ES2912046A1 - Dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares - Google Patents

Abstract

Dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares. La presente invención se refiere a un dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares provisto de un cuerpo (1) de una sola pieza que cubre la anchura total (A) de un módulo (10) de lamelas y que define una pluralidad de elementos (3) de cegado parcial; estando cada uno de dichos elementos (3) de cegado parcial dispuesto sobre un canal lamelar (10a) obturando entre 9/10 y 4/5 de la sección de paso disponible de dicho canal lamelar (10a).

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO EQUILIBRADOR DE FLUJO Y PROTECTOR SOLAR PARA

DECANTADORES LAMELARES

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo técnico de los dispositivos e instalaciones para el tratamiento de efluentes contaminados por impurezas en forma de sólidos en suspensión, por ejemplo y sin carácter limitativo, en plantas de tratamiento de aguas residuales y plantas de tratamiento de agua potable.

Más concretamente, la invención tiene por objeto un dispositivo equilibrador de flujo y de protección solar destinado a instalarse en tanques de decantación lamelar y cuya función es equilibrar las velocidades ascensionales del efluente a través de los distintos canales provistos en los módulos de lamelas instalados en dicho tanque de decantación, así como proteger los módulos lamelares frente a la acción de la radiación solar.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un decantador es un dispositivo que se emplea habitualmente en los procesos de depuración de efluentes (es decir, líquidos que fluyen en una instalación industrial) para la eliminación de impurezas sólidas en suspensión presentes en dichos efluentes y, en particular, en la depuración de agua residual y potabilización de agua de consumo.

Los decantadores comprenden un tanque, o depósito, por el que se hace circular un efluente contaminado por impurezas en forma de sólidos en suspensión y son capaces de separar, -al menos parcialmente- dichos sólidos en suspensión del efluente.

En un decantador el efluente a tratar accede a baja velocidad, a través de entradas que están normalmente situadas en la parte inferior de los laterales del tanque. Como los sólidos en suspensión tienen un peso específico o una densidad mayores que el efluente, estos tenderán a desplazarse hacia abajo, hacia la zona inferior del tanque, o base, donde se irán acumulando. Este fenómeno de acumulación en la parte inferior del tanque se conoce precisamente como “decantación” y permite la posterior evacuación de los sólidos acumulados. El efluente -libre de sólidos- abandonará el tanque del decantador por su parte superior a través de vertederos o conductos de recogida.

La velocidad en sentido ascendente o lateral del efluente debe ser tal que, la velocidad de decantación del sólido en suspensión, le permita alcanzar la base del tanque antes de que el efluente abandone el tanque. De lo contrario, el sólido será evacuado con el efluente, sin que el decantador haya cumplido su función.

Los decantadores de interés en la presente invención están provistos de módulos de lamelas, con objeto de aumentar sus prestaciones. La incorporación de dichos módulos de lamelas en un decantador permite aumentar el caudal de efluente a tratar, o aumentar la eficiencia en la decantación de los sólidos.

Las lamelas son unas placas o perfiles, habitualmente de forma alargada. Es decir, las lamelas suelen tener una dirección principal, más larga, a la que se denomina dirección “longitudinal” y una dimensión secundaria, más corta, denominada dirección “transversal”, a lo largo de la cual discurren el borde superior de la placa y el borde inferior de la placa. Además, dichas lamelas dispuestas en paralelo definen, una serie de canales lamelares que se disponen en el interior del tanque, a una altura intermedia y cubriendo la sección del tanque, habitualmente con una orientación inclinada, que forma un ángulo de entre 45° y 65° con respecto a la horizontal.

Las lamelas obligan, por lo tanto, al efluente a circular a través de los canales lamelares en la dirección dada por su inclinación, formando así un conjunto de pequeños decantadores que aceleran el proceso de decantación. El decantador lamelar recibe el efluente a tratar a través de entradas localizadas en la zona inferior de los laterales del tanque y se distribuye por toda su superficie del tanque bajo las lamelas. Dado que la extracción del efluente tratado se realiza desde la parte superior del tanque y por encima de las lamelas, dicho efluente se ve obligado a circular a través de los canales inclinados conformados por las lamelas. Dada la inclinación de estos canales, los sólidos se ven sometidos a dos fuerzas distintas, la generada por el efluente en su trayectoria ascendente y en la dirección del canal lamelar y a la fuerza de la gravedad en sentido vertical descendente. La composición de ambas fuerzas genera una trayectoria de los sólidos que los aproxima a la parte inferior del canal lamelar donde se agrupan y conforman flóculos de mayor tamaño. Debido a este agrupamiento, los sólidos son capaces de vencer con más facilidad la fricción con el efluente ascendente, aumentando su velocidad natural de decantación y generando un flujo descendente por la cara inferior del canal lamelar. Es decir, en el interior de cada canal lamelar se conforman dos flujos continuos: uno el efluente en sentido ascendente y otro formado por los sólidos que se van agrupando en la cara inferior y sentido descendente. Cuando los sólidos abandonan por la parte inferior el canal lamelar, ya han generado una mayor fuerza de cohesión entre ellos y tienden a mantenerse agrupados en su trayectoria descendente, hacia la base del tanque donde serán evacuados. Finalmente, el agua o efluente, libre de sólidos, abandona los canales lamelares por su parte superior y continuará su trayectoria ascendente hasta ser evacuado mediante los conductos de recogida o vertederos situados en la parte superior del tanque y que conducen el efluente fuera del tanque para continuar con las siguientes fases del proceso de depuración.

La eficacia de un decantador lamelar se evalúa, habitualmente, en base a los siguientes aspectos: la capacidad de tratamiento, es decir, la cantidad de efluente que es capaz de tratar un decantador lamelar por unidad de tiempo; la eficiencia en la eliminación de los sólidos presentes en dicho efluente; y los requerimientos de mantenimiento para que dicho decantador lamelar opere bajo parámetros de capacidad y eficiencia adecuados. Estos requerimientos de mantenimiento dependen en gran medida del proceso de ensuciamiento que se produce debido a la acumulación progresiva de sólidos adheridos en toda la superficie de los módulos de lamelas, así como en las estructuras de soporte de dichos módulos de lamelas.

Tal y como se describirá en detalle a continuación, en el sector de los dispositivos de decantación existe la necesidad de maximizar la capacidad de tratamiento por unidad de superficie instalada, maximizar la reducción de sólidos en suspensión en el efluente tratado y, simultáneamente, minimizar los requerimientos de mantenimiento, ya que estos suponen la parada del decantador y generan costes asociados a las correspondientes tareas de limpieza.

Estos tres aspectos fundamentales dependen por un lado del propio tanque del decantador, y por otro lado, de la tipología de los módulos de lamelas instalados y su sistema de soporte.

En lo relativo al tanque, la capacidad y eficiencia dependerán de su tamaño, tanto en superficie como en volumen total y de su geometría y diseño, que deberá permitir una distribución lo más homogénea posible del efluente bajo las lamelas y en toda su superficie.

En lo relativo a los módulos de lamelas instalados, la capacidad, eficiencia y mantenimiento de la instalación dependerá, entre otros, de factores tan numerosos y diferentes como: la geometría de las lamelas o módulos de lamelas; su tamaño; distancia entre lamelas; sección de los canales lamelares; ángulo de inclinación; comportamiento hidráulico; acabados superficiales de los materiales que componen las lamelas; sistemas de ensamblaje de los módulos; bastidores y sistemas de soporte en el interior o en el exterior del tanque; las pérdidas de superficie efectiva generadas por dichos bastidores y estructuras de soporte que ciegan gran parte de los canales lamelares, etc.

Por último, los sistemas de soporte sobre los que se fijan los módulos de lamelas están ubicados en el interior del tanque de decantación a una altura media sobre el fondo del tanque, y suelen estar realizados mediante perfilería y vigas de carga que aportarán la resistencia necesaria. Dependiendo de su geometría y dimensionamiento, estos sistemas de soporte restaran más o menos eficiencia a la instalación por dos motivos principales, por un lado la oclusión de superficie útil de paso del agua debido a la superficie de la perfilería sobre la que apoyan los módulos quedando ocluidos parte de los canales; y por otro, la afectación a los flujos que se producen bajo los módulos de lamelas actuando como deflectores y generando zonas donde los canales lamelares aquí situados trabajan con velocidades ascensionales muy altas y zonas donde los canales lamelares trabajan a menor velocidad ascensional, velocidad cero, o incluso velocidades negativas o descendentes.

El principal problema de los decantadores lamelares y principal motivo por el cual disminuye la eficiencia de estos es la imposibilidad de conseguir un flujo ascensional homogéneo a través de todos y cada uno de los canales lamelares instalados.

Para que los módulos de lamelas cumplan de forma adecuada su función, el flujo a través de estas debe ser lo más homogéneo posible en toda la superficie instalada, es decir, que las velocidades ascensionales en cada canal lamelar instalado sean iguales en todos ellos. La velocidad teórica de paso a través de los canales lamelares vendrá dada por el caudal de efluente aportado al tanque dividido por la superficie lamelar instalada, esta sería la velocidad mínima de paso y velocidad a la que los sólidos tienen más tiempo para alcanzar la base del canal lamelar. No obstante, en la práctica esta circunstancia no suele producirse casi nunca. Dado que las entradas para el aporte del efluente deben realizarse en puntos concretos de las zonas laterales inferiores del tanque, la dirección de estos flujos de entrada es en sentido paralelo a la superficie del tanque, para posteriormente tener que cambiar su dirección en sentido ascendente, atravesar las lamelas e ir a buscar los canales de evacuación. Esto provoca, debido a la inercia presente en todo efluente sometido a velocidad que siempre exista una tendencia a que ciertas zonas reciban un flujo mayor generando velocidades ascensionales a través de las lamelas instaladas en estas zonas mucho mayores que las velocidades que las velocidades de diseño deseadas. Así, es habitual encontrar velocidades ascensionales de entre 3 y 7 veces la velocidad de diseño en estas zonas preferentes. Esto provoca que en estas zonas los sólidos no tengan tiempo para decantar abandonando los canales lamelares por su salida superior lo que deriva en una pérdida de eficiencia muy elevada.

Asimismo, dado que los canales de recogida suelen estar nivelados y repartidos de forma uniforme por toda la superficie superior del tanque, el mayor caudal que fluye por estas zonas preferentes y cargado de sólidos en suspensión, inicia una trayectoria horizontal por la parte superior de las lamelas que obedece a la uniformidad en la extracción que generan los canales de evacuación, de forma que parte de los sólidos presentes en estos flujos preferenciales, durante su trayectoria horizontal, se depositan sobre la superficie de los módulos de lamelas generando ensuciamiento prematuro.

En la mayor parte de los casos las instalaciones presentan zonas donde las lamelas en vez de tener un flujo ascendente no presentan flujo alguno, o incluso tienen un flujo descendente para compensar el exceso de caudal que discurre por las zonas preferenciales.

Por otro lado, todos los perfiles de soporte que queden situados en dirección perpendicular a la dirección del flujo en su trayectoria bajo las lamelas actúan siempre como obstáculos actuando como deflectores. Cuando el flujo por la zona inferior a las lamelas incide sobre la superficie vertical de la viga, genera una sobrepresión en esa zona e induce un caudal ascendente a gran velocidad en todos los canales lamelares situados sobre esta zona, de igual manera que limita o anula el flujo en los canales lamelares situados en la zona inmediatamente posterior a la viga según el sentido de desplazamiento del flujo.

Las pérdidas de eficiencia debidas a estos desequilibrios en las velocidades de paso a través de las distintas zonas lamelares pueden ser muy elevadas, siendo los valores más habituales entre el 40 y el 60% de pérdida de rendimiento. Es decir, que decanta el 40 -60% de los sólidos que deberían decantar según el diseño teórico a velocidades homogéneas.

Por otra parte, al generar ensuciamiento prematuro, los tanques deben parase con más frecuencia para su limpieza, lo que reduce la capacidad total de la planta de tratamiento y aumenta los costes de explotación.

A fin de resolver estos inconvenientes, en la técnica se han desarrollado algunos dispositivos equilibradores de flujo como, por ejemplo, los divulgados en la patente estadounidense n° US 7.850.860 B2. Dichos dispositivos equilibradores de flujo comprenden una pluralidad de perfiles en V, hechos de acero inoxidable y adosados al borde superior de cada una de las lamelas que componen los módulos al objeto de limitar el paso del efluente y aumentar así la perdida de carga y equilibrar el reparto.

No obstante, dichos dispositivos equilibradores de flujo presentan las siguientes desventajas o limitaciones:

i) Los perfiles en V deben fabricarse unidad por unidad, mediante corte del acero primero y plegado después. En consecuencia, el coste de producción por unidad es muy alto. Además, cada perfil debe ir soldado a la lamela correspondiente lo que supone un coste importante de mano de obra para su montaje.

El número de lamelas instaladas en una planta de tamaño medio es muy elevado. Por ejemplo, una planta que disponga de 4 tanques de decantación de 40 metros de largo por 10 metros de ancho requiere la instalación, por tanque, de 10 filas de módulos de 1 metro de ancho y 40 metros de largo para cubrir toda la superficie. Suponiendo una separación entre lamelas de 40 mm, son 1000 lamelas por cada fila de módulos, por 10 filas, son 10.000 lamelas por tanque, 40.000 lamelas para la totalidad de la instalación. Los costes de producción de 40.000 unidades de perfil con un proceso de fabricación como el descrito anteriormente, unido a los costes de montaje de cada una de esas unidades de perfil a la lamela correspondiente, hace que los costes de implementación del dispositivo equilibrador de flujo sean prácticamente inviables.

ii) Estos perfiles en V suponen un sobrepeso que requerirá reforzar la instalación de soporte del conjunto. Estimando 3 mm de espesor, por su longitud, 1000 mm por la anchura de las dos alas del perfil, 50 mm+50 mm, cada perfil genera un volumen de 0.3 l que por la densidad del acero, 7,8 kg/l son 2.34 kg por unidad de perfil. Una instalación con 40.000 unidades de perfil conllevará una carga adicional de 93.600 kg.

iii) Los dispositivos equilibradores de flujo según la patente US 7.850.860 B2 sólo pueden instalarse en módulos compuestos por lamelas planas. Las tecnologías de decantación lamelar más extendidas en la actualidad son módulos realizados en materiales plásticos y fabricados mediante perfiles extruidos que tras su ensamblaje conforman una pluralidad de conductos tubulares. Las geometrías más habituales de los conductos así realizados son en forma de galón de sargento y hexagonales. Estos conductos, además, una vez conformado el módulo, presentan una alineación en sentido longitudinal pero no en sentido transversal, sentido en el que quedan contrapeados con una distribución conocida como "nido de abeja”. La adaptación del sistema de control de flujo a estas geometrías requiere a su vez una geometría de la pieza o perfiles de imposible realización mediante el desarrollo propuesto en la patente mencionada. Por otra parte, en esta tipología de módulos, el número de conductos a instalar es mucho mayor. Considerando la planta anterior e igualmente una distancia entre lamelas de 40mm, una anchura del conducto de 100mm y la misma anchura de módulo, 1000mm, ahora tendremos una instalación con 400.000 conductos instalados, lo que hace imposible la instalación de un elemento de cierre parcial por canal lamelar.

Otro problema habitual en los decantadores lamelares es la luz solar. Los decantadores tratan agua o efluentes con alto contenido en materia orgánica tanto en disolución como en forma de sólidos en suspensión. Dado que en su mayor parte estos tanques están instalados en el exterior, la luz solar favorece el crecimiento bacteriano y la formación de algas. Especialmente estas últimas, dada su capacidad de adherencia son un factor adicional de ensuciamiento, especialmente en la parte superior de los módulos donde la luz solar tiene mayor incidencia. El tipo de ensuciamiento que producen estas algas es mucho más rápido y difícil de limpiar. Para realizar el mantenimiento y limpieza de los módulos lamelares donde se ha producido este tipo de crecimiento biológico es preciso el vaciado del tanque y el uso de mangueras con mucho caudal y presión para eliminar las incrustaciones. En muchas ocasiones es preciso recurrir a agentes químicos como el cloro o alguicidas para reducir la proliferación de estas algas, afectando a los parámetros de calidad del agua ya sea para consumo humano o para vertido si se trata de aguas residuales. En ocasiones es necesario parar y vaciar el tanque durante varios días para que los módulos y todas sus superficies interiores se sequen completamente, se deshidraten y mueran todos los organismos adheridos a las superficies lamelares, conformen una costra seca que ya será más fácil retirar mediante los procesos habituales de limpieza.

Existe, por tanto, la necesidad de desarrollar dispositivos protectores solares para decantadores lamelares.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención pretende subsanar o mitigar los problemas y desventajas de la técnica mencionada anteriormente.

A tal fin, la presente invención tiene por objeto un dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares, estando dichos decantadores lamelares provistos de módulos de lamelas que definen una pluralidad de canales lamelares, estando el dispositivo equilibrador caracterizado porque comprende:

al menos un cuerpo de una sola pieza que cubre la anchura total de un módulo de lamelas y que define una pluralidad elementos de cegado parcial; estando cada uno de dichos elementos de cegado parcial dispuesto sobre un canal lamelar de forma que obtura entre 9/10 y 4/5 de la sección de paso disponible de dicho canal lamelar.

El dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención permite alcanzar la homogeneización de los flujos que atraviesan las distintas zonas de un decantador lamelar y por lo tanto igualar las velocidades ascensionales en cada uno de los canales lamelares instalados, independientemente de su geometría maximizando la eficiencia del decantador lamelar, reduciendo el ensuciamiento prematuro y los costes asociados. Asimismo, el dispositivo según la presente invención tiene un diseño que hace posible su aplicación en módulos de lamelas con geometrías complejas y a su vez permite su producción en serie a bajo coste, reduce los tiempos de fabricación y simplifica su montaje y los costes asociados.

El equilibrador de flujo para decantadores lamelares objeto de la presente invención se fundamenta en el aumento de pérdida de carga que se produce al aumentar la velocidad de paso de todo efluente a través de un elemento cualquiera. Este aumento de la perdida de carga es función del cuadrado de dicha velocidad, lo que quiere decir que, ante un aumento de la velocidad de paso, la perdida de carga generada será función de dicho aumento de velocidad al cuadrado.

Dado que las velocidades ascensionales de diseño a través de los canales lamelar son muy bajas, con valores habituales entre 5 y 12 metros a la hora y que la sección de paso de los canales lamelares es amplia, la perdida de carga que se produce en el flujo a su paso por los módulos de lamelas presenta valores muy bajos, valores situados entre los 2 x 10-7 y los 12 x 10-7 metros de columna de agua. Esto quiere decir que la resistencia que ofrecen canales lamelares al paso del agua es muy baja. Asimismo, cuando se producen desequilibrios en el reparto de flujo en el tanque y las velocidades de paso a través de los canales lamelares aumentan en determinadas zonas, la resistencia que ofrecen las lamelas ante este aumento de velocidad sigue siendo muy baja e insuficiente para limitar dichas velocidades.

Cada canal lamelar instalado presentará, en planta, una geometría determinada, galón de sargento, por ejemplo. Por lo que al instalar el dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención, se dispone un elemento de cegado parcial de superficie sobre cada canal lamelar del tanque de decantación, adaptado a la mencionada geometría y en su posición correcta.

Cada uno de los elementos de cegado parcial de superficie se extiende sobre uno de los canales lamelares instalados, de forma que cierra parcialmente la sección de paso disponible de dicho canal laminar. La geometría de cada uno de dichos elementos de cegado está dimensionada para que la sección de paso disponible una vez instalados sea entre 1/5 y 1/10 de la sección del canal lamelar (es decir, los elementos de cegado parcial obturan entre 4/5 y 9/10 de la sección de paso total del canal, respectivamente). Esto generará un aumento de la velocidad de paso del efluente en la parte superior de los módulos de lamelas de entre 5 y 10 veces la velocidad que se produzca en el canal lamelar. Dado que la perdida de carga en cualquier elemento por el que circula un fluido es función de la velocidad elevada al cuadrado, la perdida de carga que se producirá

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debida al equilibrador de flujo, estará entre 25 y 100 veces la perdida que se produce en el propio canal lamelar a la velocidad de trabajo.

En estas condiciones y ante un aumento de velocidad en determinados canales lamelares, la perdida de carga que se produce en el equilibrador de flujo es muy alta. Por ejemplo, si una instalación lamelar se diseña para una velocidad ascensional de 10 metros /hora, y el equilibrador de flujo lo diseñamos para reducir la sección de paso a 1/10, la velocidad de paso a través del equilibrador de flujo será de 100 metros /hora. En una zona donde la velocidad de paso a través de los canales lamelares sea de 40 metros / hora, la velocidad de paso a través del equilibrador sería de 400 metros /hora y la pérdida de carga que se produciría con respecto a la que se produce en un canal que trabaja a 1 metro /hora y 10 metros / hora en el equilibrador es de 1.600 veces.

Las inercias que se producen bajo los módulos de lamelas y que en condiciones normales generarían esas velocidades de 40 metros / hora en determinados canales lamelares, ya no tienen la capacidad de vencer las pérdidas de carga generadas por el equilibrador, desviando los flujos hacia los canales que trabajan con menores velocidades y por lo tanto con menores perdidas de carga. Por lo tanto, los flujos en todos los canales tienden a igualarse en función de las que son ahora perdidas de carga suficientes.

Dependiendo de la sección de paso ocluida y por tanto de la sección de paso disponible que dependerá del diseño del equilibrador, el equilibrio de velocidades obtenibles fluctuará entre el 65 y el 98 %. Lo que significa que las diferencias máximas de velocidades que podrán darse en todo el sistema entre canales lamelares preferentes y no preferentes serán de entre el 35% y el 2%.

Por otro lado, el dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención, al actuar también como protector solar, evitará la incidencia de los rayos del sol sobre los módulos lamelares limitando la proliferación de microorganismos y algas en el interior de los canales. La escasa materia orgánica que acumulará el propio equilibrador en su superficie, así como las elevadas velocidades de paso a través de los elementos de cierre parcial evitará que puedan producirse depósitos o incrustaciones debidas a microorganismos o algas y de producirse, no afectarán a la distribución y equilibrio del flujo en toda la superficie del tanque. Además, su limpieza resultará mucho más sencilla al ofrecer una superficie más accesible para su lavado con agua mediante manguera. En caso de tener que recurrir a secar la biomasa, al estar en la superficie superior del módulo, su secado será mucho más rápido y la parada necesaria del tanque será de menor duración.

En resumen, las ventajas que se derivan del uso del dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares según la presente invención son:

- Se consigue que todos los canales lamelares instalados en toda la superficie del tanque trabajen con velocidades ascensionales próximas a la velocidad media teórica, de forma que los sólidos tienen el tiempo suficiente de permanencia en el canal lamelar para alcanzar la base del canal antes de ser evacuados por su parte superior elevando el rendimiento de la instalación a valores más próximos al rendimiento teórico total;

- Se evita, la influencia de las estructuras de soporte inferiores de los módulos de lamelas impidiendo que estas actúen como deflectores y generando zonas donde los canales lamelares trabajan con velocidades ascensionales muy altas y zonas donde los canales lamelares trabajan con velocidades ascensionales bajas o incluso negativas o descendentes, haciendo ahora que todos estos canales lamelares trabajen a velocidades próximas a la velocidad media de diseño;

- Se reduce el ensuciamiento de la instalación. Dado que ahora la mayor parte de los sólidos alcanzan la base del canal lamelar y son evacuados por la parte inferior del mismo, el efluente que abandona los canales lamelares por su parte superior presenta un contenido en sólidos mucho menor. Además, los sólidos que puedan aún permanecer en suspensión en el efluente son la fracción más fina y con menos capacidad de decantación, por lo que una vez que abandonan los módulos y atraviesan el equilibrador continúan en suspensión en el efluente hasta alcanzar los canales vertedero de evacuación situados en la parte superior del tanque de decantación;

- Permite eliminar los canales vertedero de evacuación que habitualmente es necesario instalar en la parte superior de cualquier tanque de decantación lamelar. Esto es posible porque ahora el equilibrio del flujo a través de los módulos de lamelas instalados queda garantizado por el equilibrador de flujo según la invención y ya no precisa una distribución homogénea de dichos canales vertedero de evacuación. De esta forma, el agua o efluente, atravesará de forma homogénea toda la superficie lamelar instalada para posteriormente fluir por la parte superior del tanque y por la zona más próxima a la lámina de agua en dirección a la zona de evacuación del tanque. Dado que el contenido en sólidos de este efluente es muy bajo, este flujo horizontal tampoco generaría un problema de ensuciamiento prematuro. La eliminación de estos canales vertedero supone un ahorro de costes muy importante en la instalación global. Estos canales suelen fabricarse en acero inoxidable y su dimensionamiento debe ser muy robusto para aguantar el empuje del agua equivalente al volumen desalojado por lo que deben estar realizados en chapa de mucho espesor y su geometría aportar un momento de inercia muy alto. Habitualmente se instalan con una separación entre sí de entre 1 y 2 m, requieren medios de fijación y ser instalados perfectamente nivelados. El coste por lo tanto de estos canales es muy elevado, representando habitualmente entre el 10 y el 13% del coste total de un taque de decantación lamelar completo; y

- Limita el ensuciamiento debido a la proliferación de bacterias o algas reduciendo los trabajos de mantenimiento y limpieza necesarios.

El cuerpo de una sola pieza del dispositivo equilibrador de flujo y protector solar según la presente invención está fabricado preferiblemente en plástico inyectado.

El hecho de que el cuerpo sea fabricado mediante la tecnología de inyección de plásticos permite dotar al equilibrador de flujo y protector solar de geometrías muy complejas que permitan su adaptación a módulos de lamelas tubulares, a las geometrías de sus conductos y a la posición de los estos. Asimismo, permite que el dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención sea fabricado en serie.

Además, la fabricación por medio de inyección de plásticos permite dotar al equilibrador de flujo de numerosos elementos de cegado parcial en cada unidad, cubriendo un número equivalente de canales con cada pieza conformada, sin que los costes de producción dejen de ser asumibles.

La fabricación por medio de inyección de plásticos permite dotar (si así se desea) al cuerpo de usa sola pieza de diferentes espesores, por ejemplo, mayor espesor en las zonas de unión entre elementos de cierre parcial y en los medios de fijación al objeto de aumentar la resistencia del cuerpo de la pieza; y menor espesor en los planos que

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conforman los elementos de cierre parcial al objeto de reducir la cantidad de material y por lo tanto el peso y el coste unitario de producción. Esto es muy difícil de conseguir mediante cualquier otra tecnología de producción en serie.

Por otro lado, la fabricación por medio de inyección de plásticos permite dotar al equilibrador de los medios de fijación necesarios con las perforaciones necesarias ya realizadas quedando el dispositivo equilibrador ya listo para su montaje, evitando costes de manipulación posteriores, lo que resulta en costes de manipulación que se limitan a su preparación para el transporte.

Asimismo, el proceso de producción mediante la tecnología de inyección de plásticos permite un diseño que facilita el encaje de un dispositivo equilibrador sobre el otro en el apilamiento para el transporte, lo que reduce el volumen ocupado y por lo tanto los costes de dicho transporte.

Por último, el hecho de que el dispositivo equilibrador de flujo según una realización preferida de la invención esté realizado mediante esta tecnología permite un diseño que simplifica la tarea de montaje en la instalación, resultando rápida y sencilla y de nuevo, resultando en costes de montaje muy reducidos.

En resumen, gracias al uso de la tecnología de inyección de plásticos, es posible diseñar un molde para fabricar con precisión el cuerpo de una sola pieza del equilibrador de flujo según la presente invención, de forma que incluya cada uno de los elementos de cegado parcial de superficie necesario por cada canal lamelar, con su geometría adecuada, en la posición adecuada, con los medios de fijación necesarios para su anclaje y preparada para su montaje de forma sencilla.

El cuerpo de una sola pieza del dispositivo equilibrador de flujo posee, preferiblemente, una anchura equivalente a la anchura del módulo donde deberá instalarse y una longitud preferiblemente igual a la mitad de la longitud del módulo de lamelas. De esta forma, cada cuerpo de una sola pieza dispondrá de un número de elementos de cegado parcial de superficie correspondiente al número de canales a cubrir y únicamente con dos cuerpos de una sola pieza, se cubrirá la totalidad de la superficie del módulo y por lo tanto la totalidad de los conductos lamelares que lo componen.

En una realización preferida de la invención, cada uno de los elementos de cegado parcial comprende preferiblemente:

-al menos dos planos inclinados cuyas aristas inferiores discurren de forma paralela a los bordes superiores anterior y posterior de cada canal lamelar, confluyendo además dichos planos inclinados en una única arista superior paralela a las aristas inferiores; y

-al menos dos planos de cierre cuyas aristas inferiores discurren paralelas a los bordes superiores laterales de cada canal lamelar.

Preferiblemente, la inclinación de los planos inclinados cuyas aristas inferiores discurren paralelas a la dirección de la anchura de los bordes superiores del canal lamelar, es de entre 50 y 70° con respecto a la horizontal.

Cada arista inferior anterior coincide, preferiblemente, en la vertical con el borde anterior del canal lamelar correspondiente y la arista posterior inferior queda desplazada entre 2 y 5mm en la vertical con respecto al borde posterior del canal lamelar.

Asimismo, en una realización preferida de la invención, los extremos laterales del cuerpo de una sola pieza del dispositivo equilibrador de flujo están unidos a unos medios de fijación. Dichos medios de fijación consistirán, preferiblemente, en sendos perfiles destinados a disponerse lo largo de la dirección longitudinal del módulo de lamelas. Estos perfiles estarán dotados de perforaciones que permitirán su anclaje mediante remachado o atornillado a las estructuras de soporte anti-flotación situadas longitudinalmente a lo largo de los laterales de los módulos de lamelas instalados en el tanque de decantación.

En aquellos tanques de decantación en los que los módulos de lamelas están realizados en material plástico, al presentar una baja densidad, dichos módulos precisan de un sistema de soporte superior que evite su flotabilidad. Esto se suele realizar mediante perfiles, generalmente en U invertida, que fijan cada línea de módulos por sus extremos laterales, estos perfiles a su vez se sujetan mediante tirantes a las estructuras de soporte inferiores de los propios módulos de lamelas.

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En este caso particular, el dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención puede instalarse fácilmente apoyando sus medios de fijación sobre los perfiles anti­ flotación, realizando las perforaciones necesarias coincidentes con los orificios presentes en los medios de fijación del equilibrador e insertando un tornillo o remache. El cuerpo de una sola pieza del dispositivo según la presente invención quedará entonces fijado al módulo de lamelas cubriendo parte o la totalidad de este, así como todos y cada uno de los canales lamelares que abarque según su longitud. Seguidamente y si fuese necesario, podría colocarse otro cuerpo de una sola pieza de un nuevo equilibrador, así hasta cubrir la totalidad de los módulos instalados en cada línea correspondiente a la longitud total del tanque. A continuación, y si fuese necesario, se procedería de forma similar con las siguientes líneas de módulos de lamelas hasta completar la anchura total del tanque y la totalidad de su superficie.

En una realización preferida de la invención, el cuerpo de una sola pieza tiene un mayor espesor en las zonas de unión entre elementos de cierre parcial y en los medios de fijación, mientras que posee un menor espesor en los planos que conforman los elementos de cierre parcial de superficie (al objeto de reducir el peso total del dispositivo equilibrador).

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la presente descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características técnicas de la invención, de acuerdo con ejemplos preferentes de realizaciones prácticas de la misma, se acompañan como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Fig. 1.- Es una vista en perspectiva de una realización del dispositivo equilibrador de flujo y protector solar según la invención montado sobre un modulo de lamelas y parcialmente en despiece ordenado;

Fig. 2A.-Es una vista en planta de uno de los cuerpos de una sola pieza del equilibrador de flujo y protector solar de la Fig. 1;

Fig. 2B.-Es una vista en alzado lateral del cuerpo de una sola pieza de la Fig. 2A;

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Fig. 2C.- Es una vista en alzado longitudinal del cuerpo de una sola pieza de la Fig. 2A;

Fig. 2D Es un detalle ampliado del cuerpo de una sola pieza de la Fig. 2A; y

Fig. 3 - Es una vista en perspectiva de una segunda realización de un cuerpo de una sola pieza de un equilibrador de flujo y protector solar según la invención.

DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

A lo largo de la presente descripción, así como en las figuras adjuntas, los elementos que posean la misma función o una similar, se denotarán con las mismas referencias numéricas.

En la Figura 1 se muestra una primera realización del dispositivo equilibrador de flujo y protector solar según la presente invención.

En esta realización particular de la invención, el dispositivo equilibrador de flujo y protector solar comprende dos cuerpos 1, de una sola pieza, fabricados por inyección de plástico. Cada uno de dichos cuerpos 1 se extiende a lo largo de la anchura completa A del módulo 10 de lamelas y los dos juntos, puestos uno a continuación del otro cubren, a su vez, el módulo 10 completo a lo largo de su dirección longitudinal L.

En el módulo 10 de lamelas mostrado en la figura 1 cada pareja de lamelas contiguas define una pluralidad de canales lamelares 10a. El espacio de separación entre lamelas contiguas es aproximadamente de 40 mm y cada canal lamelar 10a tiene una anchura aproximada de 100 mm. El módulo 10 está provisto asimismo, de dos estructuras 13 anti-flotación, en la forma de sendos perfiles, que están dispuestos longitudinalmente sobre los extremos laterales del módulo 10 de lamelas.

Como se describirá en más detalle a continuación, los cuerpos 1 del dispositivo equilibrador de flujo se fijan a dichas estructuras 13 anti-flotación del módulo 10.

Gracias al empleo de la tecnología de inyección de plástico para fabricar los cuerpos 1 de una sola pieza, una vez se ha realizado el diseño del molde y se ha fabricado el mismo, es posible producir entre cincuenta y sesenta cuerpos de una sola pieza a la hora. Además, la mano de obra necesaria para fabricarlos se limita al apilamiento y preparación para el transporte. Esto unido al menor coste del material plástico frente al acero hace que los costes de producción del dispositivo equilibrador de flujo según la presente invención, sean muy reducidos. Además, los cuerpos 1 de una sola pieza pueden realizarse en la longitud que se desee, de forma que abarcarán una mayor cantidad de conductos cuanto mayor sea su longitud.

Los cuerpos 1 de una sola pieza están provistos además de una pluralidad de elementos de cegado parcial, que se explican en más detalle en figuras sucesivas, por ejemplo en las Figuras 2A, 2B, 2C y 2D, en las cuales se designan con la referencia numérica 3. En la Figura 2A, se muestran rodeados por círculos discontinuos, varios elementos 3 de cegado parcial. Para facilitar la comprensión de dicha figura, solo se ha señalado la primera fila de dichos elementos 3 de cegado parcial, presente en el cuerpo 1 de una sola pieza.

Como puede apreciarse en más detalle en la Fig. 2D, en esta realización particular de la invención, cada elemento 3 de cegado parcial consta de cuatro planos inclinados 5a que parten de las aristas inferiores 7a y que confluyen en una arista superior 7c. Cuando el cuerpo 1 de una sola pieza está debidamente colocado sobre el módulo lamelar 10, las aristas inferiores 7a discurren de forma oblicua a la dirección longitudinal L del módulo 10 de lamelas, coincidiendo con los bordes superiores de cada canal lamelar. Asimismo, cada elemento 3 de cegado parcial está igualmente provisto de unos planos 5b, los cuales, en esta realización particular de la invención, también están inclinados verticalmente, que parten de las aristas inferiores 7b y cierran en sus extremos laterales cada elemento 3 de cierre parcial.

Los cuerpos 1 de una sola pieza mostrados en las Figuras 2A, a 2D, están provistos además, de unos medios 9 de fijación, en forma de perfiles, que discurren a lo largo de la dirección longitudinal L del módulo 10 de lamelas y que están provistos de perforaciones 9a de anclaje.

De esta forma, para poder montar cada cuerpo 1 de una sola pieza sobre el módulo 10 de lamelas solo es necesario realizar cuatro taladros sobre la perfilería anti-flotación y la unión mediante los correspondientes remaches o tornillos, tarea que resulta muy rápida y requerirá un número de horas reducido hasta la instalación total de todos los

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equilibradores necesarios. Los costes de montaje en la instalación serán también muy reducidos.

En este caso concreto, cada cuerpo 1 de una sola pieza se montará sobre el módulo 10 de forma que el borde inferior anterior de cada uno de los elementos 3 de cegado parcial quede localizado en la vertical del borde superior de cada lamela que compone el módulo 1. El borde inferior posterior de cada uno de los elementos de cegado parcial se dispone a una distancia en la horizontal del borde superior de la lamela contigua de entre 10 y 3 mm, lo que generará la superficie de paso libre para el efluente.

En la figura 3 se muestra una segunda realización de un cuerpo 1 de una sola pieza del dispositivo según la presente invención diseñado específicamente para acoplarse a un módulo 10 de lamelas según lo divulgado por la patente P201830839, propiedad del solicitante. En esta realización particular de la invención, dichos elementos de cegado parcial describen, en conjunto, una geometría longitudinal en zigzag paralela a la geometría en planta del canal lamelar 10a del módulo 10. En este caso particular, los medios 9 de unión están situados a aproximadamente 1/3 y 2/3 su longitud total. Estos medios de unión serán coincidentes con la ubicación de los separadores que conforman los módulos 10. Estos medios de unión incorporan un cajeado o perforación que servirá como punto de anclaje con los separadores superiores del módulo 10, pudiendo atornillarse o remacharse a dichos separadores. Esta sería una primera forma de fijación del equilibrador al módulo 10.

Como opción preferida, el separador del módulo 10 estará dotado en su parte superior de un elemento de unión tipo clic en forma de doble semi-flecha que permitirá el anclaje rápido con el cajeado de los medios 9 de unión del dispositivo equilibrador según la presente invención.

La doble semi-flecha situada en la parte superior de los separadores superiores del módulo 10 coincidirá en la vertical con el cajeado localizado en los medios de unión del equilibrador de flujo, de forma que para su acoplamiento solo será preciso situar la pieza del equilibrador sobre el módulo 10, ya ensamblado, y realizar una ligera presión para que la semi-flecha flexione, pase a través del cajeado y recupere su posición original fijando la pieza del equilibrador solidariamente al módulo 1.

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El equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares estará dotado de, al menos un elemento de cierre parcial de superficie y un elemento de acoplamiento, pudiendo alcanzar dicha pieza, el número de elementos de cierre parcial totales necesarios para cubrir la totalidad de los canales 10a lamelares de un módulo 10 y un número de cajeados equivalente y que coincidiría con el número de separadores del módulo 10.

La presente invención no está limitada, en modo alguno, a las realizaciones aquí divulgadas. Para la persona experta en la técnica serán evidentes otras posibles realizaciones diferentes de esta invención, a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el alcance de protección de la presente invención está definido, exclusivamente, por las reivindicaciones que siguen a continuación.

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Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo equilibrador de flujo y protector solar para decantadores lamelares, estando dichos decantadores lamelares provistos de módulos (10) de lamelas que definen una pluralidad de canales lamelares (10a), y estando el dispositivo equilibrador caracterizado porque comprende:

al menos un cuerpo (1) de una sola pieza con que cubre la anchura total (A) de un módulo (10) de lamelas y que define una pluralidad de elementos (3) de cegado parcial; estando cada uno de dichos elementos (3) de cegado parcial dispuesto sobre un canal lamelar (10a) obturando entre 9/10 y 4/5 de la sección de paso disponible de dicho canal lamelar.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que cada uno de los elementos de cegado (3) parcial comprende:

- al menos dos planos inclinados (5a) cuyas aristas inferiores (7a) discurren de forma paralela a los bordes superiores anterior y posterior de cada del canal lamelar (10a), confluyendo además dichos planos inclinados (5a) en una única arista superior paralela (7 c) a las aristas inferiores (7a); y

- al menos dos planos (5b) de cierre cuyas aristas inferiores (7b) discurren paralelas a los bordes superiores laterales de cada canal lamelar (10a).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que la inclinación de los planos inclinados (5a) de cada elemento (3) de cegado parcial es de entre 50 y 70° con respecto a la horizontal.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (1) de una sola pieza está fabricado en plástico inyectado.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los extremos laterales del cuerpo (1) de una sola pieza del dispositivo están unidos a unos medios (9) de fijación.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que los medios (9) de fijación son dos perfiles que discurren a lo largo de la dirección longitudinal (L) del módulo (10) de lamelas y que están provistos de perforaciones (9a) de anclaje.