MX2008013781A - Aparato y metodo para separacion de material residual. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una máquina para proporcionar partículas orgánicas preferiblemente sustrato, para uso en la manufacturación de biogas, la máquina comprende: una toma para entrada de residuo orgánico seco y húmedo al interior de la cámara de la máquina, en donde el residuo orgánico puede contener cuerpos extraños tales como empaquetado blando, preferiblemente plásticos, redes y cuerdas de enlace, así como también metal y vidrio, etc.; un eje de rotación localizado en la cámara y proporcionado con al menos una herramienta, la cual es posicionada en la circunferencia del eje, la herramienta/herramien tas tienen una forma roma; una parte estacionaria montada en la cámara, en donde la parte estacionaria actúa como la herramienta contadora de la herramienta; una salida para partículas molidas; un eyector para cuerpos extraños, la distancia entre la herramienta y la parte estacionaria siendo de un tamaño que permite lograr un efecto de molienda en las partes sólidas del residuo por trituración en piezas más pequeñas, mientras la extensión de la distancia previene un efecto de molido de ser ejercido en las partes más blandas del residuo, tales como plástico. La solicitud además comprende un método para proporcionar partículas orgánicas, preferiblemente sustrato para uso en la manufacturación de biogas.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA SEPARACIÓN DE MATERIAL RESIDUAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una máquina para proporcionar partículas orgánicas, preferiblemente sustrato, para uso en la manufactura de biogas. Más específicamente, la máquina es arreglada para clasificar, lavar y moler el residuo para obtener residuo orgánico el cual tiene un tamaño de partícula específico. La invención también se refiere a un método para proporcionar partículas orgánicas, preferiblemente sustrato, para uso en la manufacturación de biogas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El antecedente a la invención es un deseo por ser capaz de utilizar residuo orgánico como materia prima en plantas de biogas. Las partículas orgánicas manufacturadas por medio de la máquina, son a menudo usadas como sustrato de biogas . Los requerimientos son colocados en el tamaño de la partícula y en algunos casos, además, también será un requerimiento para el sustrato para ser desinfectado (preferiblemente esterilizado) , antes de ser usado como sustrato para la manufactura de biogas. Existen hoy día varios tipos de procesos para manufacturación de sustrato de biogas a partir de residuo.

Dos principios los cuales pueden ser mencionados en la presente, son la técnica de despulpado y el proceso de molienda . La técnica de despulpado puede ser empleada en diferentes escalas y puede también manejar residuos pesadamente contaminados. Se asemeja a un mezclador en su modo de operación. El residuo es combinado con líquido y mezclado en un tanque. El residuo de bajo peso tal como plástico, flotará y después se removerá. Los residuos más pesados tales como metales, se hundirán al fondo. El residuo orgánico permanecerá en lamita del tanque en donde es desmenuzado por los cuchillos. Esta técnica es costosa y tiene un valor de sólidos secos bajo puesto que una gran cantidad de líquido se agrega durante el proceso. El término valor de sólidos secos se refiere a como una gran parte del sustrato tiene contenido energético. El valor de sólidos secos bajo, significa que la planta despulpadora debe ser localizada cerca de la plata de biogas para evitar costos de transporte principales. Una máquina de molienda convencional tiene un tornillo de alimentación que alimenta la materia prima a través de una serie de cuchillos y una criba. La materia prima es forzada través de una serie de cuchillos los cuales desmenuzan la materia prima en una masa fina la cual es entonces comprimida sobre una criba. Teniendo el diámetro correcto en los agujeros de la criba, es posible prevenir las a partículas excesivamente grandes de ser admitidas al producto terminado. El proceso de molienda requiere materia prima finamente seleccionada. La adición de partículas grandes y material no orgánico, tal como metal o vidrio en un proceso de molienda, conducirá a paro o interrupción de la máquina . A partir de la literatura de patente, varias publicaciones se conocen que presentan ejemplos del uso de la tecnología de despulpado y molienda en procesos industriales, para producir substrato de biogas . En el documento WO 2005061114, se describe una planta para el tratamiento de residuos orgánicos húmedos. La planta está compuesta de varias estaciones en donde el residuo orgánico es primero tratado en un molino, el cual desmenuza gruesamente tanto el residuo orgánico como los plásticos, en un tamaño de partícula específico. Se emplea un contador de acero elástico para evitar que el molino sea destruido si el residuo debe contener metal. Después del molido, el material molido es transferido a una unidad la cual disuelve las partículas en partículas más pequeñas . El proceso de disolución es implementado agregando líquido a las partículas en un contenedor cónico, al fondo del cual está una herramienta con velocidad rotacional alta y dientes en forma de cuchillas de sierra. En este proceso (el proceso de despulpado) , el residuo orgánico de la mezcla es triturado en partículas más pequeñas y el plástico es triturado en partículas ligeramente más grandes, mientras objetos pesados caen al fondo del contenedor. Con la excepción de los objetos pesados, la mezcla es transferida a la siguiente estación, en donde el plástico es seleccionado por medio de un separador de tornillo. En el documento WO 03092922, sin embargo, se describe una planta en donde es necesario agregar líquido para obtener un proceso satisfactorio. En la planta, el proceso también es conducido en etapas en varias estaciones. En una primera etapa, se agrega humedad y mezcla con el residuo, en la siguiente etapa, el residuo húmedo es calentado hasta que la humedad se convierte a vapor caliente, de este modo, causando que el residuo sea hervido y la pulpa obtenida con bajo contenido de humedad. El proceso descrito en el documento WO 03092922, es por lo tanto, un proceso de despulpado .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la presente invención, proporcionar una máquina la cual manufactura sustrato de biogas con un contenido alto de sólidos secos. Además, la máquina es capaz en una manera simple, de seleccionar objetos extraños localizados en la alimentación de mezcla residual dentro de la máquina. Es una ventaja especial de la máquina, que no sea necesario remover el empaquetado del alimento antes de que el alimento se deposite en la máquina. La máquina es adaptada para manipular diferentes categorías de empaquetado, tales como plásticos, redes y cuerdas enlazantes a menudo usadas alrededor del empaquetado de carne, metal y vidrio, etc. Con este tipo de manejo de residuos, la separación de los plásticos combinados con el residuo es un problema particular. De este modo, es un objeto adicional de la presente invención, obtener una separación simple de los plásticos. Se ha mostrado que la máquina de conformidad con la invención, también es capaz de manejar diferentes tipos de empaquetados blandos, tales como redes y cuerdas enlazantes en la misma forma como maneja el plástico. Por aras de simplicidad, la máquina será descrita posteriormente con relación al manejo de plásticos, pero se debe entender que el campo de protección también incluye todos los tipos de empaquetados blandos . En máquinas de conformidad con la técnica anterior, el material plástico es molido en piezas pequeñas junto con el resto del residuo. La separación del plástico toma lugar secuencialmente a menudo en un proceso separado. La máquina de conformidad con la invención, es así llamada todo en una máquina. Esto significa que la máquina realiza varias de las funciones, las cuales de conformidad con la técnica anterior, son manejadas por diferentes estaciones o por varias máquinas que forman parte de una planta más grande como se explica anteriormente. La máquina multi- funcional es capaz de producir partículas orgánicas de un tamaño adecuado para uso como sustrato de biogas . La máquina también es diseñada para separar cuerpos extraños del residuo orgánico y lavar los cuerpos extraños limpios antes de que sean enviados para tratamiento adicional. En este contexto, los cuerpos extraños se refieren a elementos de plástico, vidrio y metal, los cuales son a menudo, mezclados junto con la alimentación de residuo orgánico en la máquina. Cuando se usa la máquina de conformidad con la invención, no es necesario conducir una clasificación similar a aquella descrita por ejemplo, en el documento WO 200561114. El residuo que es tratado, es alimentado en la máquina en donde el residuo orgánico es procesado en partículas clasificadas más pequeñas, mientras los cuerpos extraños son separados del residuo orgánico y el material plástico es separado de otros cuerpos extraños tales como metal y vidrio. Cuando se usa la máquina de conformidad con la invención, no es necesario agregar líquido tal como por ejemplo, agua para lograr la descomposición del residuo orgánico en un tamaño de partícula adecuado. Ni es el residuo calentado en la máquina. En el proceso descrito en dichas publicaciones, el líquido es agregado para obtener una descomposición del residuo orgánico y en algunos casos, el residuo es calentado. Existen ahorros financieros relativamente grandes involucrados, puesto que usando la máquina de conformidad con la invención, no es necesario agregar líquido o suministro de energía para calentamiento. La máquina de conformidad con la invención, se basa en el hecho de que el residuo orgánico seco es mezclado con residuo húmedo, por ejemplo, aceites de cocina, sangre u otros residuos con alto contenido de humedad. El residuo orgánico húmedo ayudará a disolver el residuo orgánico seco en la máquina. La máquina es designada con una entrada, en donde el residuo orgánico seco y húmedo, el cual también normalmente contendrá cuerpos extraños tales como plásticos, metales y vidrio, es alimentado en el interior de la cámara. En el interior de la cámara está montado un eje de rotación. El eje es proporcionado con al menos una herramienta, pero preferiblemente varias herramientas las cuales son posicionadas en la circunferencia del eje. La herramienta/herramientas son romas en forma. Una parte estacionaria también está montada en la cámara. La parte estacionaria actúa como la herramienta contadora de la herramienta. La máquina también tiene una salida para sustrato, así como también un eyector para cuerpos extraños. La distancia entre la herramienta de molienda y la parte estacionaria, se adapta para lograr un efecto de molienda en las partes sólidas del residuo por trituración en piezas más pequeñas cuando pasan entre la herramienta y la herramienta contadora. La distancia, sin embargo, está adaptada para prevenir que el efecto de trituración sea ejercido en partes más blandas tales como empaquetado blando, preferiblemente plásticos y redes y cuerdas de enlace para empaquetados de carne . En la máquina, toma lugar el siguiente proceso: la humedad y residuo orgánico seco son mezclados en conjunto en la cámara, esta mezcla preferiblemente es proporcionada por el movimiento del eje. Las partes sólidas residuales son molidas en partes más pequeñas y la parte húmeda del residuo orgánico contribuye a disolución de las partículas orgánicas sólidas en la cámara. Una cierta proporción de cuerpos extraños tales como vidrio y metal, también serán triturados en partes más pequeñas. El material plástico no es molido, puesto que la distancia entre la herramienta y la herramienta contadora es también mayor y puesto que la herramienta tiene una forma roma. El material plástico por lo tanto, sustancialmente retiene su tamaño. Cuando las partículas residuales orgánicas han sido molidas en un tamaño específico, son descargadas a través de una salida proporcionada en la máquina, junto con las partes de los cuerpos extraños (vidrio y metal) , los cuales han sido molidos a un tamaño que les permite pasar a través de la salida. Los cuerpos extraños de un tamaño mayor permanecen en la cámara de la máquina y serán descargados de la máquina junto con los plásticos. La distancia entre la herramienta y la parte estacionaria será entre 5 y 10 mm, pero otros tamaños también pueden ser seleccionados dependiendo del tipo de material a ser procesado en la máquina. La distancia puede por lo tanto, ser ajustable, por ejemplo, por la herramienta siendo montada en tal manera que puede ser ajustada, o las posibilidades para ajuste pueden ser proporcionadas en otra forma. El eje será preferiblemente proporcionado con una pluralidad de herramientas, las cuales pueden ser localizadas a intervalos iguales o no iguales a lo largo de la circunferencia del eje. La salida del sustrato está localizada en el fondo de la máquina. Además, una reja o una criba se montan inmediatamente arriba de la salida. Existe un requerimiento público de que el tamaño de partícula de sustrato de biogas no debe exceder 12 mm. Este requerimiento se satisface por medio de la máquina. El tamaño de las aperturas en la criba puede variar por ejemplo, dentro del intervalo de 4-25 mm. Los metales y vidrio, los cuales son triturados en partículas de un tamaño que les permite pasar a través de las aperturas en la criba, serán descargados a través de la salida, pero subsecuentemente se hundirán y se depositarán en el fondo de los tanques de tratamiento exitosos . Se agrega un residuo a la máquina, una pasta de masa orgánica y cuerpos extraños se desarrollará, llenando la cámara. Esto detendrá el proceso de trabajo y existe una necesidad para romper la pasta y remover los cuerpos extraños . Es importante tener los cuerpos extraños lavados antes de que sean seleccionados, puesto que son destinados para tratamiento adicional. Sin un proceso de lavado, los cuerpos extraños llegarán a ser muy pegajosos y difíciles de manejar. Por razones ambientales y económicas, es también deseable retener tanto como sea posible del material orgánico que es valioso. El lavado de los cuerpos extraño es conducido por medio de boquillas las cuales son arregladas para introducir vapor caliente en la cámara. Además, un inyector para cuerpos extraños se localiza en la porción superior de la máquina, preferiblemente colocado en una pared lateral, inmediatamente arriba del eje de rotación. Cuando los cuerpos extraños han sido lavados, el suministro de residuo a la cámara de la máquina se detiene, mientras el eje continúa rotando. El vapor caliente es descargado a través de las boquillas, lavando los residuos orgánicos atascados en los cuerpos extraños. El residuo orgánico lavado es descargado a través de la salida. El material plástico recolectado en la cámara sigue el movimiento del eje y es expulsado del eyector junto con cuerpos extraños de por ejemplo, metal y vidrio, los cuales tienen un tamaño de partícula que es también grande para ser descargado a través de la salida como el sustrato de biogas . La máquina es por ello automática, y no existe por lo tanto, necesidad para control manual. En el exterior del eyector, el cual puede por ejemplo, estar en la forma de una lengüeta, un dispositivo es montado para recolectar el residuo y transportarlo lejos. Cuando la cámara de la máquina está vacía, el eyector es cerrado y la entrada puede iniciar nuevamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención será ahora descrita por medio de un ejemplo de una modalidad de la invención, la cual es ilustrada en los dibujos adjuntos, en los cuales La Figura 1 es una vista en perspectiva junto con dos diferentes vistas laterales de la máquina de conformidad con la invención. La Figura 2 ilustra una sección a través de la máquina, junto con una vista de un detalle de la máquina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En las figuras, se ilustra una máquina 1 para clasificar, moler y lavar residuos. Se proporciona una toma 2 en la porción superior de la máquina. Todos los tipos de residuo, tales como residuos orgánicos secos y húmedos mezclados con cuerpos extraños tales como plástico, cuerdas enlazantes, metal, vidrio y otros empaquetados, son alimentados en la toma 2 al interior de la cámara 3 de la máquina. En el interior de la cámara 3, un eje de rotación 4 es montado en el cual, están unidas varias herramientas 5 a intervalos a lo largo de la circunferencia del eje 4. El eje 4 es accionado por un motor 10 y es montado en cojinetes 11. La máquina es además proporcionada con una herramienta contadora 6. La herramienta del eje 5 es ajustada en tal manera que existe una distancia a la herramienta contadora 6. Esta distancia puede variar, pero una distancia de 5-10 mm será preferida. La herramienta del eje 5 es roma en forma. Considerando esta forma así como también la distancia a la herramienta contadora 6, no existe efecto de corte sino preferentemente, un efecto de molienda en las partículas sólidas en el residuo pasado entre la herramienta 5 y la herramienta contadora 6. El residuo de diferentes clases tales como residuo orgánico, metal y vidrio, por lo tanto, será triturado en piezas más pequeñas. Una contribución adicional se hace a la fragmentación del residuo orgánico por la cámara 3 siendo llenado con tanto el residuo orgánico seco como húmero en conjunto. Por medio de esta mezcla de residuo, la humedad del residuo húmedo ayuda a disolver el residuo orgánico seco, y no será necesario agregar líquido adicional al proceso. La distancia entre la herramienta 5 y la herramienta contadora 6, junto con la forma roma de la herramienta 5, permiten el empaquetado tal como plástico, cuerdas y redes usadas para envolver alimentos para pasar entre las herramientas sin ser trituradas en piezas pequeñas, con ello, reteniendo sustancialmente su tamaño original en la cámara. En el fondo de la cámara, se localiza una criba 8, o tamiz, proporcionado con aperturas, cada una de las cuales tiene un tamaño preferiblemente entre 4 mm y 25 mm. Esta criba 8 admite las partículas orgánicas y partículas de metal y vidrio, las cuales son molidas a un tamaño igualando el tamaño de las aperturas en la criba. De aquí, las partículas son descargadas a través de una salida 9 a tanques de almacenamiento. Las partículas de vidrio y metal trituradas de un tamaño que les permite ser pasadas a través de la criba 8, serán descargadas a través de la salida y se hundirán en el fondo de los tanques de almacenamiento . Como la cámara de la máquina se llena con residuo, una acumulación de cuerpos extraños se intensificará en la cámara, sí como también una pasta de masa orgánica. La separación de masa orgánica de partículas pequeñas, no funcionará más tan eficientemente. En este punto, es necesario realizar una purga de cuerpos extraños de la cámara, antes que la clasificación de residuo pueda continuar. El suministro de residuo a la cámara entonces se detendrá. Se agrega vapor caliente a la cámara a través de la boquilla 7. Por medio del vapor, la masa orgánica se rompe y se fuerza a salir través de la salida 9. Al mismo tiempo, los cuerpos extraños son lavados limpios antes de proceder a tratamiento adicional. El eje continua rotando, mientras los contenidos de la cámara son lavados. La rotación del eje causa que los cuerpos extraños restantes (el plástico, cuerdas, red, vidrio, metal, etc.), localizados en la cámara puedan ser lanzados a través del eyector 12 en la porción superior de la cámara. En esta etapa, el objeto es lograr que la cámara se vacíe de cuerpos extraños. La cámara es posteriormente, nuevamente lista para recibir residuos para clasificación y tratamiento adicional.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Máquina para proporcíonar partículas orgánicas , preferiblemente sustrato para uso en manufacturación de biogas, caracterizado porque la máquina comprende: - una toma para entrada de residuo orgánico seco y húmedo al interior de la cámara de la máquina, en donde el residuo orgánico puede contener cuerpos extraños tales como empaquetado blando, preferiblemente plásticos, redes y cuerdas de enlace, así como también metal y vidrio, etc.; -un eje de rotación localizado en la cámara y proporcionado con al menos una herramienta, la cual es posicionada en la circunferencia del eje, la herramienta/herramientas tienen una forma roma, -una parte estacionaria montada en la cámara, en donde la parte estacionaria actúa como la herramienta contadora de la herramienta, -una salida para partículas molidas, -un eyector para cuerpos extraños, la distancia entre la herramienta y la parte estacionaria siendo de un tamaño que permite lograr un efecto de molienda en las partes sólidas del residuo por trituración en piezas más pequeñas, mientras la extensión de la distancia previene un efecto de molido de ser ejercido en las partes más blandas del residuo, tales como plásticos.

2. Máquina de conformidad con la reivindicación caracterizada porque la distancia entre la herramienta la parte estacionaria es entre 5 y 10 mm y puede ser ajustable .

3. Máquina de conformidad con una de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque las herramientas son localizadas a intervalos iguales o no iguales a lo largo de la circunferencia del eje.

4. Máquina de conformidad con una de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque la salida para partículas molidas está localizada en la porción del fondo de la máquina.

5. Máquina de conformidad con una de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque el eyector para cuerpos extraños está localizado en la porción superior de la máquina, preferiblemente posicionado en una pared lateral inmediatamente arriba de eje de rotación.

6. Máquina de conformidad con una de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque una pantalla para separar partículas de un tamaño específico, se localiza arriba de la salida para el sustrato, en donde el tamaño de la criba puede ser variado entre 4 mmy 25 mm.

7. Máquina de conformidad con una de las reivindicaciones 1-6, caracterizada porque la cámara está equipada con boquillas para introducir vapor caliente en la cámara .

8. Método para proporcionar partículas orgánicas preferiblemente sustrato, para uso en manufacturación de biogas, caracterizado porque comprende: -el residuo orgánico seco y húmedo que contiene cuerpos extraños tales como empaquetado blando, preferiblemente plásticos, redes y cuerdas de enlace, así como también metal y vidrio, etc., es alimentado en el interior de la cámara de la máquina, -el residuo orgánico seco y húmero son mezclados en conjunto en la cámara, el mezclado se realiza preferiblemente por el movimiento del eje, -las partes sólidas del residuo son molidas por al menos, una herramienta de molienda, la cual tiene una forma roma y está montada en la circunferencia de un eje de rotación, interactuando con una parte estacionaria montada en la cámara, y en donde la parte húmeda del residuo orgánico contribuye a disolver las partículas orgánicas sólidas en la cámara, en donde las partes más blandas del residuo tales como plásticos, redes, etc., no son molidas, pero sustancialmente retienen su tamaño, -cuando las partículas residuales orgánicas son molidas a un tamaño específico, son descargadas a través de una salida proporcionada en la cámara.

9. Método de conformidad con la reivindicación 8, que comprende las etapas de limpiar y remover el residuo no orgánico en la cámara, caracterizado porque: -el suministro de residuo a la cámara de la máquina se detiene, -el eje rota, -el vapor caliente es descargado a través de las boquillas proporcionadas en la cámara para lavar el residuo orgánico atascado en los cuerpos extraños que permanecen en la cámara, - el residuo orgánico lavado es descargado a través de la salida, -se abre un eyector proporcionado en la máquina, -los cuerpos extraños remanentes siguen el movimiento del eje y son expulsados a través del eyector.