ES2809555T3 - Dispositivo de filtración de una suspensión - Google Patents
Dispositivo de filtración de una suspensión Download PDFInfo
- Publication number
- ES2809555T3 ES2809555T3 ES16809424T ES16809424T ES2809555T3 ES 2809555 T3 ES2809555 T3 ES 2809555T3 ES 16809424 T ES16809424 T ES 16809424T ES 16809424 T ES16809424 T ES 16809424T ES 2809555 T3 ES2809555 T3 ES 2809555T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- chamber
- cake
- flow
- filtering
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
- B01D29/90—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
- B01D2201/44—Special measures allowing the even or uniform distribution of fluid along the length of a conduit
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas sólidas, que comprende una celda (3) que rodea una cámara (30) para formar una torta de partículas sólidas y un dispositivo de flujo de líquido que comprende un conducto (4, 28 y 34) que conduce a un lado aguas arriba de la cámara, estando el conducto unido a la cámara mediante un dispositivo de acoplamiento que presenta una sección más pequeña que la sección de la cámara, y un filtro (15) que detiene las partículas sólidas situado en un lado aguas abajo de la cámara, caracterizado por que el dispositivo de acoplamiento comprende un difusor (29) de flujo adyacente a la cámara (30), estando el difusor atravesado por una pluralidad de canales (31, 32) que conectan el dispositivo de acoplamiento a la cámara, estos canales comprendiendo canales divergentes (31) con orificios que se abren en la cámara en un círculo que presenta una sección mayor que un radio del dispositivo de acoplamiento.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de filtración de una suspensión
El objeto de la invención es un dispositivo de filtración de una suspensión de partículas sólidas presentes, en origen, presentes en un líquido, que son retenidas por un filtro y forman una llamada torta en el filtro.
La separación sólido-líquido es una operación de ingeniería química muy extendida en muchas aplicaciones industriales, tales como la farmacéutica, la agroalimentaria, la energética, la de tratamiento del agua, la biotecnológica, etc. Se ha desarrollado una amplia variedad de técnicas de separación, entre las cuales, además de la filtración, se mencionarán aquellas que hacen uso de la separación de materiales por diferencias de densidad. Se pueden realizar prueban en las tortas sólidas formadas por separación sólido-líquido a fin de determinar algunas de sus propiedades, como la permeabilidad y la compresibilidad de su estructura porosa. Sin embargo, las propiedades de la torta dependen de la técnica de separación aplicada y, en particular, de su efecto sobre la homogeneidad de la torta.
Las dos propiedades mencionadas anteriormente pueden evaluarse mediante pruebas, de acuerdo con las cuales se hace descender un pistón de manera gradual en una celda cilíndrica en la que se forma la torta y en cuyo extremo se encuentra el filtro. Se aplican sucesivas rampas de presión al pistón, de manera que la torta se comprime de forma progresiva para permitir que el líquido contenido en la misma se descargue poco a poco. Se mide la masa de líquido evacuado en función del tiempo, lo que permite determinar la resistencia al flujo y la compresibilidad de la torta. Sin embargo, se encuentran ciertas limitaciones y, en particular, la influencia de las paredes, que dificultan los resultados debido a los efectos de borde e imponen un radio mínimo en la celda de medición y, por lo tanto, un volumen relativamente grande de torta para no sesgar los resultados: el diámetro de la celda debe ser de 5 cm como mínimo, de acuerdo con la norma NFT 97001. Por consiguiente, se requiere el uso de más de una decena de gramos de materia sólida para formar la torta, y de grandes volúmenes de suspensión, que pueden llegar a varios litros para mezclas de baja concentración. Cabe añadir que las pruebas pueden durar varios días. Algunos equipos simplificados incorporan, en lugar del pistón, un sistema de filtración al vacío, equipado con un medio filtrante, y la torta se somete a presión negativa por succión. Las mediciones de permeabilidad siguen siendo posibles, pero el intervalo de estudio de la presión, comprendido entre 0 y 1 bar, es demasiado pequeño para obtener los parámetros de compresibilidad de una torta formada a partir de una suspensión que es difícil de filtrar. No obstante, se han desarrollado dispositivos y procedimientos adicionales. El documento EP 0104785 A3 describe un aparato y un procedimiento para medir la capacidad de filtración de fluidos. Está compuesto por un cilindro que puede presurizarse y que contiene un medio filtrante a una altura media. La medición del caudal permite inferir la capacidad de filtración del fluido, teniendo en cuenta la resistencia del medio filtrante. Sin embargo, la influencia de las suspensiones con las que se carga el fluido no se tiene en cuenta y la medición hace referencia a la resistencia al flujo.
El documento WO 2007/054 146 A1 describe un derivado de este procedimiento, que se implementa en función de la temperatura. Una vez más, no se abordan los efectos de las suspensiones sólidas y de la resistencia al flujo del medio filtrante.
El documento WO 2002/066 140 A1 describe en detalle un aparato que permite medir la capacidad de filtración de líquidos ligeramente cargados, tales como la cerveza y el vino. Un programa ejecutado por software permite automatizar la medición. La medición se realiza registrando el caudal inicial y el caudal final y realizando un informe para obtener la capacidad de filtración relativa. La celda del aparato tiene una superficie de 12,5 cm2. El aparato no es adecuado para medir la resistencia de suspensiones sólidas. Tampoco se abordan los aspectos de la estructura de las tortas de filtración ni la compresibilidad.
El documento WO 1995/018198 A1 describe un procedimiento de filtración y de combustión de materias carbonosas procedentes de motores de combustión interna. Incluye las siguientes disposiciones:
- introducir en el combustible un derivado de tierras raras o una mezcla de tierras raras a una concentración comprendida entre 10 y 500 ppm en masa, de preferencia entre 20 y 200 ppm;
- recoger en un filtro el hollín producido por el motor de combustión interna, seleccionando la temperatura de los gases que entran en el filtro dentro de un intervalo de entre 100 °C y 350 °C;
- permitir que el hollín se acumule hasta alcanzar un estado en el que una fracción significativa del hollín entrante quede compensada por la combustión del hollín en la torta de hollín en el filtro, sin prever regeneración alguna mientras la pérdida de carga provocada por el hollín no supere un valor seleccionado de antemano y no exceda los 400 mbar. Sin embargo, no propone ninguna medición asociada, ni siquiera mejoras, para las pérdidas de carga más elevadas.
El documento US 4 514 306 A desvela un procedimiento y un aparato para determinar la cantidad de floculantes necesarios para obtener una torta que posea una resistencia constante y óptima. Esta medición se realiza
registrando la presión y el caudal en diferentes puntos de la torta a 3,5 bares. Sin embargo, el procedimiento es costoso en términos de tiempo y material y no permite medir la compresibilidad de las tortas.
El documento WO 2002/077555 A1 se refiere a un sistema y a un procedimiento para medir la resistencia de tortas liofilizadas. Consiste en empujar la torta con un pistón y, por lo tanto, presenta las desventajas mencionadas anteriormente.
En la industria petrolera, la compresibilidad de los suelos ha sido a menudo objeto de estudio. El documento EP 1 553 260 A2 desarrolla un módulo para estudiar la compresibilidad de los lodos. El procedimiento emplea una herramienta de fondo de pozo situada en una formación subterránea adyacente a un pozo de perforación. Por lo tanto, la medición de la compresibilidad es local y complicada de implementar; no es adecuada para laboratorios de análisis y no permite la medición directa de la resistencia al flujo.
El documento WO 2008/144 165 A se refiere a un procedimiento automatizado para medir las características de un fluido de perforación, que consiste en cuantificar la masa de sólidos formada por filtración de una muestra del líquido de perforación. Puesto que trata únicamente de la caracterización del líquido de perforación, no menciona los conceptos de capacidad de filtración y/o compresibilidad.
El documento WO 2013/076242 describe un sistema de filtración que comprende las características técnicas definidas en el preámbulo de la reivindicación 1.
El documento US 5954922 A describe, en la industria del papel, que también requiere mediciones de resistencia al flujo, un procedimiento para medir la compresibilidad y la resistencia de suspensiones de pulpa de papel con control in situ. La prueba se lleva a cabo midiendo la altura restante dentro del depósito de filtración en función del tiempo. Las dimensiones encontradas, del orden de diez centímetros, así como las escalas de tiempo, del orden de una hora, no son adecuadas para las mediciones de laboratorio miniaturizadas, en las que se busca rapidez.
Una primera ventaja de la invención es que permite trabajar con volúmenes muy pequeños de tortas sólidas, que pueden llegar a ser de unos pocos centímetros cúbicos, sin tener que preocuparse por los efectos adversos de las paredes de la celda en la que está contenida la torta y con tiempos de prueba muy cortos.
Es posible garantizar una buena calidad de medición de las propiedades de la torta, gracias a la construcción homogénea de esta última, asociada con condiciones de flujo uniformes a través de la misma, que permiten la aplicación favorable de procedimientos de medición en los que no se usa un pistón compresor, sino una aplicación de presión del líquido, para medir la compresibilidad y la permeabilidad; estos procedimientos presentan, en efecto, la ventaja de tener una sensibilidad muy baja a los efectos de borde y, por lo tanto, permiten la reducción del diámetro de la celda y del volumen de la torta que se va a formar, sin alterar significativamente los resultados de la medición, siempre que se garantice la uniformidad del flujo a través de la torta así la homogeneidad de esta última. Otras ventajas de la invención son la facilidad de variar las condiciones de ejecución de las pruebas, debido al alto grado de modularidad de los equipos del dispositivo, y la posibilidad de confinar fácilmente el dispositivo en un recinto protegido, lo que permite un fácil estudio de los productos peligrosos, utilizando dispositivos de manipulación remota, por ejemplo, gracias al pequeño tamaño y a la simplicidad de diseño que permite el dispositivo.
De forma general, la invención se refiere a un dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas sólidas, que comprende una celda que rodea una cámara para formar una torta de partículas sólidas y un dispositivo de flujo del líquido que comprende un conducto que conduce a un lado aguas arriba de la cámara, estando el conducto unido a la cámara mediante un dispositivo de acoplamiento que presenta una sección más pequeña que la sección de la cámara, y un filtro que detiene las partículas sólidas situado en un lado aguas abajo de la cámara, caracterizado por que el dispositivo de acoplamiento comprende un difusor de flujo adyacente a la cámara, estando el difusor atravesado por una pluralidad de canales que conectan el dispositivo de acoplamiento a la cámara, estos canales comprendiendo canales divergentes con orificios que se abren en la cámara en un círculo que presenta una sección mayor que un radio del dispositivo de acoplamiento.
El difusor permite distribuir el flujo de fluido sobre toda la sección de la torta, evitando así que se concentre en su eje central, que es normalmente el caso con estos dispositivos, en los que la torta cilíndrica debe tener normalmente un diámetro mayor que el conducto de flujo, con el fin de limitar la influencia de los efectos de borde sobre la estructura de la torta y la calidad de la prueba; esta necesidad se mantiene incluso con disposiciones favorables de celda y flujo, que reducen estos efectos de borde y permiten así reducir un poco el diámetro mínimo de la torta.
También permite utilizar conductos de entrada del líquido cargado con suspensiones con un diámetro mucho más pequeño, con el fin de favorecer velocidades de flujo que sean suficientes para evitar el asentamiento del líquido incluso a velocidades de flujo muy bajas.
Este aspecto principal de la invención, así como otros aspectos, características y ventajas de la misma, se describirán a continuación en relación con las siguientes figuras:
- La Figura 1 es una vista general de una realización de un aparato de filtración y prueba en el que está presente la invención;
- La Figura 2 ilustra la celda de filtración del aparato.
- Las Figuras 3 y 4 representan dos posibles realizaciones del difusor característico de la invención;
- y la Figura 5 ilustra otra realización de un aparato de filtración.
Se hace referencia a la Figura 1. Un tanque 1 contiene la suspensión, cuya fase sólida en equilibrio con el líquido está destinada a formar la torta que se va a estudiar. Un agitador 2, en forma de aceituna y sin aristas, que puede consistir en una barra magnética impulsada de forma remota, está contenido en el mismo. Su función es mantener la homogeneidad de la suspensión sin afectar a la constitución del sólido por cizallamiento del mismo, gracias a la suave agitación de la mezcla y a la forma de la barra. Un componente esencial del dispositivo es una celda 3, conectada al tanque 1 por un conducto 4. La celda 3 está, en esta realización particular, en tres unidades idénticas, abastecidas de forma independiente por una válvula de distribución 27, que conecta los ramales 28 del conducto 4 a las celdas 3. Cada una de las celdas 3 comprende una salida 5 en su parte inferior, compuesta por un tubo provisto de una válvula y que sobresale de una balanza 6 u otro dispositivo que permite medir el volumen o la masa de un líquido que fluye de esta salida 5. Otros componentes del dispositivo son un recipiente de enjuague 7, conectado al conducto 4 por una bomba 8, un tanque de drenaje 9, conectado entre otras cosas a la celda 3, una fuente de alimentación de aire comprimido 10 conectada a la parte superior del tanque 1 por un conducto 11 y al conducto 4 por otro conducto 12, y que está provisto de un regulador de presión 13. Este último podría ser reemplazado por un manorreductor ajustable con una medida de presión analógica. El funcionamiento sería más o menos el mismo, pero el operador participaría más en el control y el desarrollo de las pruebas de este dispositivo sería más sencillo y menos costoso. La presión del líquido podría mantenerse mediante una bomba de recirculación situada aguas arriba de la celda 3.
Se hace referencia a la Figura 2. La celda 3 es cilíndrica y su eje es vertical. Su pared lateral 19 es continua. Su parte inferior consiste en un tapón 14, que contiene un conjunto de filtración 15 (compuesto, en este caso, por un filtro y un soporte de filtro abierto). El tapón 14 incorpora un orificio inferior 16, situado debajo del conjunto de filtración 15, y que sirve como acoplamiento al conducto de la salida 5. También comprende una brida 17 que se extiende sobre dos sectores opuestos de giro y puede penetrar en una hendidura 18 de la pared lateral 19, que se extiende sobre sectores similares. Por último, se proporcionan orejetas 20 de manipulación en el exterior del tapón 14 para permitir la rotación manual. En la posición mostrada, la brida 17 está contenida en la hendidura 18 y el tapón 14 se mantiene en la parte inferior de la celda 3. Cuando se realiza un cuarto de giro, la brida 17 sale de la hendidura 18 y el tapón se puede separar de celda 3.
La parte superior de la pared 19 de la celda 3 está perforada para recibir un difusor 29 en el ramal 28 correspondiente. El difusor 29 tiene forma cilíndrica y delimita la cara superior de la cámara 30 presente en la celda 3, cuyo elemento filtrante 15 forma la cara inferior. El difusor 29 conecta el ramal 28, enroscado en la parte superior de la Figura 3, a la cámara 30, estando una boquilla 33 de regulación del flujo, sin embargo, interpuesta entre el ramal 28 y el difusor 29. El acoplamiento entre el ramal 28 y la cámara 30 tiene una sección más estrecha que la de la cámara 31, donde se debe formar una torta de diámetro suficiente para que las características medidas superen los efectos de borde. El difusor 29, que es la pieza del acoplamiento adyacente a la cámara 30, asegura la adaptación del diámetro del flujo entre el ramal 28 y la cámara 30 de mayor diámetro. De hecho, comprende canales 31 divergentes que, al dispersar el flujo derivado del ramal 28, lo distribuyen sobre toda la sección de la cámara 30 y, en especial, cerca de sus bordes.
Como se muestra en la Figura 3, que representa una primera realización posible, hay ocho canales 31 distribuidos de manera regular alrededor de la circunferencia del difusor 29, y sus embocaduras en la cámara 30 están cerca del diámetro exterior de la misma.
Esta realización particular proporciona una buena uniformidad de caudal y de velocidad del líquido a través de toda la sección de la cámara 30, a medida que se forma la torta, lo que garantiza la adecuada uniformidad de la estructura y de las propiedades de esta última.
Obviamente, son posibles otras configuraciones de la red de canales, y se puede, por ejemplo, proponer el diseño de la Figura 4, donde se ha añadido un canal central 32 a los anteriores, para favorecer más el flujo en el centro de la celda 30, si es necesario. El diámetro de los canales 31 y 32 no tiene una gran importancia sobre la uniformidad del flujo obtenido.
Se puede realizar una prueba de la siguiente manera. El tanque 1 se conecta a una de las celdas 3 a través de la abertura de las válvulas sobre el conducto 4. La presión es aplicada por la fuente de alimentación de aire comprimido 10. La celda 3, en el mejor de los casos, ya está llena con el líquido que porta la suspensión. Luego se abre la salida 5, el líquido fluye poco a poco hacia un recipiente de recuperación dispuesto sobre la balanza 6 y las suspensiones se acumulan en la celda 4, formando una torta. Se calcula una función t/V = f(V) que proporciona la resistencia al flujo; t denota el tiempo y V el volumen de líquido evacuado y pesado por la balanza.
Una vez que se completa la filtración, la fuente de alimentación de aire comprimido 10 se pone en comunicación con la celda 3 a través de los conductos 12 y 4, abriendo una válvula 25 situada en la unión los mismos. La torta está seca. Entonces, quitando el tapón 14, es posible retirar la torta sin inconvenientes usando la presión mecánica del aire comprimido.
En una etapa final del procedimiento, se lleva a cabo un enjuague, usando el contenido del recipiente 7 y abriendo una válvula 26, que lo conecta al conducto 4. El líquido lava el conducto 4, la celda 3 y desemboca en el tanque de drenaje 9.
La Figura 5 ilustra una realización adicional del aparato de filtración y prueba. Un cierto número de componentes son similares a los de la realización de la Figura 1, incluyendo el tanque 1, el agitador magnético 2, la celda 3, la salida 5 y la balanza 6 y no se describirán con más detalle. Sin embargo, la celda 3 es una celda única y el tanque 1 se coloca justo encima de la misma y se conecta a ella por un conducto 34 vertical que reemplaza al conducto 4. Se coloca una válvula de conmutación 35 sobre el conducto 34. La válvula se conecta a una derivación inferior 36 de una red de aire comprimido 37 que comprende, además, una derivación superior 38 que conduce a la parte superior del tanque 1 y una derivación de entrada de aire 39 que se abre en las derivaciones 36 y 38. La derivación de entrada de aire 39 está conectada a una fuente de aire comprimido, no mostrada, e incorpora una válvula 40 de cierre; y la derivación superior 38 incorpora un manorreductor 41 y una válvula 42 de cierre. Por lo tanto, la apertura de la válvula 40 permite introducir presión en el tanque 1, cuando la válvula 42 se abre, o en la celda 3 para realizar el drenaje. El manorreductor 41 permite aplicar diferentes puntos de ajuste de presión. En el tanque 1 se representan varios sensores de rutina, que también se proporcionan, pero no se muestran, en las realizaciones anteriores, a saber, un sensor de temperatura 43 y un sensor de presión 44. Un conducto superior 45 equipado con una válvula de cierre 46 permite llenar el tanque 1 con el líquido que se va a estudiar.
A continuación, se examinan los fenómenos físicos que acompañan a la filtración. La pérdida de carga comprende una parte debido a la torta y otra parte debido al soporte, es decir, al filtro 15. La pérdida de carga a través de la torta, considerada como un bloque sólido formado por capilares cilindricos, todos idénticos y no conectados, puede
APz = 200 \ L ( l - £ ) 2
lU0
ser estimada por r <P 2 e dI donde p es la viscosidad dinámica del fluido, U0 la velocidad media del fluido en los capilares, L el espesor de la torta, $ un factor de forma de torta con respecto a la esfera, De el diámetro de la esfera de volumen equivalente a la torta, e su porosidad, a partir de la clásica fórmula de
Poiseuille AP = 32 M £ que proporciona la pérdida de carga en una tubería cilindrica (en este caso, el capilar) con dimensiones de longitud I y diámetro d para un fluido de parámetros p y U de viscosidad y velocidad, en condiciones de flujo laminar, muy razonables en este caso considerando el bajo caudal y el tamaño de los poros.
La resistencia del soporte filtrante también viene dada por la ecuación de Darcy, 
, donde APS es la pérdida de carga debida al soporte, Q la sección transversal de filtración, p es nuevamente la viscosidad del fluido, d V
d t es la variación de volumen recogido en función del tiempo, y Rs la resistencia. Entonces, la pérdida de dV [i dV
APT = APj + APs = a.[í.w. — .V .—
carga total viene dada por la ecuación dt Rs.
í í . dt , que puede integrarse
masa sólida seca de la suspensión con respecto al volumen unitario del filtrado y a es un coeficiente
sobrepresión aplicada al líquido. Por lo tanto, puede verse que la pendiente de la curva ^ es proporcional a esta resistencia al flujo: la medición de esta pendiente proporciona, por consiguiente, el coeficiente a, ya que los parámetros APT y Q son conocidos por el usuario, y p y w pueden obtenerse mediante otras pruebas. Al repetir la filtración a diferentes presiones por la acción del regulador 23, se obtienen diferentes valores de a y es posible
a = a 0.A P ™ .
deducir la compresibilidad n de la torta según la fórmula
Las condiciones para un flujo laminar y regular, sin desviación a la pared lateral de la celda 3, son proporcionadas de manera mejorada por el difusor 29. Se pueden obtener mediciones suficientes con aproximadamente 1 gramo de materia sólida. Las manipulaciones requeridas en el dispositivo son muy reducidas y pueden lograrse mediante manipulación remota a través de un recinto de protección. Los fluidos son fácilmente recuperables, al igual que las tortas sólidas, gracias a la capacidad de desmontar fácilmente el tapón 14.
El dispositivo de la invención, equipado con el difusor 29, permite así el estudio en buenas condiciones de suspensiones con baja resistencia al flujo, para las cuales la construcción de una torta homogénea resulta tradicionalmente difícil, y con alta resistencia al flujo: las mediciones se exponen entonces al asentamiento de las suspensiones en el flujo aguas arriba de la celda 3 debido a la reducción del caudal de filtración, pero el difusor 29 permite la utilización de conductos 4, 28, 34 con un diámetro interno muy pequeño (que puede ser de 0,5 cm o menos; 0,1 cm, por ejemplo) hacia la celda 3, en los que la velocidad sigue siendo suficiente para evitar ese asentamiento, permitiendo que el flujo se expanda dentro de la cámara 30 con un diámetro interno mucho mayor (por ejemplo, 5 veces mayor o más).
De manera ventajosa, el difusor 29 puede estar hecho de PTFE (politetrafluoroetileno) para evitar la humectación por líquidos y suspensiones.
Claims (6)
1. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas sólidas, que comprende una celda (3) que rodea una cámara (30) para formar una torta de partículas sólidas y un dispositivo de flujo de líquido que comprende un conducto (4, 28 y 34) que conduce a un lado aguas arriba de la cámara, estando el conducto unido a la cámara mediante un dispositivo de acoplamiento que presenta una sección más pequeña que la sección de la cámara, y un filtro (15) que detiene las partículas sólidas situado en un lado aguas abajo de la cámara, caracterizado por que el dispositivo de acoplamiento comprende un difusor (29) de flujo adyacente a la cámara (30), estando el difusor atravesado por una pluralidad de canales (31, 32) que conectan el dispositivo de acoplamiento a la cámara, estos canales comprendiendo canales divergentes (31) con orificios que se abren en la cámara en un círculo que presenta una sección mayor que un radio del dispositivo de acoplamiento.
2. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que hay al menos ocho canales divergentes en el círculo.
3. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los canales comprenden un canal central (32) rodeado por los canales divergentes (31).
4. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el conducto tiene un diámetro interno de 0,5 cm o menos.
5. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la relación del diámetro de la cámara (30) al diámetro interno del conducto (4, 28, 34) es de 5, o más.
6. Dispositivo de filtración de un líquido cargado con partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el difusor (29) está hecho de PTFE.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1562426A FR3044933B1 (fr) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Dispositif de filtration d'une suspension |
| PCT/EP2016/081064 WO2017102881A1 (fr) | 2015-12-15 | 2016-12-14 | Dispositif de filtration d'une suspension |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2809555T3 true ES2809555T3 (es) | 2021-03-04 |
Family
ID=55236783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES16809424T Active ES2809555T3 (es) | 2015-12-15 | 2016-12-14 | Dispositivo de filtración de una suspensión |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3389816B1 (es) |
| JP (1) | JP2019505369A (es) |
| KR (1) | KR20180094072A (es) |
| CN (1) | CN108367215B (es) |
| AU (1) | AU2016369312B2 (es) |
| CA (1) | CA3007775A1 (es) |
| ES (1) | ES2809555T3 (es) |
| FR (1) | FR3044933B1 (es) |
| RU (1) | RU2018125776A (es) |
| WO (1) | WO2017102881A1 (es) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5190653A (en) * | 1990-10-30 | 1993-03-02 | Kraft General Foods, Inc. | Coffee brewer filtration device |
| WO2008110165A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Vestergaard Sa | Microporous filter with a halogen source |
| US8312920B2 (en) * | 2007-05-18 | 2012-11-20 | M-I L.L.C. | Method and apparatus for automated fluid loss measurements of drilling fluids |
| EP2426266B1 (en) * | 2010-09-07 | 2018-10-17 | Caterpillar Work Tools B. V. | A coupling arrangement |
| EP2783071A2 (en) * | 2011-11-23 | 2014-10-01 | Schlumberger Norge AS | Test equipment simulating multiple fluid sequences |
| CN102698480B (zh) * | 2012-06-14 | 2014-04-02 | 王贵林 | 一种具有自清洁功能的自来水压盘式精密过滤器 |
-
2015
- 2015-12-15 FR FR1562426A patent/FR3044933B1/fr active Active
-
2016
- 2016-12-14 JP JP2018532258A patent/JP2019505369A/ja active Pending
- 2016-12-14 CA CA3007775A patent/CA3007775A1/fr active Pending
- 2016-12-14 AU AU2016369312A patent/AU2016369312B2/en active Active
- 2016-12-14 ES ES16809424T patent/ES2809555T3/es active Active
- 2016-12-14 RU RU2018125776A patent/RU2018125776A/ru not_active Application Discontinuation
- 2016-12-14 EP EP16809424.1A patent/EP3389816B1/fr active Active
- 2016-12-14 KR KR1020187020057A patent/KR20180094072A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-12-14 CN CN201680073297.1A patent/CN108367215B/zh active Active
- 2016-12-14 WO PCT/EP2016/081064 patent/WO2017102881A1/fr active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108367215B (zh) | 2021-01-01 |
| JP2019505369A (ja) | 2019-02-28 |
| CA3007775A1 (fr) | 2017-06-22 |
| EP3389816A1 (fr) | 2018-10-24 |
| WO2017102881A1 (fr) | 2017-06-22 |
| FR3044933A1 (fr) | 2017-06-16 |
| CN108367215A (zh) | 2018-08-03 |
| AU2016369312A1 (en) | 2018-06-28 |
| EP3389816B1 (fr) | 2020-05-06 |
| RU2018125776A (ru) | 2020-01-16 |
| KR20180094072A (ko) | 2018-08-22 |
| FR3044933B1 (fr) | 2017-12-22 |
| AU2016369312B2 (en) | 2022-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5693894A (en) | Fluid controlled isokinetic fluid sampler | |
| ES2809555T3 (es) | Dispositivo de filtración de una suspensión | |
| CN105651675A (zh) | 油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统 | |
| CN108801844B (zh) | 一种掺气浓度测量装置及方法 | |
| RU2686139C1 (ru) | Фильтрационная установка для физического моделирования процессов вытеснения нефти | |
| CN114722742A (zh) | 一种采空区多孔介质气体弥散系数测定方法 | |
| CN210154969U (zh) | 一种岩石动静水环境及干燥模拟综合试验系统 | |
| CN105241688B (zh) | 用于地表水和泉水的水样采集系统及水样采集方法 | |
| SU800821A1 (ru) | Ячейка дл измерени потенциалапРОТЕКАНи B пОРиСТыХ МАТЕРиАлАХ | |
| GB2233461A (en) | A capillary rheometer | |
| US2913897A (en) | Apparatus for measuring diffusion coefficients of soil in place | |
| RU2520488C1 (ru) | Способ контроля ресурса фильтроэлемента | |
| CN210154970U (zh) | 水—岩溶蚀试验用动态水流装置 | |
| RU2187795C1 (ru) | Устройство для определения коэффициента газопроницаемости порошков | |
| SU728088A1 (ru) | Способ определени скорости потока текучей среды в пористом слое | |
| SU714211A1 (ru) | Устройство дл отбора проб жидкости | |
| RU55132U1 (ru) | Пробоотборник жидкости из трубопровода | |
| SU894418A1 (ru) | Устройство дл автоматического отбора проб жидкости | |
| SU86068A1 (ru) | Способ определени вли ни сопротивлени воздуха на инфильтрацию жидкостей в грунтах | |
| SU732518A1 (ru) | Устройство дл определени проницаемости образца горной породы | |
| RU2027469C1 (ru) | Фильтроэлемент для очистки жидкостей | |
| SU864066A1 (ru) | Устройство дл исследовани проницаемости пористых материалов | |
| CN112816393A (zh) | 渗透反应墙测试装置及渗透反应墙测试方法 | |
| KR20230111789A (ko) | 질소가스를 이용한 용액의 유량 및 유속 제어 시스템 | |
| RU2045035C1 (ru) | Устройство для измерения коллоидного индекса |