MX2007010499A

MX2007010499A - Metodo para colocar y operar un arreglo de ventilador dispersor de olor.

Info

Publication number: MX2007010499A
Application number: MX2007010499A
Authority: MX
Inventors: Daryl G Hill
Original assignee: Daryl G Hill
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2008-01-16
Also published as: WO2006094066A3; CA2599014A1; AU2006218606A1; WO2006094066A2; US7047803B1

Abstract

Se describe un metodo para arreglar y operar un arreglo de ventiladores (8) para dispersar olores en un area amplia, generados por instalaciones de tratamiento residuales municipales y similares. El metodo incluye un ventilador colocado para impulsar aire a traves de la fuente (9) de olor. El ventilador preferiblemente es una configuracion de impulsor/torre (12, 14) y de manera mas preferible configurado para operacion a alto volumen y bajas rpm para minimizar el ruido. El metodo tambien incluye las etapas de detectar las condiciones ambientales meteorologicas y de funcionamiento de la planta en tiempo real (25, 40) y operar los ventiladores en respuesta a las condiciones de estancamiento productoras de olor. Se utilizan ventiladores multiples en la modalidad preferida del metodo, la colocacion de los ventiladores se basa en las condiciones topograficas y meteorologicas historicas. Los ventiladores pueden responder al olor al hacer variar parametros de operacion tales como direccion de flujo de aire, velocidad y paso de las aspas.

Description

MÉTODO PARA COLOCAR Y OPERAR UN ARREGLO DE VENTILADOR DISPERSOR DE OLOR CAMPO TÉCNICO La invención se relaciona con un método para arreglar y operar un arreglo de ventiladores para dispersar olores en un área amplia. Especificamente, la invención incluye colocar una multiplicidad de ventiladores, colocados para impulsar aire a través de la fuente de olor, como el generado por instalaciones de tratamiento de desperdicios municipales y similares.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es bien conocido el control de olores a través de la dilución y movimiento de aire llevado a cabo por ventiladores. Esta tecnología de "flujo de aire mixto" reduce al impacto de los olores tales como aquellos generados por instalaciones de tratamiento de aguas residuales. No obstante, está tecnología se aplica convencionalmente en aplicaciones ventiladas para edificios y estructuras cerradas, no en "fuentes de área" problema como se encuentran en lagunas abiertas y estanques de goteo. Ciertos factores meteorológicos vuelven dificil el control de fuentes de área tales como lagunas y superficies aireadas y estanques de material. Se necesita un sistema que responda a las condiciones meteorológicas naturales tales como el viento, la temperatura y la humedad en el control de los olores de la fuente de área. La patente de E.U.A. número 4,513,529 describe un método para evitar daño por congelamiento a cosechas que incluyen una sugerencia de colocar un arreglo de sensores de temperatura a nivel de piso en un terreno donde se siembran naranjas para detectar la necesidad de protección contra congelamiento. Este enfoque es rudimentario y únicamente resuelve la temperatura, con el uso de luces montadas en postes para indicar la necesidad de acción de movimiento de aire mediante el uso de un helicóptero. Se necesita un sistema que mejore dicho sistema sensor para de alguna manera llevar a cabo un control de olor sobre un área de generación de olor en oposición al control en el apilado o ventilado. La invención se comprende mejor con referencia a la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos anexos.

DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en perspectiva de un arreglo de ventiladores dispersantes de olor, de acuerdo con una modalidad de la invención; la figura 2 es una vista en planta en mapa de un arreglo de ventilador dispersor de olor de acuerdo con una modalidad de la invención; la figura 3 es un diagrama de flujo lógico de un método para colocar y operar un arreglo de ventilador dispersor de olor, de acuerdo con una modalidad de la invención; y la figura 4 es un diagrama esquemática de los elementos de un método para colocar y operar un arreglo de ventilador dispersor de olor de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE MODALIDADES ESPECIFICAS La invención proporciona un método operacional para un arreglo de ventiladores y más particularmente la operación de un sistema de arreglo de ventiladores que dispersa olores los cuales típicamente se generan en instalaciones de tratamiento de agua de desperdicio. Las características del método operacional se muestran en las figuras 1 a 4. Las figuras 1 y 2 muestran un arreglo 7 de ventiladores, el arreglo de ventiladores está constituido de una multiplicidad de ventiladores 8 colocados alrededor de una fuente 9 de olor. La fuente de olor de manera más preferible es una laguna 10 de almacenamiento de una instalación 11 de tratamiento de agua residuales, como se muestra en la figura 2. El funcionamiento de cada ventilador en el arreglo de ventiladores se controla, como se expone en la presente, para que funcione de manera concertada con la totalidad de los ventiladores en el arreglo para optimizar los efectos de control de olor del arreglo de ventiladores. Como se muestra en la figura 1, cada una de la multiplicidad de ventiladores preferiblemente incluye un impulsor 12 montado en un motor 13. El motor preferiblemente se monta sobre una torre 14 y la torre se coloca de manera más preferible en la superficie 15 del terreno. La figura 3 muestra de manera esquemática un método de operación 17 de la multiplicidad de ventiladores 8 en el arreglo 7 de ventiladores, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. El método de operación incluye primero una colocación inicial de la multiplicidad de ventiladores 18, próximos a la fuente 9 de olor. Esta colocación inicial de la multiplicidad de ventiladores también se puede denominar como "etapa de colocación" . La fuente 9 de olor está rodeada por topografía. De manera convencional, la topografía se puede describir desde la planta de una vista superior con el uso de un contorno 20, como se muestra en la vista en mapa de la figura 2. El contorno es una línea de una curva de elevación constante. La etapa de colocación incluye la revisión de estos contornos topográficos y características colocadas en un mapa. La figura 1 también muestra la dirección 21 de la pendiente descendente. Se conoce por aquellos expertos en meteorología que en ausencia de un flujo frontal interpuesto, especialmente en condiciones atmosféricas en calma, el aire más frío típicamente busca elevaciones menores y fluye siguiendo la dirección de la pendiente descendente. La multiplicidad de ventiladores 8 preferiblemente se coloca aprovechando este "flujo descendente" de manera que el flujo de aire inducido por el ventilador se incrementa, en vez de impedir o posiblemente ser cancelado por este movimiento natural de aire. Como es evidente en la figura 1, la dirección de la pendiente descendente o la dirección de flujo descendente está determinada por la simple construcción de una perpendicular a los contornos en la dirección de la tendencia de elevación decreciente. Cada uno de los ventiladores incluye una dirección de flujo 22 de viento generado. La dirección del viento de la máquina preferiblemente es paralelo a la dirección de la pendiente descendiente para aprovechar este flujo natural. Una dirección 23 de viento predominante, también mostrado en la figura 2, es otro factor que se considera preferiblemente en la etapa 18 de colocación, para una multiplicidad de ventiladores 8. Para determinar la dirección de viento predominante para un sitio particular bajo condiciones variables preferiblemente se utiliza una estación 24 de telemetría meteorológica. La estación de telemetría meteorológica se puede localizar por encima de la superficie 15 del terreno o una torre 26 "de encuentro" la cual es un instrumento meteorológico estándar de torre de montaje, como se muestra en la figura 1. Como mínimo, los datos sometidos a telemetría de manera más preferible incluyen dirección del viento de la superficie, velocidad y temperatura del viento, todo monitoreado a intervalos regulares. También de manera alternativa, una de las torres 14 de la multiplicidad de ventiladores 8 se puede utilizar para la estación de telemetría meteorológica. No obstante, cuando la estación de telemetría meteorológica se incorpora dentro de una de las torres de ventilador, los datos medidos pueden estar alterados cuando el ventilador está funcionando. Cuando se utiliza, también se puede emplear de manera preferida una -torre meteorológica autosustentable separada para monitorear los parámetros del clima cerca de la altura de los ventiladores. La dirección del viento, la velocidad del viento y la medición de la temperatura en tiempo real ayudan a la colocación de la multiplicidad de ventiladores. Estos parámetros del clima son útiles en la colocación para realizar un seguimiento y aprovechar las direcciones predominantes del viento, especialmente durante períodos en reposo de manera que el flujo de aire inducido por el ventilador se incrementa en vez de enfrentarse o posiblemente cancelarse por este viento y flujos de aire naturales . Adicionalmente, como una parte recomendada de la etapa 18 de colocación inicial la multiplicidad de ventiladores 8 se seleccionan para proporcionar el mayor volumen de flujo de aire con los niveles de ruido operacionales más bajos. El ventilador "Agri-CoolMR" con un impulsor 12 tiene características de "alto volumen" como se fabrica por Orchard Rite, LTD de Yakima WA, E.U.A., es una selección de ventilador preferido. En un método 17 operacional preferido del arreglo 7 de ventiladores, la estación 24 de telemetría meteorológica se utiliza en la detección de la condición 25 meteorológica en el ambiente, en tiempo real. De manera preferida, la estación de telemetría meteorológica incluye un sensor 26 meteorológico en comunicación con un registrador 27 de datos meteorológicos o de meteorología. De manera más preferible, el sensor meteorológicos o de meteorología. De manera más preferible, el sensor meteorológico se monta sobre la torre 28 meteorológica, de manera alternativa, uno de una multiplicidad de ventiladores 8, mientras que el registrador de datos meteorológicos se monta en la cercanía, dentro de un recinto hermético al clima que sea accesible con facilidad. El sensor de meteorología preferiblemente incluye un sensor de velocidad de viento e indicador de dirección de viento, o anemómetro y un indicador de temperatura de aire y un sensor de humedad del aire o hidrómetro. La selección y configuración de estos sensores meteorológicos es bien conocida por las personas expertas en la obtención automatizada de datos meteorológicos de un sitio remoto. De manera más preferible, el sensor 26 meteorológico transmite una señal de bajo voltaje para cada parámetro detectado al registrador 27 de datos de meteorología. El registrador de datos de meteorología bien conocidos por aquellos expertos en el campo de monitoreo y telemetría del ambiente, organiza y almacena temporalmente los datos adquiridos del sensor meteorológico específico y retransmite estos datos de seguimiento en tiempo al sistema 33 operativo. El sistema operativo después utiliza la información captada y la archiva en una base de datos 30 acumulativa. De una manera similar al registrador 27 de datos de meteorología, un registrador 31 de datos de ventilador se utiliza preferiblemente para monitorear los parámetros operacionales de cada una de la multiplicidad de ventiladores 8 en el arreglo 7 de ventiladores.

Preferiblemente, cada ventilador incluye sensores que proporcionan la transmisión de una señal de bajo voltaje para cada parámetro detectado al registrador de datos del ventilador. La telemetría adquirida preferiblemente incluye la dirección de la máquina del viento, la velocidad rotacional, el mantenimiento de alarmas mecánicas y recorte y velocidad del propulsor. El registrador de datos del ventilador, también conocido por aquellos en el campo de monitoreo y telemetría de dispositivos mecánicos, organiza y almacena temporalmente los datos adquiridos de los ventiladores y retransmite estos datos captados de tiempo al sistema 33 operativo. El sistema operativo después utiliza la información captada y la archiva en la base 30 de datos acumulativa. La base 30 de datos acumulativa preferiblemente proporciona un archivo para toda la información de la planta, meteorológica y de operación del ventilador para uso por el sistema 33 operativo. El sistema operativo preferiblemente funciona en una computadora 29 personal, como se muestra en la figura 4. El sistema operativo de manera más preferible incluye una arquitectura de relación, la cual proporciona acceso a la información archivada a través de solicitudes formateadas específicamente y técnicas de obtención de datos, bien conocida por los profesionales de procesamiento de datos.

El sistema 33 operativo tiene cuatro tareas principales. Dos de estas tareas se relacionan con la activación del arreglo 9 de ventiladores. El sistema operativo verifica las condiciones detectadas contra requerimientos de criterio para la operación 35 del ventilador, como se muestra en la figura 3. A partir de una detección de las condiciones 40 de operación de la planta y la detección de las condiciones 25 meteorológicas, el sistema operativo puede tomar una decisión respecto a si se activan los ventiladores 45. Si se satisfacen condiciones específicas tanto de la planta como meteorológicas se puede tomar la decisión para activar los ventiladores 65. Las condiciones de operación de la planta monitoreada que son útiles en la decisión para activar los ventiladores incluyen la temperatura y cantidad de efluente a la planta introducido en la laguna de almacenamiento. Las condiciones meteorológicas detectadas consideradas en la decisión para activar el arreglo de ventiladores incluyen una baja velocidad del viento con una disminución correspondiente en la temperatura ambiente, la dirección del viento también puede ser un factor importante. La dirección de un sitio libre de receptores sensibles y el flujo de aire descendente natural se pueden considerar por el sistema operativo. Para una respuesta eficaz a los cambios detectados en la operación de la planta y las condiciones meteorológicas el inicio o colocación del arreglo 7 de ventiladores preferiblemente se lleva a cabo como se expone en lo anterior, con una colocación inicial de los ventiladores 55 la cual incluye una revisión de los contornos 20 topográficos y características dibujadas en el mapa. Nuevamente, la multiplicidad de ventiladores 8 preferiblemente se colocan aprovechando el "flujo descendente" en consideración adicional de las tendencias meteorológicas previas y patrones para la fuente 9 de olor. Como se muestra en la figura 3, la colocación inicial de los ventiladores es una primera etapa crítica para la operación de los ventiladores en la medida en que este factor de colocación inicial influye en las decisiones que se tomen por el método 17 de operación al monitorear y después cuando se opere el arreglo de ventiladores . La base 30 de datos acumulativos, como se muestra en las figuras 3 y 4, preferiblemente se utiliza para la compilación de los datos históricos y el almacenamiento en archivo de los datos meteorológicos captados telemétricamente en tiempo real, como se ha indicado antes. Adicionalmente, el sistema 33 operativo incluye un componente de predicción o anticipado para activar los ventiladores de manera "proactivas" en respuesta a condiciones inminentes productoras de olor, antes de que los olores se vuelvan un problema en el lugar. La detección de las condiciones 40 de operación de la planta, de manera más preferible en tiempo real, se utilizan para verificar los criterios proporcionados detectados para las condiciones 50 productoras de olor anticipado, para una modalidad preferida de la presente invención, la instalación 11 de tratamiento de aguas residuales también es monitoreada en tiempo real. Como se muestra en la figura 4, los sensores 58 de operación de la planta se utilizan para ayudar en la detección de las condiciones 40 de operación de la planta. La información obtenida por estos sensores de operación de la planta es crítica para las decisiones automatizadas respecto al funcionamiento del arreglo de ventiladores en factores tales como la temperatura, caudal y demanda de oxígeno biológico los cuales son importantes para tomar dichas decisiones operacionales. La información obtenida por los sensores de operación de la planta son medidos y enviados al registrador 59 de datos de la planta. Desde el registrador de datos de la planta la información se dirige al sistema 33 operativo en donde después es compilada para su almacenamiento en archivo en la base de datos 30 acumulativa. Los datos acumulados de la estación 24 de telemetría meteorológica se pueden revisar por un programa de predicción para anticipar una condición 50 de producción de olor. El programa de predicción se puede denominar como un módulo 51 de anticipado, como se muestra en la figura 4. El módulo anticipado del programa de predicción de manera más preferible está constituido dentro de una aplicación basada en una computadora personal (PC) utilizando algoritmos sencillos de monitoreo y predicción como se bien sabido por aquellos expertos en la técnica de administración de datos en ámbitos industriales para las funciones operacionales predictivas. La PC incluye un sistema operativo que es accesado interactivamente por un usuario 53, que se localiza en la PC misma o que se localiza de manera remota y se comunica sobre la Internet u otra red o sistema de comunicaciones apropiado. El arreglo del ventilador se activa por el sistema operativo si se satisfacen ciertos valores preprogramados o criterios de análisis. Estos criterios pueden ser una combinación de variables detectadas tales como la temperatura del aire, la velocidad del viento, las velocidades de procesamiento de la planta, la hora del día, la dirección del viento y la temperatura de la laguna de almacenamiento. Las tendencias en cualquiera de estos criterios o variables también puede someterse a un seguimiento así como un programa de análisis de datos dentro del sistema 33 operativo y "analiza" la base 30 de datos acumulativa. Este análisis de datos preferiblemente utiliza características de reconocimiento de patrón, como lo conocen aquellos expertos en el análisis de datos utilizando métodos automatizados. Un sistema inteligente de control con supervisión aprendida y de adquisición de datos es el más preferido, y también conocido por aquellos expertos en el campo de seguimiento y análisis de datos automatizados. Con programación de análisis de datos, se anticipa la presentación de condiciones productoras de olor, cuando las condiciones 25 meteorológicas detectadas apuntan a una condición productora de olor. Después de que el sistema 33 operativo activa el ventilador 65, la tercera tarea primaria preferiblemente se lleva a cabo por el sistema operativo e incluye optimizar los ventiladores en respuesta a las condiciones 60 detectadas. La estación 24 de telemetría meteorológica, la cual incluye sensores 26 de meteorología se utiliza para proporcionar la detección si las condiciones 25 meteorológicas las cuales utilizan para optimizar los ventiladores en respuesta a las condiciones 60 detectadas. No solo está optimización puede incluir orientar a la multiplicidad de ventiladores 8 en respuesta a una condición meteorológica ambiente en tiempo real detectada sino también en respuesta a condiciones en tiempo real de operación de la planta que se detecten. La detección de condiciones 40 de operación de la planta se obtiene de manera similar con el uso de los sensores 58 de operación de la planta, colocados dentro de la instalación 11 de tratamiento de aguas . Después de que el arreglo 7 de ventilador ha estado en operación por un período de tiempo, el método 12 operacional de la presente invención puede incluir desactivar la multiplicidad de ventiladores 70. Según se prefiere, el estado desactivado es una condición implícita o en reposo del arreglo de ventiladores y la multiplicidad de ventiladores 8 se reactivan cuando no se satisfacen más los criterios monitoreados para la activación y ya no existe más la anticipación para las condiciones 50 de producción de olor. Después de que se desactivan los ventiladores, el sistema 33 operativo regresa a un modo de monitoreo y anticipación, como se actualiza regularmente y la verificación de las condiciones detectadas contra los requerimientos 35 de criterio y continúa la anticipación de las condiciones de producción de olor. En una modalidad alternativa de la presente invención, la operación del arreglo 7 de ventiladores puede incluir la operación de un subconjunto de la multiplicidad de ventiladores 8. Este subconjunto puede ser cualquier número de ventiladores del arreglo de ventiladores, determinado como adecuado bajo las condiciones detectadas, para satisfacer los requerimientos de dispersión de olor del sistema. Adicionalmente, la multiplicidad de ventiladores 8 tienen parámetros operacionales los cuales pueden ser optimizados para un mejor funcionamiento de cada ventilador. En una modalidad alternativa adicional de la presente invención, el método 12 operacional del arreglo 7 de ventiladores puede incluir hacer variar los parámetros de operación de cada ventilador en respuesta a las condiciones detectadas para afectar de manera óptima la reducción en el olor. Los parámetros operacionales incluyen orientación del ventilador o dirección del flujo de aire, velocidad de rotación de propelente, y paso de aspa del propelente. Los cambios en estos parámetros operacionales resultan en cambios en las características operacionales de cualquiera o la totalidad de los ventiladores. Por ejemplo, si el sistema 33 operativo determina que las condiciones meteorológicas detectadas requieren la activación del ventilador, pero existe cierto movimiento de aire, la optimización de los ventiladores responde a las condiciones 60 detectadas. Puede reducir la velocidad rotacional de los propelentes 12 hasta proporcionar la dispersión del olor. Un ventilador o velocidad de propelente más lento es deseable debido a que, a menores velocidades de propelente, se produce menor ruido por la operación del ventilador. De manera alternativa, el paso de propelente también se puede ajustar con algunos tipos de propelentes de ventiladores. Se puede ajustar el paso en un equilibrio entre la eficiencia y el ruido a una velocidad de propelente particular. Los vecindarios residenciales son sensibles al ruido del ventilador, especialmente a altas horas de la noche y a hora tempranas en la mañana. Las ordenanzas municipales de ruido, los códigos y los acuerdos operacionales con estos vecinos pueden requerir que se cumplan con ciertos niveles máximos de ruido de manera que se limiten los niveles de ruido operacional del arreglo 7 de ventiladores. En cumplimiento con los estatutos, la invención se ha descrito en un lenguaje más o menos específico respecto a las características estructurales y etapas de proceso. Aunque está invención es susceptible de modalidades en diferentes formas, la especificación ilustra modalidades preferidas de la invención con la comprensión de que la presente descripción se considere como una ejemplificación de los principios de la invención y no se pretende que la descripción limite a la invención a las modalidades particulares descritas. Aquellos habitualmente expertos en la técnica apreciarán que son posibles otras modalidades y variaciones de la invención las cuales utilizan los mismos conceptos inventivos a lo descrito en lo anterior. Por lo tanto, la invención no se limita excepto por las siguientes reivindicaciones como se interpretan apropiadamente de acuerdo con la doctrina de equivalentes .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método de arreglo de ventiladores, que comprende las etapas de: a) colocar una multiplicidad de ventiladores próximos a una laguna de almacenamiento de agua de una instalación de tratamiento de aguas residuales; b) detectar una condición meteorológica ambiental en tiempo real; c) detectar una condición de operación de la planta en tiempo real en la instalación de tratamiento de agua residuales en tiempo real; d) verificar las condiciones detectadas contra criterios para operación de un ventilador; y e) orientar la multiplicidad de ventiladores en respuesta a la condición meteorológica ambiental en tiempo real, detectada y la condición en tiempo real de operación de la planta, detectada.

2. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 1, que comprende además las etapas de: f) anticipar una condición productora de olor; y g) orientar la multiplicidad de ventiladores en respuesta a la anticipación de la condición productora de olor.

3. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 2, que comprende además las etapas de: h) hacer variar parámetros de operación del ventilador en respuesta a las condiciones detectadas para alterar un óptimo en la reducción de la condición productora de olor anticipada, los parámetros operacionales de los ventiladores incluyen dirección de flujo de aire, velocidad y paso de las aspas.

4. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 2, que comprende además la etapa de: h) hacer variar los parámetros de operación del ventilador en respuesta a las condiciones detectadas para minimizar el ruido producido por el arreglo de ventilador, los parámetros operacionales de los ventiladores incluyen dirección de flujo de aire, velocidad y paso de aspa.

5. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de: f) activar la multiplicidad de ventiladores en respuesta a la condición meteorológica ambiente en tiempo real como se detecta, y la condición en tiempo real de la operación de la planta como se detecta.

6. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de: f) desactivar la multiplicidad de ventiladores en respuesta a la condición meteorológica ambiente en tiempo real, como se detecta y la condición en tiempo real de operación de la planta, como se detecta.

7. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de: f) activar un subconjunto de la multiplicidad de ventiladores, la multiplicidad de ventiladores en respuesta a la condición meteorológica ambiente en tiempo real detectada y la condición en tiempo real de la operación de la planta, como se detecta.

8. Método de arreglo de ventiladores como se describe en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de: f) hacer variar la velocidad del ventilador en respuesta a la condición meteorológica ambiente en tiempo real como se detecta y la condición en tiempo real de la operación de la planta, como se detecta.