MX2007007673A - Separacion de particulas solidas del liquido en el que estan dispersas. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una unidad (10) de filtro vertical que comprende una membrana (16) que consiste de un tubo (12) permeado vertical perforado y una pluralidad de hojas (14) de material semipermeable las cuales permite que pase el agua a traves de las mismas. El material semipermeable define una pluralidad de pasajes de retencion de solidos de una pluralidad de pasajes de permeado. Las hojas (14) se doblan alrededor del tubo (12) vertical perforado en el cual fluye el agua de permeado, la membrana esta dentro de un estuche (40). Una entrada (24) en la parte inferior de la unidad permite que el agua cruda bajo presion fluya a los pasajes de retencion de solidos de la membrana. Una entrada (32) de aire en el extremo superior de la unidad permite que entre aire bajo presion en el extremo superior de la unidad y por lo tanto los extremos superiores de los pasajes de retencion de solidos, hasta que se equilibren las presiones de aire y de agua. La descarga de los solidos retenidos se obtiene al cerrar la salida del tubo perforado y abrir tanto la entrada de agua de descarga como la salida de agua de descarga mientras se mantiene la presion de aire en el extremo superior del estuche.

Description

SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS SOLIDAS DEL LIQUIDO EN EL QUE ESTAN DISPERSAS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con la separación de partículas sólidas de un líquido en el cual están dispersas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Para eliminar partículas sólidas finas de algunos micrómetros de tamaño del agua (o de cualquier otro líquido) es habitual utilizar materiales semipermeables. Los materiales utilizados son porosos a las moléculas de agua pero los poros son suficientemente pequeños para evitar que pasen a través de los mismos partículas sólidas. Los materiales realizan microfiltración o ultrafiltración dependiendo de su tamaño de poro. Convencionalmente, un filtro basado en dichos materiales comprende un tubo de núcleo alargado el cual tiene hileras de orificios en su longitud. Las hojas alargadas de material semipermeable tienen un lado abierto, pero de otra manera están en forma de receptáculos sellados que están fijos al tubo con sus bordes abiertos en comunicación con las hileras de orificios. Existen separadores similares a malla entre los receptáculos y dentro de los receptáculos. Los receptáculos sellados se unen firmemente alrededor del tubo y la unidad enrollada se desliza dentro de un alojamiento exterior alargado. Cuando fluye dentro del estuche agua con partículas sólidas arrastradas, entra a los pasajes de retención de sólidos unidos entre las hojas, los separadores entre los receptáculos están en los pasajes de retención de sólidos. El agua, pero no los sólidos, permean a través del material semipermeable en los receptáculos y de aquí al tubo vía los bordes abiertos de los receptáculos y las hileras de orificios. Después de un período de uso, el filtro se bloquea o por lo menos la velocidad de flujo disminuye a un grado tal que es necesario limpiar el filtro. Esto se obtiene al abrir una válvula que controla la salida de desperdicio del estuche y suministrar agua de descarga bajo presión dentro del estuche para eliminar el agua en el estuche así como las partículas sólidas del estuche a través de la salida de desperdicio. El objetivo de la presente invención es proporcionar un método mejorado de operación de una unidad de filtro, una instalación de filtro mejorada y un método mejorado para la elaboración de una unidad de filtro.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para operar una unidad de filtro vertical que incluye una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, el método comprende alimentar agua de alimentación cruda al extremo inferior de la unidad, extraer agua permeado del extremo inferior de la unidad y mantener una presión superior a la atmosférica en el extremo superior de la unidad por medio de una conexión permanente a un suministro de gas bajo presión. Por fines de economía, el gas normalmente será aire pero pueden utilizarse otros gases. Para limpiar la membrana, el método de operación comprende finalizar el flujo de agua cruda, abrir la línea de flujo de desperdicio que se comunica con el extremo inferior de la unidad y establecer un flujo de agua de descarga hacia al extremo superior de la unidad mientras se mantiene el suministro de gas hacia el extremo superior de la unidad de manera que el agua, el gas y las partículas de sólido fluyan desde la unidad a través de la línea de flujo de desperdicio. Durante la descarga de la unidad de filtro, se puede mantener la presión con una válvula constante o puede ser pulsátil . La presente invención también proporciona una instalación que comprende una unidad vertical de filtro que incluye una membrana que comprende un tubo permeado vertical y hojas permeables de agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, una entrada en el extremo inferior de la unidad para agua cruda, una salida en el extremo inferior de la unidad para el permeado, un medio de válvula para el cierre de suministro de agua cruda, una entrada en el extremo superior de la unidad, un suministro de gas bajo presión el cual se conecta permanentemente a la entrada en el extremo superior de la unidad mientras la unidad funciona para separar el líquido de los sólidos arrastrados, un tubo de flujo de agua de descarga que se dirige a la entrada en el extremo superior de la unidad, un medio de válvula para cerrar normalmente el tubo de flujo de agua de descarga y el medio de válvula el cual se puede abrir para conectar el tubo de flujo de agua de descarga a una fuente de agua de descarga bajo presión cuando se va a llevar a cabo la limpieza, y una salida de desperdicio en el extremo inferior de la unidad a través de la cual el agua de descarga y las partículas sólidas abandonan la unidad. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de filtro para separar sólidos de líquidos que consiste de una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, la membrana tiene una tapa de extremo en cada extremo de la misma, y un estuche formado in situ por fibras recubiertas con resina enrolladas alrededor de la membrana y las tapas . De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método para elaborar una unidad de filtro que comprende hacer girar un montaje que consiste de una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua, a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, la membrana tiene una tapa de extremo en cada extremo de la misma y fibras recubiertas con resina enrolladas alrededor del montaje por lo que se fabrica un estuche el cual se integra con la membrana y con las tapas de extremo. Las fibras preferiblemente están en forma de fibras de vidrio pero se pueden utilizar otras fibras tales como fibras de carbono y fibras de Kevlar.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS Para una mejor comprensión de la presente invención y para demostrar como la misma se puede llevar a cabo ahora se hará referencia, por medio de ejemplos, a los dibujos anexos, en los cuales: la figura 1 es una sección a través de una unidad de filtro de acuerdo con la presente invención; la figura 2 es una vista "despiezada" de la unidad de filtro de la figura 1; las figuras 3 y 4 son vistas diagramáticas de lados opuestos de una instalación de filtro; las figuras 5 y 6 son elevaciones laterales y lados opuestos de la instalación de filtro; la figura 7 es una vista en planta superior de la instalación de filtro; la figura 8 y la figura 9 son vistas de extremo opuestas de la instalación de filtro; y la figura 10 es un diagrama de circuito de la instalación de filtro.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS La unidad 10 de filtro que se ilustra en las figuras 1 y 2 comprende un tubo 12 de núcleo perforado vertical y alargado a lo largo del cual se enrollan hojas 14 alargadas (figura 2) . Cada hoja 14 está en forma de un receptáculo sellado y se fabrica utilizando material semipermeable que permite que pasen a través del mismo agua, pero no partículas sólidas. El borde interior de cada receptáculo está abierto y es en este borde que se une al tubo 12. Los receptáculos se comunican con el interior del tubo 12 por medio de una multitud de perforaciones en el tubo 12. La construcción del tubo 12 y las hojas 14 es convencional . De acuerdo con la nomenclatura convencional en la técnica, la estructura que comprende al tubo (designado con el número 12) y las hojas permeables al agua (con el número 14) se denominarán como una "membrana". La membrana tendrá el número 16. La unidad de filtro, como se ilustra en la figura 1, incluye además una tapa 18 de extremo en el extremo inferior de la misma. La tapa 18 de extremo tiene un receptáculo 20 central que recibe un tubo 22. El tubo 22 penetra en el tubo 12 y conecta la tapa 18 de extremo al tubo 12. Una perforación 24 de salida en la tapa 18 de extremo comunica con el interior del tubo 22 y de aquí con el interior del tubo 12 y permite que el permeado, el cual haya entrado al tubo 12 fluya desde la unidad 10 de filtro. El tubo 22 conecta temporalmente la tapa 18 de extremo con la membrana 16. La tapa 18 de extremo adicionalmente tiene dos o más perforaciones 26, 28. La perforación 26 es la entrada de alimentación de agua cruda y la perforación 28 es la salida de descarga. Es a través de la perforación 28 que las partículas de sólido son eliminadas del estuche durante el procedimiento de limpieza, como se describirá posteriormente. Si se desea, pueden existir más de una perforación 26 y más de una perforación 28. En el extremo superior de la unidad 10 de filtro existe una tapa 30 de extremo adicional. La tapa 30 de extremo tiene una perforación 32 axial a través de la cual se une un suministro de aire bajo presión (el cual no se muestra en las figuras 1 y 2) . Existe un espacio 34 entre la tapa 30 de extremo y la membrana 16. El extremo superior del tubo 12 de núcleo está cerrado por un tapón 36. Para fabricar la unidad 10 de filtro, la membrana 16 necesita las dos tapas 18, 30 de extremo acopladas al mismo y la estructura compuesta se monta sobre un mandril giratorio (no mostrado) . El mandril comprende dos flechas separadas axialmente, coaxiales las cuales entran a las perforaciones 24 y 32 y de esta manera montan giratoriamente las tapas 18, 20 de extremo y la membrana 16. La tapa 30 de extremo incluye un manguito 38 en el cual se acopla el extremo de la membrana 16 y de esta manera se proporciona la conexión temporal necesaria entre la tapa 30 y la membrana 16. Se hace girar al mandril y se fabrica un estuche 40 al enrollar vidrio recubierto con resina u otras hebras de fibra alrededor de la membrana 16 y las tapas 18, 30 de extremo. El estuche 40 se une a la membrana 16 con las tapas de extremo 18, 30 y de esta manera conforman una unidad integrada la cual no tiene espacio alguno entre la superficie exterior de la membrana 16 y la superficie interior del estuche 40. Regresando ahora a las figuras 3 a 10, la instalación de filtro que se ilustra comprende un armazón 42 de base sobre el cual se montan la totalidad de los componentes remanentes de la instalación. Se montan en el armazón 42 cuatro unidades de filtro 10.1, 10.2, 10.3 y 10.4 en la forma descrita antes. Los tubos 44 se conectan a las perforaciones 32 de entrada de las cuatro unidades de filtro. Cada tubo 44 tiene una válvula 46 (figura 10) la cual controla el flujo desde el suministro 48 de aire. El agua que va a ser tratada entra, vía una entrada 50 y fluye a través de una válvula 52 a un tubo 54 el cual se conecta al lado de succión de una bomba 56. El lado de presión de la bomba se conecta a un múltiple 58. Existe una segunda entrada 60 para descarga de agua y se proporciona una válvula 62 entre la entrada 60 y el tubo 54. El múltiple 58 se conecta por cuatro tubos 64 de rama a las perforaciones 26 de las unidades 10.1, 10.2, etc. De esta manera, el agua cruda fluye dentro de los pasajes de retención de sólidos de las membranas 16. Cada perforación 24 se conecta a un tubo 66 de salida y los tubos 66 se dirigen a un múltiple 68 de salida de permeado. La otra perforación 28 de cada tapa 18 de extremo se conecta a un tubo 70 y los tubos 70 se dirigen a un múltiple 72. Existen válvulas 74 en los tubos 70, las válvulas 76 en los tubos 66 y las válvulas 78 en los tubos 64. Un tubo 80 conecta el múltiple 58 con los tubos 52 de rama que se dirigen a las perforaciones 32 de entrada en los extremos superiores de las unidades 10.1, 10.2, etc. Normalmente existen válvulas 84 cerradas en los tubos 82 de rama. Los tubos 82 se unen a los tubos 44 de manera que las perforaciones 32, para propósitos de descarga, se pueden conectar simultáneamente al suministro de aire designado con el número 48 y limpiar el suministro 60 de agua. En operación normal, el agua cruda con partículas sólidas es bombeada por la bomba 56 dentro del múltiple 58, después dentro de los tubos 64 a través de las perforaciones 26 y dentro de las membranas 16. El agua que fluye dentro de las membranas 16 permea a través de las hojas 14 y sale vía los tubos 12, tubos 22 y perforaciones 24. A partir de las perforaciones 24 el agua fluye a los tubos 66 y de aquí al múltiple 68 vía las válvulas 76. Los extremos superiores de las unidades 10.1, 10.2, etc., se conectan permanentemente al suministro 48 de aire y de esta manera mantienen una presión superior a la atmosférica en cada unidad 10.1, 10.2, etc. La presión del agua de alimentación cruda en las perforaciones 26 es suficiente para equilibrar la presión de aire de manera tal que el agua llena los estuches 40 sustancialmente hasta la parte superior y al mismo tiempo deja un espacio de aire por encima del agua. Cuando las unidades de filtro se obturan, la válvula 52 se activa y se abre la válvula 62. Simultáneamente, las válvulas 74 y 84 se abren y se cierran las válvulas 76, 78. En operación normal, las válvulas 74, 84 están cerradas y las válvulas 76, 78 normalmente están abiertas. El agua de descarga fluye desde la bomba 56 al múltiple 58 y después al tubo 80. Desde el tubo 80, el agua de descarga fluye a través de los tubos 82 a las perforaciones 32 con el aire que entra el cual es capaz de iniciar el flujo a través de las unidades inmediatamente que se cierran las válvulas 78 para eliminar la presión de agua de los extremos inferiores de las membranas . El aire y el agua de descarga fluyen a través de los pasajes de retención de sólidos de las membranas, hacia fuera a través de las perforaciones 28 a los tubos 70 y después al múltiple 72 transportando las partículas separadas por filtración, con las mismas. Se suministra constantemente aire bajo presión en el extremo inferior de cada unidad de filtro. Durante la descarga se puede mantener la presión de aire o se puede hacer que pulse.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Método para operar una unidad de filtro vertical la cual incluye una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, el método comprende alimentar agua de alimentación cruda al extremo inferior de la unidad, extraer agua permeada del extremo inferior de la unidad y mantener una presión superior a la atmosférica en el extremo superior de la unidad por medio de una conexión permanente a un suministro de gas bajo presión.

2. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde para limpiar la membrana, el método de operación comprende finalizar el flujo de agua de alimentación cruda, abrir la línea de flujo de desperdicio que comunica con el extremo inferior de la unidad e instituir un flujo de agua de descarga hacia el extremo superior de la unidad mientras se mantiene el suministro de gas al extremo superior de la unidad de manera que el agua, el gas y las partículas de sólido fluyen desde la unidad a través de la línea de flujo de desperdicio.

3. Método como se describe en la reivindicación 2, en donde la presión del suministro de gas pulsa durante la descarga.

4. Instalación que comprende una unidad de filtro la cual incluye una membrana que comprende un tubo permeado vertical y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, una entrada en el extremo inferior de la unidad para agua de alimentación cruda, una salida en el extremo inferior de la unidad para el permeado, un medio de válvula para el cierre del suministro de agua cruda, una entrada en el extremo superior de la unidad, un suministro de gas bajo presión el cual está conectado permanentemente a la entrada en el extremo superior de la unidad mientras que la unidad está operando para separar el líquido de los sólidos arrastrados, un tubo de flujo de agua de descarga que se dirige a la entrada en el extremo superior de la unidad, un medio de válvula para cerrar normalmente el tubo de flujo de agua de desperdicio y el medio de válvula el cual se puede abrir para conectar el tubo de flujo de agua de descarga a una fuente de agua de descarga bajo presión cuando se va a llevar a cabo la limpieza, y una salida de desperdicio en el extremo inferior de la unidad a través de la cual el agua de descarga y las partículas sólidas abandonan la unidad.

5. Unidad de filtro para separar sólidos de líquidos la cual comprende una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, la membrana tiene una tapa de extremo en cada extremo de la misma y un estuche formado in situ por fibras recubiertas con resina enrolladas alrededor de la membrana y las tapas.

6. Método para fabricar una unidad de filtro el cual comprende hacer girar un montaje que consiste de una membrana que comprende un tubo permeado y hojas permeables al agua a través de las cuales pasa el agua para llegar al tubo permeado, la membrana tiene una tapa de extremo en cada extremo de la misma, y una resina de enrollado que recubre a las fibras alrededor del montaje giratorio por lo que se fabrica un estuche el cual se integra con la membrana y con las tapas de extremo.

7. Método como se describe en la reivindicación 6, en donde las fibras se seleccionan del grupo que comprende fibras de vidrio, fibras de carbón y fibras de Kevlar.