por el mismo pasaje por el que
se introduce el vapor, y es succionado al someter el interior del
recipiente a una sobre presión.
El documento WO 03025101 describe un método para
tratamiento de residuos en un recipiente hermético, en el cual el
material residual es tratado con una fuente de vapor a una
temperatura de al menos 130ºC a una presión en exceso de 2 barg
(bar medido), durante al menos 20 minutos, todo ello sometiendo el
recipiente a rotación y mezclando el material residual mediante
paletas helicoidales provistas, a tal efecto, en las paredes
interiores del recipiente. Dicho recipiente está provisto en un
extremo de una abertura para la introducción y extracción de los
residuos y, en su extremo contrario, de un pasaje para la entrada
del vapor de agua. A diferencia del recipiente descrito en el
documento US 5427650, este recipiente giratorio está provisto de un
pasaje independiente para la salida de los condensados y los
líquidos liberados por los residuos, también dispuesto en el extremo
contrario al extremo provisto de la abertura para la introducción y
extracción de los residuos. El eje longitudinal del recipiente está
ligeramente inclinado respecto de la horizontal mientras se lleva a
cabo el tratamiento de los residuos en su interior, por lo que los
líquidos libreados durante su tratamiento se acumulan en la zona del
recipiente en la que está provista el pasaje de salida de los
líquidos. Para evitar el taponamiento del pasaje de extracción, el
recipiente está provisto en su interior de un dispositivo de filtro
que permite el paso de los líquidos en dirección al pasaje de salida
pero que impide el paso de los residuos.
Además de los inconvenientes anteriormente
citados, relativos a los esfuerzos mecánicos y al desgaste interior
a que están sometidos estos recipientes giratorios, los recipientes
descritos en los documentos citados presentan otros inconvenientes.
En primer lugar, el giro del recipiente alrededor de su eje complica
las comunicaciones entre el interior y el exterior del recipiente,
especialmente por lo que refiere a los pasajes para la entrada de
vapor de agua y para la salida de los líquidos, si no se desea
alterar las condiciones de presión y temperatura en el interior del
recipiente y obstaculizar el movimiento giratorio al que éste está
sometido. Para ello, en las realizaciones descritas en los
documentos US 5427650 y WO 03025101, los recipientes está provistos
en su extremo cerrado, y sobre el eje longitudinal del mismo, de
juntas de estanqueidad rotativas a través de la cuales las
conducciones que comunican el recipiente con el exterior se
mantienen fijas mientras el recipiente gira alrededor de su eje.
Esta solución permite extraer los líquidos y condensados del
interior del recipiente sin detener el giro del mismo, pero encarece
mucho el coste de fabricación de los recipientes, introduce
componentes que requieren de un elevado mantenimiento, como es la
junta de estanqueidad rotativa, y restringe la ubicación de dichos
pasajes a una zona muy concreta del extremo cerrado de los
recipientes, impidiendo, por ejemplo, la buena dispersión del vapor
introducido en los recipientes.
En segundo lugar, la extracción de los líquidos
del interior de los recipientes no es muy efectiva, con lo que los
residuos contienen un alto grado de humedad una vez terminado su
tratamiento en el interior de los recipientes. Además, otro
inconveniente reside en los filtros necesarios para dejar paso a los
líquidos y condensados y retener a los residuos sólidos, ya que
dichos filtros suelen necesitar un alto grado de mantenimiento,
siendo muy habitual la necesidad de reemplazarlos por filtros
nuevos en cortos periodos de tiempo, lo que implica detener el
funcionamiento de las instalaciones.
Por todos estos motivos, se hace notar la falta
de un procedimiento para el tratamiento de residuos,
particularmente de residuos sólidos urbanos, mediante el cual se
mejore la extracción de los líquidos del interior de los residuos
tratados, mejorando el secado de dichos residuos, así como de un
aparato para llevar a cabo dicho procedimiento, de los que
comprenden un recipiente estanco o tanque de presión, que permita
reducir significativamente los costes actuales de fabricación y los
costes de mantenimiento de este tipo de aparatos, y que permita
mejorar la distribución del vapor de agua en el interior del
recipiente, así como la extracción de los líquidos de su interior
mientras se lleva a cabo el tratamiento de los residuos.
El procedimiento para el tratamiento de
residuos, primer objeto de la presente invención, esencialmente se
caracteriza porque comprende los pasos de introducir los residuos a
tratar en el interior de un cuerpo tubular cuyas paredes laterales
están provistas de una pluralidad de perforaciones; y de someter el
conjunto formado por el cuerpo tubular y los residuos en él
introducidos a una atmósfera de trabajo de gas a una presión
superior a 4 bar y a una temperatura entre 115ºC y 200ºC, durante
por lo menos 15 minutos, y simultáneamente, girar el cuerpo tubular
alrededor de su eje longitudinal para agitar mecánicamente los
residuos introducidos, fluyendo los líquidos liberados por los
residuos al exterior del cuerpo tubular a través de las
perforaciones de sus paredes laterales.
Según otra característica del procedimiento,
para someter el conjunto formado por el cuerpo tubular y los
residuos en él introducidos a la citada atmósfera de trabajo, el
procedimiento comprende, con posterioridad a la introducción de los
residuos en el citado cuerpo tubular, la operación de encerrar el
cuerpo tubular en un recinto de trabajo estanco y de inyectar gas a
una temperatura entre 115ºC y 200ºC al interior de dicho recinto
hasta alcanzar una presión superior a los 4 bar.
De un modo preferido, el gas inyectado en el
interior del recinto de trabajo es dirigido contra el cuerpo
tubular por dispositivos difusores dispuestos enfrentados y
regularmente distribuidos a lo largo de la longitud del cuerpo
tubular.
Según un modo e realización, el gas inyectado es
vapor de agua.
Según otra característica del procedimiento,
éste comprende, después de someter el conjunto formado por el
cuerpo tubular y los residuos en él introducidos a la citada
atmósfera de trabajo, las operaciones de reducir paulatinamente la
presión de la atmósfera de trabajo de gas hasta alcanzar la presión
atmosférica inicial, mediante la extracción de dicho gas del
recinto de trabajo, y simultáneamente, de enfriar y secar los
residuos introducidos en el cuerpo tubular mediante la inyección de
un gas de secado al interior del recinto de trabajo, el cual alcanza
los residuos a través de las perforaciones de las paredes laterales
del dicho cuerpo tubular.
De un modo preferido, el gas de secado inyectado
en el interior del recinto de trabajo es dirigido contra el cuerpo
tubular por dispositivos difusores dispuestos enfrentados y
regularmente distribuidos a lo largo de la longitud del cuerpo
tubular.
Según un modo de realización, el gas de secado
inyectado es aire seco.
De acuerdo con otra característica del
procedimiento, mientras se llevan a cabo las operaciones
simultáneas de reducir la presión de la atmósfera de trabajo de gas
y de enfriar y secar los residuos, el cuerpo tubular gira alrededor
de su eje longitudinal.
De acuerdo con otra característica del
procedimiento, los líquidos que fluyen al exterior del cuerpo
tubular a través de las perforaciones de sus paredes laterales, así
como el vapor de agua condensado en el interior del recinto de
trabajo, son recogidos por la pared de fondo del citado recinto de
trabajo, y el procedimiento comprende la operación de extraer del
recinto de trabajo de forma controlada dichos líquidos recogidos,
reduciéndose el nivel de humedad en el interior de dicho recinto de
trabajo, y por ende de los residuos.
El aparato para el tratamiento de residuos,
particularmente para el tratamiento de residuos sólidos urbanos,
que también es objeto de la presente invención, comprende un tanque
de presión provisto de una abertura de entrada para la introducción
y la extracción de los residuos de su interior, de al menos una
entrada para un gas, tal como vapor de agua o aire, y de al menos
una salida para los condensados, los líquidos que liberan los
residuos durante el tratamiento y el propio gas.
En esencia, el aparato se caracterizado porque
el tanque de presión es fijo, y porque el aparato comprende además
un cuerpo tubular cilíndrico y giratorio, abierto por un extremo y
cerrado por su extremo contrario mediante una tapa, dispuesto en el
interior del tanque de presión y destinado a contener los residuos
introducidos en el tanque y a agitarlos mecánicamente al girar el
cuerpo tubular alrededor de su eje longitudinal, estando las
paredes laterales del cuerpo tubular provistas de una pluralidad de
perforaciones a través de las cuales puede penetrar el gas en el
cuerpo tubular y pueden fluir los líquidos hacia el exterior del
mismo, siendo recogidos por el tanque de presión.
Con estas características, se evita el contacto
directo de los residuos con las superficies interiores de las
paredes del tanque, a la vez que se evita el tener que aplicar un
movimiento de giro al citado tanque de presión, que es una
estructura grande y pesada.
Según otra característica de la invención, el
tanque de presión comprende una porción principal tubular
cilíndrica, cerrada en su extremo posterior por una tapa exterior,
y el cuerpo tubular está dispuesto coaxial a dicha porción principal
y está apoyado, mediante unos medios de deslizamiento, sobre la
superficie interna de las paredes del tanque de presión,
determinándose una cámara intermedia entre la porción principal del
tanque de presión y el cuerpo tubular.
De acuerdo con otra característica de la
invención, la tapa del cuerpo tubular está dispuesta enfrentada a la
tapa exterior de la porción principal del tanque de presión y está
unida solidariamente a un eje de accionamiento que atraviesa, por
una junta estanca, la citada tapa exterior de la porción principal
del tanque de presión, y que está acoplado a un motor situado en el
exterior de dicho tanque de presión.
Otro aspecto destacable del aparato objeto de la
invención es que el tanque de presión comprende una porción
anterior tubular hueca, de sección creciente, unida sin solución de
continuidad por su extremo de sección mayor al extremo abierto de
la porción principal, en cuyo extremo de sección menor está
dispuesta la abertura de entrada del tanque de presión, así como
una compuerta acoplable de forma estanca y amovible a la citada
abertura.
Según otra característica del aparato de la
invención, el cuerpo tubular abarca prácticamente la totalidad del
cuerpo principal del tanque de presión, y el extremo abierto del
citado cuerpo tubular sobresale de la embocadura de la abertura de
entrada de dicho tanque de presión.
Otra característica del aparato de la invención
consiste en que el cuerpo tubular está provisto interiormente de
una serie de aletas longitudinales y/o de paletas helicoidales que
se proyectan desde la superficie interior de la pared lateral del
citado cuerpo tubular, destinadas remover y a desplazar en la
dirección longitudinal, respectivamente, los residuos introducidos
en dicho cuerpo tubular con el giro, en un sentido u otro, del
cuerpo tubular alrededor de su eje longitudinal.
Según un modo de realización, las entradas para
el gas están dispuestas en la parte superior de la pared lateral de
la porción principal cilíndrica del tanque de presión.
Según otra característica, las entradas para el
gas están conectadas a al menos un conducto que se extiende
longitudinalmente por el interior del tanque de presión, a lo largo
de la cámara intermedia, estando dichos conductos dotados de una
serie de dispositivos difusores a través de los cuales se expulsa el
gas en el interior del tanque de presión.
De acuerdo con una variante de la invención, la
porción principal cilíndrica del tanque de presión está inclinada
respecto de la horizontal, para permitir la canalización y la
conducción del líquido recogido por el tanque de presión hacia la
parte más inferior del citado tanque de presión, y la salida del
mismo está dispuesta en dicha parte más inferior, estando provista
la salida de un elemento de válvula para la extracción controlada de
los líquidos, acumulados en dicha parte más inferior, al exterior
del tanque de presión.
Según una realización particularmente
interesante, el cuerpo tubular comprende un armazón cubierto por
unas chapas sujetas entre ellas mediante unos medios de unión,
estando dicho armazón preferentemente compuesto por aros
transversalmente dispuestos respecto de su eje longitudinal y
separados a una cierta distancia, unidos entre ellos mediante unas
varillas longitudinales.
Según otra característica de la invención, el
tanque de presión está fabricado con acero al carbono y las paredes
del tanque de presión comprenden en su cara interna una capa de
imprimación protectora contra los elementos corrosivos que pudieran
contener los residuos introducidos en él, así como contra el
ambiente de humedad constante al que estarán expuestos, del tipo
aluzinc o similar.
Según otra característica de la invención, las
paredes del tanque de presión comprenden en su cara externa un
recubrimiento aislante térmicamente, que comprende preferiblemente
una capa interior, de material aislante térmico como lana de roca o
similar, y una capa exterior embellecedora de acero inoxidable.
De acuerdo a otra característica del aparato de
la invención, la abertura de entrada del tanque de presión
comprende unos medios de apoyo, adaptados para recibir el sustento,
al menos parcialmente, de una cinta transportadora susceptible de
ser introducida por la misma abertura para abocar los residuos al
interior del tanque de presión.
En la hoja de dibujos de la presente memoria
aparece representado un ejemplo de realización, no limitativo, del
aparato para el tratamiento de residuos objeto de la presente
invención. En dichos dibujos;
la Fig. 1 es una vista lateral, en perspectiva,
del aparato para el tratamiento de residuos;
la Fig. 2 es otra vista en perspectiva,
parcialmente seccionada, del aparato para el tratamiento de
residuos de la Fig. 1; y
la Fig. 3 es una vista esquemática de una
sección transversal del aparato para el tratamiento de residuos de
la Fig. 1.
El aparato 1 representado en las Figs. 1 a 3
está destinado al tratamiento de residuos 17, y más particularmente
al tratamiento de residuos sólidos urbanos. Dicho aparato 1
comprende un tanque de presión 2, que hace las funciones de recinto
de trabajo estanco, provisto en un extremo de una abertura 3,
adaptada para la introducción y la extracción de los residuos 17 de
su interior, y de una compuerta 30 acoplable amoviblemente, y de
forma estanca, a la citada abertura 3. El aparato 1 está provisto
además de dos entradas 4 para un gas, tal como vapor de agua 23 a
alta temperatura o aire, preferentemente seco, según las necesidades
en cada instante que dependen de la fase del procedimiento que se
está llevando a cabo, así como una salida 5 para los condensados,
los líquidos 25 que liberan los residuos 17 durante su tratamiento
y el mismo gas que es introducido por las citadas entradas 4.
Evidentemente, dependiendo de la longitud del tanque de presión 2,
el número de entradas 4 y su distribución puede variar tal y como
se explicará en detalle más adelante.
En la Fig. 1 se aprecia que el tanque de presión
2 comprende a su vez una larga porción principal 8, tubular
cilíndrica, uno de cuyos extremos está cerrado por una tapa
exterior 9.
De acuerdo con la variante representada, al
igual que los tanques de presión descritos en el estado de la
técnica, el eje longitudinal 19 del tanque de presión 2 está,
preferiblemente, dispuesto ligeramente inclinado respecto de la
horizontal, aproximadamente 1º. Sin embargo, a diferencia que los
mencionados tanques de presión conocidos, el tanque de presión 2 de
la invención está destinado a permanecer fijo, solidario del piso
sobre el que descansa, mientras se lleva a cabo el tratamiento de
los residuos. En consecuencia, el tanque de presión 2 de la
invención no está especialmente adaptado para soportar las
tensiones mecánicas que se originan, por ejemplo, al rotar el
tanque alrededor de su eje longitudinal 19. Por este motivo, el
material utilizado para su construcción, y en especial el material
que constituye la superficie interior del tanque, difiere de los
materiales utilizados en la construcción de los tanques rotatorios
conocidos, y el grosor de las paredes del tanque 2 puede ser
incluso menor que el de los tanques rotatorios del estado de la
técnica.
El aparato 1 comprende, tal y como se observa en
las Figs. 2 y 3, un cuerpo tubular 6 cilíndrico y giratorio,
destinado a contener los residuos introducidos en el tanque de
presión 2, dispuesto en el interior de dicho tanque de presión 2 y
coaxialmente respecto de su porción principal 8. Dicho cuerpo
tubular 6 está abierto por su extremo anterior 6c y está cerrado
por su extremo contrario, posterior, mediante una tapa 6a. Puede
apreciarse además en dichas Figs. 2 y 3, que las paredes laterales
6b del citado cuerpo tubular 6 están provistas de una pluralidad de
perforaciones 7.
En la representación seccionada de la Fig. 2, se
aprecia que el cuerpo tubular 6 abarca prácticamente la totalidad
del cuerpo principal 8 del tanque de presión 2, y que el extremo
abierto 6c del citado cuerpo tubular 6 sobresale de la embocadura
de la abertura 3 de dicho tanque de presión 2, facilitando así la
introducción de los residuos a tratar en su interior y evitando la
caída de partículas de residuos en la cavidad existente entre el
cuerpo tubular y el tanque durante la extracción posterior de
dichos residuos.
El cuerpo tubular 6 está apoyado mediante unos
medios de deslizamiento, no representados, sobre la superficie
interna 18 de las paredes de la porción principal 8 del tanque de
presión 2. En una realización preferida, dichos medios de
deslizamiento consisten en unos elementos de rodadura dispuestos en
la superficie interior de la pared lateral de la porción principal
8 del tanque de presión 2, sobre los cuales se apoya el citado
cuerpo tubular 6. Con ello, se consigue que el cuerpo tubular 6
esté montado en el interior del tanque de presión 2 con capacidad de
giro alrededor de su eje longitudinal e impedido de movimiento en
la citada dirección longitudinal, determinándose una cámara
intermedia 10 entre la superficie interior de la pared lateral de
la porción principal 8 del tanque de presión 2 y la pared lateral
6b del cuerpo tubular 6 (ver Fig. 3).
Está previsto que el cuerpo tubular 6 pueda ser
accionado desde el exterior mediante un eje de accionamiento 20, el
cual le transmite al cuerpo tubular 6 un movimiento de giro en un
sentido u otro según interese. Para ello, la tapa 6a del cuerpo
tubular 6, dispuesta enfrentada a la tapa exterior 9 de la porción
principal 8 del tanque de presión 2, está unida solidariamente al
citado eje de accionamiento 20 que atraviesa, por una junta estanca
22 (ver Fig. 1), la citada tapa exterior 9 de la porción principal
8 del tanque de presión 2. Aunque no esté representado, se entiende
que el eje de accionamiento 20 está destinado a recibir el acople de
un motor situado en el exterior de dicho tanque de presión 2, que
transmite el movimiento de giro al citado eje de accionamiento
20.
Tal y como se ha dicho anteriormente, el cuerpo
tubular 6 está destinado a contener todos los residuos introducidos
en el tanque de presión 2. Con el fin de evitar que los residuos
introducidos en el tanque de presión 2 por su abertura 3 puedan
quedar alojados de un modo no deseado en la cámara intermedia 10, la
distancia que separa el tanque de presión 2 del cuerpo tubular 6 en
la zona de la abertura 3 se reduce sensiblemente. Para ello, al
extremo abierto de la porción principal 8 está unida, sin solución
de continuidad, una porción anterior 13 tubular hueca, de sección
decreciente en el sentido hacia la embocadura del extremo abierto
6c del cuerpo tubular, en cuyo extremo de sección menor está
dispuesta la abertura 3 del tanque de presión 2. Así pues, en la
zona de la citada abertura 3, la sección transversal del tanque de
presión 2 queda ajustada a la sección transversal del cuerpo
tubular 6, de un modo suficiente para impedir la introducción de
residuos entre ambos pero a su vez suficiente para permitir un
movimiento relativo entre ambos, y en concreto el movimiento de
giro del cuerpo tubular 6.
En las Figs. 2 y 3 también se observa que el
cuerpo tubular 6 está provisto interiormente de una serie de aletas
longitudinales 15 y de paletas helicoidales 16 que se proyectan
desde la superficie interior de la pared lateral 6b del citado
cuerpo tubular 6. Dichas aletas 15 y paletas 16 están destinadas a
remover y a desplazar en la dirección longitudinal,
respectivamente, los residuos 17 introducidos y contenidos en dicho
cuerpo tubular 6, al girar éste alrededor de su eje mientras se
lleva a cabo el tratamiento de los residuos. De un modo conocido,
para facilitar la introducción de los residuos 17 en el interior
del aparato 1, y en concreto en el interior del cuerpo tubular 6,
se hace girar el citado cuerpo tubular 6 en el sentido de avance de
las paletas helicoidales 16, las cuales empujan los residuos 17 en
dirección al extremo opuesto a la abertura 3, mientras los residuos
17 son depositados en la zona próxima a la embocadura del extremo
abierto 6c del cuerpo tubular 6. De un modo similar, para facilitar
la descarga de los residuos una vez terminado su tratamiento, se
hace girar el cuerpo tubular 6, esta vez en sentido contrario,
provocando que las paletas helicoidales 16 empujen los residuos 17
en dirección a la abertura 3 del tanque de presión 2.
El tanque de presión 2 está provisto de dos
entradas 4 destinadas a permitir la introducción de vapor de agua o
aire a presión en el interior del tanque. Dichas entradas 4 están
dispuestas, equidistantes de los extremos del cuerpo principal 8
del tanque de presión 2, en la parte superior de dicho cuerpo
principal. A su vez, la salida 5 para los líquidos y el gas
introducido en el tanque de presión 2 está dispuesta en la parte
más inferior 14 del extremo cerrado del cuerpo principal 8, cercano
a la tapa exterior 9.
Por lo que respecta a la cámara intermedia 10,
ésta queda reflejada en la Fig. 3, en la que se ha representado de
forma esquemática una sección transversal del aparato 1 de la
invención. En dicha Fig. 3, para una mejor apreciación de los
detalles constructivos del aparato 1, la distancia de separación
entre la pared lateral 6b del cuerpo tubular 6 y la superficie
interior de la pared lateral del tanque de presión 2, que determina
la amplitud de la cámara intermedia 10, se muestra de un modo
exagerado.
En dicha Fig. 3 se aprecia también que a lo
largo de dicha cámara intermedia 10 se extiende longitudinalmente
un conducto 11, conectado a las entradas 4 de gas, vapor y/o aire
según las necesidades, provisto de una serie de dispositivos
difusores 12 a través de los cuales se expulsa el gas introducido en
el tanque de presión 2. El gas expulsado por los dispositivos
difusores 12, regularmente distribuidos a lo largo de la longitud
de la porción principal 8 del tanque de presión 2, es dirigido
contra la cara externa de la pared lateral 6b del cuerpo tubular 6,
alcanzando los residuos 17 depositados en su interior a través de
la perforaciones 7 provistas en la citada pared lateral 6b del
cuerpo tubular.
Las citadas perforaciones 7 permiten además que
los líquidos 25 que desprenden los residuos 17, contenidos en el
cuerpo tubular 6, puedan fluir hacia el exterior del citado cuerpo
tubular 6, siendo recogidos y conducidos por el tanque de presión 2
hacia la salida 5 dispuesta en la parte más inferior del tanque de
presión 2.
Las paredes del tanque de presión 2 comprenden
en su cara interna 18, sobretodo en la mitad más inferior de la
porción principal 8 del tanque de presión 2, una capa de
imprimación protectora 36, preferiblemente del tipo aluzinc o
similar, contra los elementos corrosivos que pudieran contener los
residuos 17 introducidos en él, así como contra el ambiente de
humedad constante al que estará expuesto.
Según una variante constructiva particularmente
interesante, el cuerpo tubular 6 comprende un armazón de soporte,
constituido por una serie de aros 34, transversalmente dispuestos
respecto del eje longitudinal 19 del cuerpo tubular y separados a
una cierta distancia, unidos entre sí mediante unas varillas
longitudinales 35, el cual está cubierto por una serie de chapas
perforadas, preferiblemente de acero inoxidable. Los aros 34 del
cuerpo tubular 6 están destinados a quedar apoyados sobre los
elementos de rodadura dispuestos en la superficie interior de la
pared lateral del tanque 2, y pueden estar configurados a modo de
guía, de forma que su sección transversal presenta esencialmente
forma de "U", dentro de los cuales encajan con cierto ajuste
los citados elementos de rodadura, impidiéndose así el
desplazamiento del cuerpo tubular 6 en la dirección
longitudinal.
Con el objetivo de evitar la pérdida innecesaria
de calor en el interior del tanque de presión 2, las paredes de la
porción principal 8 y de la porción anterior 13 del tanque de
presión 2, constituidas de acero al carbono, están recubiertas por
una capa de material aislante térmico 28, tal como lana de roca o
similar, recubierta por una capa exterior 29 embellecedora,
preferiblemente de acero inoxidable.
Las características del aparato 1 representado
en las Figs. 1 a 3, lo hacen particularmente apto para llevar a
cabo un procedimiento para el tratamiento de residuos 17 sólidos
urbanos, también objeto de la invención.
Este procedimiento comprende una etapa previa de
control y preparación de los residuos recogidos y temporalmente
almacenados en instalaciones convenientemente preparadas. En esta
etapa previa, los residuos se exponen a un control visual para
detectar posibles elementos peligrosos que pudieran afectar la
seguridad de las etapas posteriores de tratamiento.
Preferentemente, también se lleva a cabo un control de gálibo de
los residuos, a efectos de evitar la entrada en el aparato 1 de
elementos demasiado voluminosos. Opcionalmente puede aplicarse un
proceso de trituración de los residuos a través de un sistema
mecánico.
La etapa fundamental del procedimiento se lleva
a cabo en el interior del aparato 1, y consiste básicamente en la
higienización y secado de los residuos 17 que se obtienen de la
etapa previa de control y preparación.
En un primer paso, se introducen los residuos
17, a presión atmosférica, en el interior del cuerpo tubular 6 del
aparato 1. Para ello se prevé utilizar una cinta transportadora
telescópica, cuyo extremo libre se introduce en el interior del
citado cuerpo tubular 6 a través de la embocadura de su extremo
abierto 6c, que transporta los residuos 17 y los deposita en el
interior del cuerpo tubular 6. Mientras los residuos 17 son
depositados en el interior del cuerpo tubular 6, éste se hace girar
a velocidad constante con el objetivo de que las palas helicoidales
16 empujen los residuos hacia el extremo cerrado del cuerpo tubular
6.
A efectos de evitar un posible desplazamiento
vertical del extremo libre de la cinta transportadora que pueda
dañar el cuerpo tubular 6, el tanque de presión 2 puede disponer en
su abertura 3 de unos soportes destinados a recibir el apoyo de la
cinta transportadora mientras se realiza la operación de carga de
los residuos 17.
En un paso posterior, se cierra el tanque de
presión 2 mediante la compuerta 30, acoplable a la abertura 3 del
tanque de presión de forma estanca, y mientras se hace girar el
cuerpo tubular 6 a velocidad constante se inicia la introducción de
vapor de agua 23 al interior del tanque de presión a través de las
entradas 4, que será convenientemente distribuido en su interior
mediante los dispositivos difusores 12. Este vapor de agua 23,
introducido a una temperatura superior a los 115º e inferior a
200º, permitirá alcanzar la temperatura y el nivel de presión
óptimos en el interior del tanque de presión 2 para llevar a cabo
la higienización de los residuos 17 contenidos.
Los plásticos de baja densidad de que están
constituidos la mayoría de los envoltorios y bolsas de basura
introducidas en el tanque de presión 2 empiezan a retractilarse, de
modo que los residuos contenidos son liberados sin necesidad de
someter a dichos envases a un proceso previo de desgarramiento o
trituración. Además, debido al movimiento constante a que están
sometidos los residuos 17 en el interior del cuerpo tubular 6 por
efecto de las aletas longitudinales 15, dichos residuos empiezan a
desprender líquidos 25 que fluyen al exterior del cuerpo tubular 6
a través de las perforaciones 7 provistas en su pared lateral
6b.
Una vez alcanzado el nivel de presión y
temperatura óptimos en el interior del tanque de presión 2, estos
se conservan constantes entre 20 y 90 minutos, en función del tipo
de residuos en tratamiento, a la vez que el cuerpo tubular 6
continua girando alrededor de su eje. El tanque de presión está
dotado de un sistema de medición del nivel de líquidos 25
acumulados en la parte más inferior 14 del mismo, de modo que
cuando el nivel sobrepasa un límite predeterminado, éstos son
extraídos a través de la salida 5, la cual está provista de una
válvula de drenaje. Las posibles pérdidas de presión y temperatura
originadas por la abertura de la válvula de drenaje así como por
las pérdidas de calor a través de las paredes del tanque de presión
2 están controladas por distintos sensores de que está provisto en
aparato 1, de un modo en sí conocido, de modo que dichas pérdidas
son compensadas con la introducción de más vapor de agua 23 en el
interior del tanque de presión 2.
Durante esta fase se termina de formar la masa
homogénea de residuos, al tiempo que se reduce el nivel de humedad
en el interior del tanque de presión 2 y se elimina prácticamente la
totalidad de los líquidos que contenían los residuos y el vapor
condensado.
Finalizado el tiempo de higienización, se lleva
a cabo el paso posterior de despresurizar el tanque de presión 2.
Para ello se detiene por completo la entrada de vapor de agua 23
sin detener el movimiento de giro del cuerpo tubular 6. Al mismo
tiempo, se abre completamente la válvula de drenaje y se permite la
extracción, a través de la salida 5, de todo el exceso de líquido
acumulado en la parte más inferior 14 del tanque de presión 2 así
como del vapor de agua 23 existente.
Una vez equilibrada prácticamente la presión en
el interior del tanque de presión 2 con la presión atmosférica, se
procede a introducir aire caliente seco, o aire a temperatura
ambiente, en el interior del tanque de presión a través de las
entradas 4. Dicho aire es dirigido contra el cuerpo tubular 6 a
través de los medios difusores 12 y permite la extracción del vapor
todavía remanente en el interior del tanque de presión 2. El mismo
aire permite, además, enfriar y secar los residuos contenidos en el
cuerpo tubular 6, reduciendo todavía más su nivel de humedad por
debajo del 15%. De este modo, el mismo tanque de presión 2 es
utilizado primero como aparato para la higienización de los
residuos y posteriormente como túnel de secado de los residuos
tratados.
El enfriamiento de los residuos antes descrito y
la extracción de todo el vapor de agua contenido en el tanque de
presión 2, es fundamental para evitar emisiones de vapor no
deseadas durante la apertura del tanque de presión 2 así como
durante la extracción de los residuos y los procesos de separación
posteriores.
Para la extracción de los residuos 17, primero
se detiene el movimiento de giro del cuerpo tubular 6 y después se
retira la compuerta 30 para tener acceso al interior del tanque de
presión 2. A continuación, se hace girar el cuerpo tubular 6 en el
sentido de giro contrario al del proceso de carga de los residuos
17, provocando el desplazamiento de los residuos 17 en dirección a
la abertura 3 por empuje de las paletas helicoidales 16.
Claims (25)
1. Procedimiento para el tratamiento de
residuos, particularmente para el tratamiento de residuos (17)
sólidos urbanos, caracterizado porque comprende los pasos
de:
- a)
- introducir los residuos a tratar en el interior de un cuerpo tubular (6) cuyas paredes laterales (6b) están provistas de una pluralidad de perforaciones (7); y
- b)
- someter el conjunto formado por el cuerpo tubular y los residuos en él introducidos a una atmósfera de trabajo de gas a una presión superior a 4 bar y a una temperatura entre 115ºC y 200ºC, durante por lo menos 15 minutos, y simultáneamente, girar el cuerpo tubular alrededor de su eje longitudinal (19) para agitar mecánicamente los residuos introducidos, fluyendo los líquidos (25) liberados por los residuos al exterior del cuerpo tubular a través de las perforaciones de sus paredes laterales.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque para someter el conjunto formado por el
cuerpo tubular (6) y los residuos (17) en él introducidos a la
citada atmósfera de trabajo, el procedimiento comprende, con
posterioridad a la introducción de los residuos en el citado cuerpo
tubular, la operación de encerrar el cuerpo tubular en un recinto
de trabajo estanco y de inyectar gas a una temperatura entre 115ºC
y 200ºC al interior de dicho recinto hasta alcanzar una presión
superior a los 4 bar.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el gas inyectado en el interior del
recinto de trabajo es dirigido contra el cuerpo tubular (6) por
dispositivos difusores (12) dispuestos enfrentados y regularmente
distribuidos a lo largo de la longitud del cuerpo tubular.
4. Procedimiento según la reivindicaciones 2 ó
3, caracterizado porque el gas inyectado es vapor de agua
(23).
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende, después de someter el
conjunto formado por el cuerpo tubular (6) y los residuos (17) en él
introducidos a la citada atmósfera de trabajo, las operaciones de
reducir paulatinamente la presión de la atmósfera de trabajo de gas
hasta alcanzar la presión atmosférica inicial, mediante la
extracción de dicho gas del recinto de trabajo, y simultáneamente,
de enfriar y secar los residuos (17) introducidos en el cuerpo
tubular mediante la inyección de un gas de secado al interior del
recinto de trabajo, el cual alcanza los residuos a través de las
perforaciones (7) de las paredes laterales (6b) del dicho cuerpo
tubular.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el gas de secado inyectado en el
interior del recinto de trabajo es dirigido contra el cuerpo
tubular (6) por dispositivos difusores (12) dispuestos enfrentados y
regularmente distribuidos a lo largo de la longitud del cuerpo
tubular.
7. Procedimiento según la reivindicaciones 5 ó
6, caracterizado porque el gas de secado inyectado es aire
seco.
8. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque mientras se llevan a cabo las
operaciones simultáneas de reducir la presión de la atmósfera de
trabajo de gas y de enfriar y secar los residuos (17), el cuerpo
tubular (6) gira alrededor de su eje longitudinal (19).
9. Procedimiento según las reivindicaciones 2 a
8, caracterizado porque los líquidos (25) que fluyen al
exterior del cuerpo tubular (6) a través de las perforaciones (7)
de sus paredes laterales (6b), así como el vapor de agua condensado
en el interior del recinto de trabajo, son recogidos por la pared
de fondo del citado recinto de trabajo, y porque el procedimiento
comprende el paso de extraer del recinto de trabajo de forma
controlada dichos líquidos recogidos, reduciéndose el nivel de
humedad en el interior de dicho recinto de trabajo, y por ende de
los residuos.
10. Aparato (1) para el tratamiento de residuos
(17), particularmente para el tratamiento de residuos sólidos
urbanos, que comprende un tanque de presión (2) provisto de al
menos una abertura (3) para la introducción y la extracción de los
residuos de su interior, de al menos una entrada (4) para un gas,
tal como vapor de agua (23) o aire, y de al menos una salida (5)
para los condensados, los líquidos (25) que liberan los residuos
durante el tratamiento y el propio gas, caracterizado porque
dicho tanque de presión es fijo y porque el aparato comprende además
un cuerpo tubular (6) cilíndrico y giratorio, abierto por un
extremo (6c), y cerrado por su extremo contrario mediante una tapa
(6a), dispuesto en el interior del tanque de presión y destinado a
contener los residuos introducidos en el tanque y a agitarlos
mecánicamente al girar el cuerpo tubular alrededor de su eje
longitudinal (19), estando las paredes laterales (6b) del cuerpo
tubular provistas de una pluralidad de perforaciones (7) a través
de las cuales puede penetrar el gas en el cuerpo tubular y pueden
fluir los líquidos hacia el exterior del mismo, siendo recogidos por
el tanque de presión.
11. Aparato (1) según la reivindicación 10,
caracterizado porque el tanque de presión (2) comprende una
porción principal (8) tubular cilíndrica, cerrada en su extremo
posterior por una tapa exterior (9), y porque el cuerpo tubular (6)
está dispuesto coaxial a dicha porción principal y está apoyado,
mediante unos medios de deslizamiento, sobre la superficie interna
de las paredes del tanque de presión, determinándose una cámara
intermedia (10) entre la porción principal del tanque de presión y
el cuerpo tubular.
12. Aparato (1) según la reivindicación 10,
caracterizado porque la tapa (6a) del cuerpo tubular (6)
está dispuesta enfrentada a la tapa exterior (9) de la porción
principal (8) del tanque de presión (2) y está unida solidariamente
a un eje de accionamiento (20), que atraviesa, por una junta estanca
(22), la citada tapa exterior de la porción principal del tanque de
presión y que está acoplado a un motor situado en el exterior de
dicho tanque de presión.
13. Aparato (1) según una cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 12, caracterizado porque el tanque de
presión (2) comprende una porción anterior (13) tubular hueca, de
sección creciente, unida sin solución de continuidad por su extremo
de sección mayor al extremo abierto de la porción principal (8), en
cuyo extremo de sección menor está dispuesta la abertura (3) del
tanque de presión, así como una compuerta (30) acoplable de forma
estanca y amovible a la citada abertura.
14. Aparato (1) según las reivindicaciones 11 a
13, caracterizado porque el cuerpo tubular (6) abarca
prácticamente la totalidad del cuerpo principal (8) del tanque de
presión (2), y porque el extremo abierto (6c) del citado cuerpo
tubular sobresale de la embocadura de la abertura de entrada (3) de
dicho tanque de presión.
15. Aparato (1) según las reivindicaciones 11 a
14, caracterizado porque el cuerpo tubular (6) está provisto
interiormente de una serie de aletas longitudinales (15) y/o de
paletas helicoidales (16) que se proyectan desde la superficie
interior de la pared lateral del citado cuerpo tubular, destinadas
remover y a desplazar en la dirección longitudinal,
respectivamente, los residuos (17) introducidos en dicho cuerpo
tubular con el giro, en un sentido u otro, del cuerpo tubular
alrededor de su eje longitudinal (19).
16. Aparato (1) según las reivindicaciones 10 a
15, caracterizado porque las entradas (4) para el gas están
dispuestas en la parte superior de la pared lateral de la porción
principal (8) cilíndrica del tanque de presión (2).
17. Aparato (1) según la reivindicación 16,
caracterizado porque las entradas (4) para el gas están
conectadas a al menos un correspondiente conducto (11) que se
extiende longitudinalmente por el interior del tanque de presión
(2), a lo largo de la cámara intermedia (10), estando dicho
conducto dotado de una serie de dispositivos difusores (12) a
través de los cuales se expulsa el gas en el interior del tanque de
presión.
18. Aparato (1) según las reivindicaciones 11 a
17, caracterizado porque la porción principal (8) cilíndrica
del tanque de presión (2) está inclinada respecto de la horizontal,
para permitir la canalización y la conducción del líquido (25)
recogido por el tanque de presión hacia la parte más inferior (14)
del citado tanque de presión, y porque la salida (5) del mismo está
dispuesta en dicha parte más inferior, estando provista la salida
de un elemento de válvula para la extracción controlada de los
líquidos, acumulados en dicha parte más inferior, al exterior del
tanque de presión.
19. Aparato (1) según las reivindicaciones 10 a
18, caracterizado porque el cuerpo tubular (6) comprende un
armazón, cubierto por unas chapas perforadas sujetas entre ellas
mediante unos medios de unión (26).
20. Aparato (1) según la reivindicación 19,
caracterizado porque el armazón del cuerpo tubular (6) está
compuesto por aros (34) transversalmente dispuestos respecto de su
eje longitudinal (19) y separados a una cierta distancia, unidos
entre ellos mediante unas varillas longitudinales (35).
21. Aparato (1) según las reivindicaciones 10 a
20, caracterizado porque el tanque de presión (2) está
fabricado con acero al carbono y porque las paredes del tanque de
presión comprenden en su cara interna (18), al menos parcialmente,
una capa de imprimación protectora (36) contra los elementos
corrosivos que pudieran contener los residuos (17) introducidos en
él, así como contra el ambiente de humedad constante al que estará
expuesto.
22. Aparato (1) según la reivindicación 21,
caracterizado porque la capa de imprimación protectora (36)
es del tipo aluzinc o similar.
23. Aparato (1) según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 22, caracterizado porque las paredes
de la porción principal (8) del tanque de presión (2) comprenden en
su cara externa un recubrimiento aislante térmicamente (27).
24. Aparato (1) según la reivindicación 23,
caracterizado porque el recubrimiento (27) comprende una
capa interior (28), de material aislante térmico como lana de roca
o similar, y una capa exterior (29) embellecedora de acero
inoxidable.
25. Aparato (1) según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 24, caracterizado porque la abertura
(3) del tanque de presión (2) comprende unos medios de apoyo
adaptados para recibir el sustento, al menos parcialmente, de una
cinta transportadora introducida por la misma abertura para abocar
los residuos (17) al interior del tanque de presión.
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