ES2961766A1 - Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones mediante la mezcla homogénea en línea, y procedimiento de uso - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones a una concentración determinada mediante la mezcla homogénea en línea de una disolución saturada con una cantidad determinada del fluido de base que permite prescindir de instalaciones intermedias de preparación de disoluciones de proceso además de ahorrar en tiempos de proceso.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones mediante la mezcla homogénea en línea, y procedimiento de uso
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención tiene por objeto el procurar un método capaz de eliminar la necesidad que actualmente existe en la industria de realizar preparaciones de disoluciones para proceso, lo que obliga a disponer de unas instalaciones, generalmente de conducción de fluidos, almacenamiento de disolución en concentración requerida, mantenimiento mediante batido, control mediante sensórica, y particularmente con otros requerimientos particulares. Estas instalaciones suponen la ocupación de un espacio en las instalaciones industriales, de una inversión económica inicial, de una operativa y unas inversiones periódicas para mantenimiento de las mismas, y de un riesgo de pérdidas por exceso de cantidad preparada y con la aplicación de este proceso se eliminan dichas inversiones y requerimientos de instalación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es común en las instalaciones industriales el uso de una serie de disoluciones para realizar determinados procesos químicos. En concreto en la industria alimentaria, para el proceso de cocción de la aceituna de mesa o el de oxidación de aceitunas, por ejemplo, se requiere preparar una disolución de sosa en una concentración determinada, otra de salmuera en otra concentración o de agua acidulada. Las tres disoluciones se deben preparar partiendo de disoluciones saturadas y en el procedimiento actual se tienen una serie de depósitos donde se produce la cocción, otros depósitos de las disoluciones saturadas (adquiridas a concentración máxima a proveedores y almacenadas como materia prima de proceso) una serie de depósitos intermedios de "líquidos preparados” , que son las disoluciones llevadas a la concentración que cada fabricante estime correcta para su particular proceso de elaboración, y que se obtienen mediante la mezcla de agua y la disolución saturada provista como materia prima. Partiendo de cada depósito de materia prima existe una conducción hacia el depósito intermedio, al que también llega una conducción con agua, y entre ellas existe una serie de válvulas y medidores de caudal que ayudan a prever la concentración del “líquido preparado”, en donde se realiza tanto el control del nivel de concentración como un batido para asegurar la homogeneidad de la mezcla. Tras un tiempo de mezclado, generalmente batiendo, se puede ya disponer de la disolución en la concentración deseada, y entonces ya podrá ser trasegado al depósito de proceso. Continuando con el ejemplo de la cocción de la aceituna de mesa o el de oxidación, durante los tratamientos se baña la aceituna en la disolución de sosa y en la de salmuera.
Son conocidos en la actualidad distintos dispositivos y sistemas que realizan procesos análogos, resultando de especial interés la mención de los siguientes:
1°) CN101305833A: La invención proporciona un método de adición de ácido en línea que añade ácido líquido a un material líquido al que se va a añadir ácido mediante la adopción de un tubo Venturi para formar un material líquido ácido. El tubo Venturi incluye un segmento de entrada, un segmento de contracción, un segmento de garganta y un segmento de difusión, en donde el segmento de entrada está conectado con la tubería del material líquido a agregar con ácido; el segmento de difusión está conectado con un mezclador estático; y se dispone una entrada de líquido ácido en el segmento de garganta del tubo Venturi. El método de adición de ácido en línea comprende los siguientes pasos: introducir el material líquido que se va a añadir con ácido en el tubo Venturi desde el segmento de entrada y fluir hacia el segmento de contracción, el segmento de garganta y el segmento de difusión; e introducir el líquido ácido del segmento de garganta del tubo Venturi en el tubo Venturi, mezclar en línea con el material líquido que fluye hacia el segmento de difusión para formar el material ácido líquido y fluir hacia el mezclador estático a través del segmento de difusión para continuar el mezclado. El método de adición de ácido en línea puede lograr un buen efecto de mezcla a través del proceso de mezcla cuantitativa dinámica del líquido ácido y el material líquido según la proporción.
2°) ES-2344985_T3: La invención se refiere a un aparato y un procedimiento para la preparación en línea de un líquido médico.
3°) ES-2470266_T3: La presente invención se refiere al campo del mezclamiento de polímeros. Más particularmente, se refiere a un procedimiento para mezclar polímeros a base de poliolefinas en fase fluida. Todavía más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento para el mezclamiento en línea de polímeros olefínicos en fase fluida en la sección del separador de la alimentación de producto de una planta de polimerización integrada.
La invención propuesta contiene las siguientes ventajas y, por tanto, novedad respecto del estado de la técnica conocido, en tanto que no se encuentran referencias a un sistema que cumpla con todas estas características que la invención propuesta reúne:
- Mezcla homogénea en línea de dos disoluciones de diferente concentración integrada en un proceso industrial con posibilidad de prescindir de depósitos intermedios.
- Reducción de inversión en instalaciones.
- Reducción de tiempo de proceso.
- Reducción del consumo de agua gracias a la optimización del uso del agua que es proyectada.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención propuesta, “Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones mediante la mezcla homogénea en línea, y procedimiento de uso”, se lleva a cabo a partir de los siguientes elementos constituyentes:
1. Depósito de disolución concentrada a nivel de saturación.
2. Suministro del líquido que sirve de base para disolver el soluto.
3. Sensores para medición de la concentración y caudal existente.
4. Otros sensores para contextualizar y comparar las mediciones a distintas condiciones ambientales (Temperatura y presión principalmente).
5. Bombas de trasiego de líquido, aptas para las densidades corregidas por la disolución.
6. Válvula de apertura y cierre lineal, para regulación controlada del caudal.
7. Línea de conducción, incluido ramal de recirculación.
El grueso de la invención, en donde reside toda la actividad inventiva, se encuentra en la identificación y secuenciación de válvulas y demás elementos constituyentes. Esto es así sin menoscabo de que el proceso, y la instalación que lo ejecuta, se encuentra formado por un todo que incluye el conjunto de todas las partes integrantes que se mencionan. Las bases que identifican esta invención son las siguientes:
1. En todos los casos se partirá por un lado de una disolución saturada obtenida como materia prima del proceso. A la salida de su contenedor se sitúa:
a. Bloque de válvulas, que permitan regular linealmente el caudal suministrado (que exista correspondencia de proporción lineal entre el porcentual de apertura de válvula y porcentual de caudal suministrado respecto del máximo calculado para la instalación realizada).
b. Bomba de trasiego, que podrá ser progresiva (actuada por servomotor) para ser elemento de control alternativo o adicional al bloque de válvulas además de procurar el desplazamiento del fluido (disolución saturada).
c. Detector de concentración de la disolución en trasiego. En función del tipo de disolución la concentración podrá detectarse directa o indirectamente, empleando sensores específicos o calculándola a partir de la medición de un parámetro relacionado con el disoluto (densidad o conductividad eléctrica, por ejemplo). También podrá controlarse ambos parámetros para obtener una medida redundante, empleando ambos sistemas de medición. Cabe la posibilidad de que haya que mantener unas condiciones físicas concretas (presión o temperatura generalmente) para que las mediciones resulten válidas o aplicables, por lo que igualmente cabe la posibilidad de tener que integrar un sistema de acondicionamiento de condiciones de temperatura además de aumentar la presión en tubería mediante la configuración de modo de funcionamiento de la bomba y de diseño de las conducciones.
2. En todos los casos también se partirá por otro lado de suministro del fluido base de la disolución, lo más común es que se trate de suministro de agua de red, a cuya salida se sitúa:
a. Bloque de válvulas, que permitan regular linealmente el caudal suministrado (que exista correspondencia de proporción lineal entre el porcentual de apertura de válvula y porcentual de caudal suministrado respecto del máximo calculado para la instalación realizada).
b. Bomba de trasiego, que podrá ser progresiva (actuada por servomotor) para ser elemento de control alternativo o adicional al bloque de válvulas además de procurar el desplazamiento del fluido (disolución saturada).
3. Las dos líneas anteriores confluyen a la entrada de un mezclador en línea, elemento comercial que procura, con un rango de precisión variable según marca y modelo, la mezcla instantánea de ambos fluidos. La homogeneidad del fluido a la salida también puede variar con la marca y modelo de mezclador.
4. A la salida del mezclador se sitúa la conducción de trasiego a proceso, en la que se integra:
a. Un detector de concentración para verificar que dicha concentración está dentro de parámetros de aceptabilidad.
b. Un segundo detector o grupo de detectores es posible que pueda o deba incluir, para controlar las condiciones de medida o para tomar una segunda medida, redundante o no, si no es redundante puede ser para control del proceso ulterior.
c. Un medidor del caudal circulante
En previsión de que pudiera haber errores podrá existir un ramal para retorno, recirculación, de manera que pueda incorporársele más líquido base o más disolución saturada, en función de hacia qué cota se haya desviado la concentración del producto final. En este caso de nuevo encontraremos:
d. Válvula de al menos 3 vías para derivación a salida o a retornorecirculación.
e. Válvula de entrada a mezclador, pudiendo suceder esta entrada en un tercer conducto de admisión del mezclador o realizando picaje en entrada de alguno de los dos principales, previa situación de válvula de corte que evite mezclas y trasiegos no deseados.
Finalmente será necesario que un sistema electrónico de control gobierne el sistema, recibiendo las mediciones de concentración, caudal y otras y corrigiendo el grado de apertura de las válvulas de control, o la velocidad de giro del servomotor de bomba, en el caso de controlarse el caudal por este método.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de figuras en las que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Diagrama de proceso.
En las citadas figuras se pueden destacar los siguientes elementos constituyentes:
01. - Depósito de disolución saturada.
02. - Suministro de fluido de base.
03. - Bomba de trasiego de disolución saturada.
04. - Bomba de trasiego de fluido base.
05. - Unidad de tratamiento de condiciones ambientales (temperatura).
06. - Sensor 1 línea de entrada de disolución saturada.
07. - Bloque de válvulas de regulación de caudal (lineal) de entrada de disolución saturada.
08. - Bloque de válvulas de regulación de caudal (lineal) de entrada de líquido base.
09. - Sensor 2 línea de entrada de disolución saturada.
10. - Sensor 1 línea de entrada de líquido base.
11. - Mezclador en línea (en continuo).
12. - Sensor 1 salida de mezclador.
13. - Sensor 2 salida de mezclador.
15. - Válvula de salida a proceso desde derivación a recirculación.
16. - Válvula de salida a recirculación desde derivación a recirculación.
17. - Válvula de vuelta a entrada a mezclador desde derivación a recirculación. 18. - Salida hacia proceso (uso).
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA
A los efectos de la presente realización preferida, y en relación con la configuración que incluye todos los sistemas de ahorro la construcción del sistema de mezcla homogénea en línea, incluirá los elementos que se describen a continuación.
1. Línea de suministro de disolución saturada, formada por:
a. Depósito de disolución saturada (01), tolva o silo.
b. Bomba de trasiego de disolución saturada (03), sin requerimientos especiales más allá de la compatibilidad química, la certificación de uso alimentario para la aplicación particular, gracias a que será la electroválvula la que regule el caudal a suministrar a la mezcla. c. Bloque de válvulas de regulación de caudal (lineal) a entrada de disolución saturada (07), formado a su vez por:
i. Válvula manual, normalmente abierta al completo, al 100%, que en caso de avería de la siguiente válvula permitirá el trabajo dentro de unas condiciones mínimas de calidad. ii. Electroválvula lineal, que por sí misma particularmente ofrezca correspondencia lineal entre el porcentaje de apertura y el porcentaje de caudal que pasa o una electroválvula controlada mediante automatismo que por programación permita controlar el porcentaje de caudal, calculado respecto del máximo aplicado a la configuración de instalaciones con que se cuenta.
d. Acondicionador de condiciones físicas (05), concretamente caldera de gas con termómetro integrado, para mantener condiciones de temperatura constante en la toma de medida de concentración de la disolución saturada.
e. Sensor 1 en línea de entrada disolución saturada (06) para verificación de la cota de concentración de la disolución.
f. Sensor 2 entrada disolución saturada (09) para identificación de parámetros de base para proceso como conductividad de la disolución a la entrada a mezcla.
El orden de instalación de componentes de medición podrá variar en instalaciones particulares.
2. En todos los casos también se partirá por otro lado de suministro del fluido base (02) de la disolución, lo más común es que se trate de suministro de agua de red, a cuya salida se sitúa:
a. Bomba de trasiego de fluido base (04), sin requerimientos especiales más allá de la compatibilidad química, la certificación de uso alimentario para la aplicación particular, gracias a que será la electroválvula la que regule el caudal a suministrar a la mezcla. b. Bloque de válvulas de regulación de caudal (lineal) a entrada de fluido base (08), formado a su vez por:
i. Válvula manual, normalmente abierta al completo, al 100%, que en caso de avería de la siguiente válvula permitirá el trabajo dentro de unas condiciones mínimas de calidad. ii. Electroválvula lineal, que por sí misma particularmente ofrezca correspondencia lineal entre el porcentaje de apertura y el porcentaje de caudal que pasa o una electroválvula controlada mediante automatismo que por programación permita controlar el porcentaje de caudal, calculado respecto del máximo aplicado a la configuración de instalaciones con que se cuenta.
c. Sensor 1 entrada líquido base (10) para identificar parámetros de control como dureza del agua, por ejemplo. Este sensor es probable que en muchas instalaciones no exista.
3. Las dos líneas anteriores confluyen a la entrada de un mezclador en línea (en continuo) (11), elemento comercial que procura, con un rango de precisión variable según marca y modelo, la mezcla instantánea de ambos fluidos. La homogeneidad del fluido a la salida también puede variar con la marca y modelo de mezclador.
4. A la salida del mezclador se sitúa la conducción de trasiego a proceso, en la que se integra:
a. Sensor 1 de salida de mezclador (12). Un detector de concentración para verificar que dicha concentración está dentro de parámetros de aceptabilidad.
b. Sensor 2 de salida de mezclador (13). Nueva medida de conductividad, por ejemplo, para parámetros de control posteriores, durante uso de la disolución.
c. Sensor 3. Medición de Caudal
En previsión de que pudiera haber errores podrá existir un ramal para retorno, una derivación para recirculación (14), de manera que pueda incorporársele más líquido base o más disolución saturada, en función de hacia qué cota se haya desviado la concentración del producto final. En este caso de nuevo encontraremos:
d. Válvula de vuelta a mezcla desde derivación de recirculación (16) que en caso de estar cerrada permitirá la salida a proceso y en caso de estar abierta permitirá la recirculación por mezclador en línea (en continuo) (11).
e. Picaje en conducto de suministro de fluido base (02) a entrada a mezclador en línea (en continuo) (11), en donde si sitúa también válvula regulación de entrada a mezcla disolución recirculada (17) para evitar mezclas indeseadas. En caso de estar abiertas permitirá la corrección mediante la mezcla con más suministro de fluido base (02) o con más disolución saturada.
f. Válvula de salida a proceso desde derivación a recirculación (15) que en caso de estar cerrada forzará el paso a recirculación y su entrada en mezclador en línea (en continuo) (11) y si está abierta pasará a salida hacia proceso (uso) (18).
5. Finalmente, será necesario integrar un elemento de control de los elementos que hacen la corrección de caudales, un automatismo, que en función de las concentraciones y caudales de entrada determine la cantidad de cada líquido que entra en la mezcla de manera que finalmente se obtenga la concentración y caudal deseados.
6. Será posible realizar instalaciones seriadas. De esta manera, el conjunto final formado por varios sistemas de preparación en continuo de disoluciones configurados en serie, de manera que con la mezcla se pueda acceder a una disolución final formada por diferentes disoluciones más básicas.
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales empleados, formas, tamaños, número de piezas y disposición de los elementos que se describen serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento.
Claims (5)
1. - Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones mediante la mezcla homogénea en línea, y procedimiento de uso, caracterizado por constituirse a partir de los siguientes elementos:
a) Ramal de entrada de disolución saturada, formada a su vez por los siguientes elementos:
• Depósito de disolución saturada.
• Bomba de trasiego de líquidos.
• Valvulería para regulación de caudal.
• Medidor de concentración.
b) Ramal de entrada de líquido base de la disolución, formado a su vez por los siguientes elementos:
• Bomba de trasiego de líquidos.
• Valvulería para regulación de caudal.
c) Mezclador en continuo: formado a su vez por los siguientes elementos:
• Equipo de mezcla en línea.
• Medidor de concentración a salida.
• Medidor de caudal a salida.
2. - Dispositivo para preparación en continuo de disoluciones mediante la mezcla homogénea en línea, y procedimiento de uso, según reivindicación 1, caracterizado porque a la salida del mezclador se incorpora un circuito de recirculación de corrección de fallos en mezcla o afine de la concentración.
3. - Procedimiento de preparación en continuo de disoluciones a una concentración determinada mediante la mezcla homogénea en línea de una disolución saturada con una cantidad determinada del fluido de base, según reivindicación 1 y 2, caracterizado porque las bombas de trasiego son servo accionadas para aumentar el control o incluso sustituir la valvulería de regulación de caudal.
4. - Procedimiento de preparación en continuo de disoluciones a una concentración determinada mediante la mezcla homogénea en línea de una disolución saturada con una ca ntidad determinada del fluido de base, según reivindicación 1 a 3, caracterizado porque se añaden sensores adicionales en diferentes puntos del circuito hidr áulico, para medición de parámetros alternativos para aumento del control del proceso ulterior.
5. - Procedimiento de preparación en continuo de disoluciones a una concentración determinada mediante la mezcla homogénea en línea de una disolución saturada con una cantidad determinada del fluido de base, según reivindicación 1 a 4, caracterizado porque se añaden reguladores de temperatura (caldera y/o refrigeración) y/o elementos de control de la presión como presostatos de seguridad con los que mantener unas condiciones físicas concretas en el proceso de mezcla.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2961766 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20240313 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20240701 |