WO2015055882A1 - Sistema para la recuperación del calor de aguas residuales - Google Patents

Sistema para la recuperación del calor de aguas residuales Download PDF

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WO2015055882A1
WO2015055882A1 PCT/ES2014/070781 ES2014070781W WO2015055882A1 WO 2015055882 A1 WO2015055882 A1 WO 2015055882A1 ES 2014070781 W ES2014070781 W ES 2014070781W WO 2015055882 A1 WO2015055882 A1 WO 2015055882A1
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siphon
section
water
peripheral chamber
outlet
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PCT/ES2014/070781
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English (en)
French (fr)
Inventor
Javier Antonio VAZQUEZ SANCHEZ
David Rosa Ariza
Santiago LORENZO MAGAZ
Rosa Ana CAMPO ARNAIZ
Original Assignee
Abn Pipe Systems, S.L.U.
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/12—Plumbing installations for waste water; Basins or fountains connected thereto; Sinks
    • E03C1/122—Pipe-line systems for waste water in building
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C2001/005—Installations allowing recovery of heat from waste water for warming up fresh water

Definitions

  • the present invention relates to a system for the recovery of heat from wastewater, especially sanitary water, which is sent to the general evacuation or drainage network, after use, at temperatures higher than those of feed or inlet Said water in a clean state.
  • the system of the invention is conceived as a means to take advantage of the thermal energy of the water that is poured through the sanitary water evacuation networks of buildings of different application, such as individual homes, housing blocks, hospitals, hotels, etc.
  • Gray waters which are those that come from the set of sanitary devices, except toilets, and that are waters with a relative dirt, with little waste solids and with certain elements in solution, such as detergents, greases, etc.
  • Black waters which are those that carry fecal matter from toilets. They are waters with high pollutant contents.
  • White waters which are those from rain, snow, etc., collected on roofs and terraces of buildings. Generally this water has a low level of dirt.
  • the system of the invention is designed to be applied to the set of gray and black waters, without prior separation thereof, being indicated for installation in building downspouts or in the final collection of the collector that receives the different downspouts. Background of the invention
  • Black water from toilets is traditionally conducted to the drain or general drainage network.
  • the gray waters coming from devices that can optionally use hot water in their operation or function, are collected through a conduit that, generally, feeds a tank or storage tank, from where, depending on the temperature of the Stored water is sent to a thermal recovery facility or to the general drain.
  • Wastewater heat recovery systems or installations that respond to this form of operation are described, for example, in patents ES2259921, US4550771, EP0532910 and GB2304877.
  • the present invention aims to solve the problems set forth above, by means of a system that allows its application both in new works and in works already executed, without having to increase the number or arrangement of downspouts of the building and using a single system or installation of heat recovery, being necessary only to incorporate in the sewage collection network of the building of certain elements, whose assembly does not require modifying the general structure of the evacuation network.
  • the set of gray and black waters of a building which are collected through downspouts, are passed, before being sent to the general drain, through a wastewater passage selector that It is composed of a siphon, whose entrance section is surrounded by a peripheral chamber with which it is in communication through holes or slots made in the wall of said section.
  • This chamber has an auxiliary outlet that is located at a lower height than the siphon outlet and has an actuated valve mounted that controls the passage through this auxiliary outlet, depending on the temperature of the water that fills the peripheral chamber.
  • the actuated valve deflects the water towards a heat recovery system, while when said temperature is lower than the preset value, it deflects the passage of water towards the general drainage of the building.
  • the auxiliary outlet of the peripheral chamber is located, as indicated, at a lower height than the exit of the siphon and is smaller in section than said siphon.
  • the actuated valve is activated by a thermal sensor that is mounted in the peripheral chamber.
  • the inlet section of the siphon will be arranged in prolongation with the conduction of general wastewater discharge in which the step selector of the invention is mounted.
  • the siphon will be of practically constant section from its entrance to its exit, with said exit directed perpendicular to the entrance section.
  • the auxiliary output will be located in the lower part of the peripheral chamber, for example in a direction parallel to the siphon inlet section.
  • both the siphon outlet and the auxiliary outlet of the peripheral chamber evacuate the fluid to the general drain.
  • the actuated valve will direct this water towards the heat recovery system.
  • FIG 1 is a diagram of a wastewater evacuation installation, which includes the thermal recovery system of the invention.
  • Figure 2 shows a side elevation of the wastewater passage selector installed in the downspouts of the water drainage network of a building, according to the invention.
  • Figure 3 shows in perspective the peripheral chamber that becomes part of the wastewater passage selector.
  • Figure 4 is a diametral section of the peripheral chamber mounted on the siphon inlet section of the wastewater passage selector.
  • Figure 1 shows the scheme of a network of sanitary water evacuation, belonging to a house or work already executed, which includes various systems or installations of thermal recovery, these can be an accumulator with internal coil, an exchanger of plates, a tubular exchanger or any other thermal recovery system that operates for the same purpose.
  • the drain of the appliances (1) can be collected in a drain (4) and that of the appliances (2) and toilet (3) in a common drain (5).
  • the downspouts (4 and 5) lead to a common downspout (6) that pours into the sewer or general drainage network.
  • a wastewater passage selector is provided or formed which is generally indicated by reference number (7) and which is constituted, as best It can be seen in Figure 2, by a siphon (8) comprising an inlet section (9) and an outlet section (10), the inlet section (9) being aligned with the downspout (4 or 5) in the It is installed.
  • a siphon (8) comprising an inlet section (9) and an outlet section (10), the inlet section (9) being aligned with the downspout (4 or 5) in the It is installed.
  • annular chamber (1 1) is formed which is located below the exit section
  • auxiliary outlet (12) which is also located below the outlet section (10) of the siphon (8), and has an actuated valve mounted ( 13) which can be activated by a thermal probe (14) installed inside the tank (11).
  • the wall of the inlet section (9) of the passage selector around which the peripheral chamber (1 1) is formed has grooves or holes (15), and the filtering filler material of the chamber (39) through which the water that passes through the section (9) of the passage selector to the peripheral chamber (11) will pass.
  • the auxiliary outlet (12) of the peripheral chamber (1 1) branches into two mouths (16 and 17), the first of which leads, through the pipe (18) to a thermal recovery installation (19), while the mouth (17) leads, through a pipe (20) to the common downpipe (6) that leads to the general drain.
  • (1 1) is at a temperature higher than a preset value, will direct the output of water through the mouth (16). On the contrary, when the temperature of this water is below the preset value, it will be directed through the mouth (17) to be sent to the general drain.
  • the peripheral chamber (11) will have openings (21 and 22) in its bases for coupling to the inlet section (9) of the passage selector.
  • the peripheral chamber (1 1) can be provided at its bases with an upper mouth (23) and a lower one (24), with its corresponding caps, for emptying and replacing the filtering material filled by said chamber.
  • the siphon (8) can be provided, in the intermediate section located at a lower height, with a manhole (29).
  • the actuated valve (13) derives the flow passage to the mouth (17) leading to the general downpipe (6). If the probe (14) detects that the water filling the peripheral chamber (11) is at a temperature higher than the predetermined value, the actuated valve (13) derives the flow through the mouth (16) towards the recovery facility thermal (19).
  • the thermal recovery system 819) may be constituted by a tank (31) in which the hot water supply pipe (18) flows through of a particle retention filter (32). Inside the tank (31) a coil (33) is housed through which the clean water to be heated is circulated.
  • the tank (31) can have internally available cleaning diffusers (34), an upper overflow (35) and a lower vacuum mouth (36).
  • the tank (31) can have a temperature probe (37) installed.
  • Figure 1 includes other thermal recovery installations that could be used in the recovery system, such as a plate exchanger, a tubular exchanger (38).
  • the installation could include a single step selector installed in the downspout (6), to which the water from the downspouts (4 and 5) is conducted.
  • the installation of the system of the invention will only require the necessary step selectors (7) to be inserted in the corresponding descents, an operation that can be carried out without the need to carry out works in the building structure.

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Abstract

Sistema para la recuperación de calor de aguas sanitarias residuales, que comprende hacer pasar el conjunto de aguas residuales, antes de su envío al desagüe general, a través de un selector de paso de aguas residuales (7), cuyo tramo de entrada (9) está rodeado por una cámara periférica (11) que está en comunicación con dicho tramo de bajada y dispone de una salida auxiliar (12) situada a menor altura que la salida (10) del sifón, en la que va montada una válvula actuada (13) encargada de dirigir el agua hacia una instalación de recuperación térmica o hacia el desagüe general.

Description

SISTEMA PARA LA RECUPERACIÓN DEL CALOR DE AGUAS RESIDUALES
DESCRIPCIÓN
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema para la recuperación del calor de aguas residuales, especialmente de aguas sanitarias, que se envían a la red general de evacuación o desagüe, después de su uso, a temperaturas superiores a las de alimentación o de entrada de dicho agua en estado limpio.
El sistema de la invención está concebido como medio para aprovechar la energía térmica del agua que se vierte a través de las redes de evacuación de agua sanitaria de edificios de diferente aplicación, tales como viviendas individuales, bloques de viviendas, hospitales, hoteles, etc.
Las aguas que se vierten a través de las redes de evacuación de un edificio pueden clasificarse en: a) Aguas grises, que son las que proceden del conjunto de aparatos sanitarios, excepto inodoros, y que son aguas con una suciedad relativa, con escasos residuos sólidos y con ciertos elementos en disolución, tales como detergentes, grasas, etc.
b) Aguas negras, que son aquellas que arrastran materias fecales procedentes de inodoros. Son aguas con altos contenidos contaminantes.
c) Aguas blancas, que son las procedentes de las lluvias, nieve, etc., recogidas en cubiertas y terrazas de edificios. Generalmente esta agua tienen un bajo nivel de suciedad.
El sistema de la invención está concebido para ser aplicado al conjunto de aguas grises y negras, sin separación previa de las mismas, estando indicado para su instalación en bajantes de edificios o en la recogida final del colector que recibe las diferentes bajantes. Antecedentes de la invención
Ya son conocidos sistemas de instalaciones para la recuperación de aguas residuales, a partir del tratamiento de las aguas grises originadas en un edificio, para lo cual las aguas procedentes de aparatos que pueden ser alimentados con agua caliente se recogen en una conducción diferente de la utilizada para conducir la salida de inodoros.
Las aguas negras procedentes de inodoros, se conducen de forma tradicional al desagüe o red general de evacuación. Por su parte, las aguas grises, procedentes de aparatos que pueden utilizar opcionalmente agua caliente en su funcionamiento o función, se recogen a través de una conducción que, generalmente, alimenta un tanque o depósito de almacenamiento, desde donde, dependiendo de la temperatura del agua almacenada, se envían a una instalación de recuperación térmica o al desagüe general. Sistemas o instalaciones de recuperación de calor de aguas residuales que responden a esta forma de funcionamiento se describen, por ejemplo, en las patentes ES2259921 , US4550771 , EP0532910 y GB2304877.
En todos los casos se requiere de una instalación con bajantes diferentes, una para las aguas negras y otra para las aguas grises, de la segunda de las cuales se efectuará la recuperación o aprovechamiento térmico por diferentes sistemas.
La necesidad de disponer de dos bajantes diferentes en el edificio, hace que los sistemas e instalaciones antes expuestos solo puedan ser aplicados, de un modo rentable, en edificios de nueva construcción, sin posibilidad práctica de aplicación en edificios ya construidos.
En otros casos se recurre a la disposición de un intercambiador térmico a la salida de aquellos aparatos sanitarios en cuyo funcionamiento utilizan generalmente agua caliente, como es el caso de duchas y similares. En este sentido pueden citarse la patente ES2354548 y DE19817031. Estos sistemas requieren de la disposición de un intercambiador térmico para cada aparato sanitario, con instalaciones de recuperación independientes, con el correspondiente encarecimiento que ello supone. Descripción de la invención
La presente invención tiene como objeto resolver los problemas antes expuestos, mediante un sistema que permita su aplicación tanto en obras nuevas como en obras ya ejecutadas, sin necesidad de tener que aumentar el número o disposición de bajantes del edificio y utilizando un solo sistema o instalación de recuperación de calor, siendo necesario solamente incorporar en la red de recogida de aguas residuales del edificio de determinados elementos, cuyo montaje no requiere modificar la estructura general de la red de evacuación.
De acuerdo con el sistema de la invención, el conjunto de aguas grises y negras de un edificio, que son recogidas a través bajantes, se hacen pasar, antes de su envío al desagüe general, a través de un selector de paso de aguas residuales que está compuesto por un sifón, cuyo tramo de entrada está rodeado por una cámara periférica con la que está en comunicación a través de orificios o ranuras practicados en la pared de dicho tramo. Esta cámara dispone de una salida auxiliar que está situada a menor altura que la salida del sifón y lleva montada una válvula actuada que controla el paso a través de esta salida auxiliar, en función de la temperatura del agua que llena la cámara periférica. Cuando esta temperatura es superior a un valor prefijado, la válvula actuada desvía el agua hacia un sistema de recuperación de calor, mientras que cuando dicha temperatura es inferior al valor prefijado desvía el paso de agua hacia el desagüe general de la edificación.
La salida auxiliar de la cámara periférica queda situada, tal y como se ha indicado, a menor altura que la salida del sifón y es de menor sección que dicho sifón.
La válvula actuada es activable mediante un sensor térmico que está montado en la cámara periférica.
El tramo de entrada del sifón estará dispuesto en prolongación con la conducción de bajada general de aguas residuales en la que se monta el selector de paso de la invención.
Los orificios o ranuras que presenta el tramo de entrada del sifón que queda rodeado por la cámara periférica, junto con un material filtrante de relleno de esta cámara, tal como sílice u otros, constituyen un sistema filtrante que está destinado a impedir el paso de sólidos desde dicho tramo de entrada del sifón hacia la salida auxiliar de la cámara periférica.
Preferentemente el sifón será de sección prácticamente constante desde su entrada hasta la salida del mismo, con dicha salida dirigida en dirección perpendicular al tramo de entrada. Por su parte, la salida auxiliar estará situada en la parte inferior de la cámara periférica, por ejemplo en dirección paralela al tramo de entrada del sifón.
Con la constitución descrita y cualquiera que sea la posición de la válvula actuada dispuesta en la salida auxiliar, cuando a través de las bajantes desciende una masa elevada compuesta por materiales sólidos y líquidos (denominada tapón), por ejemplo procedente de la descarga de un inodoro, debido a su masa y a la velocidad de descenso tenderá a continuar preferentemente su circulación a través del sifón, sin pasar a través del sistema filtrante, hasta alcanzar la salida del sifón.
Si parte de esta agua pasara a través del sistema filtrante, debido a su baja temperatura sería enviada también al desagüe general por la válvula actuada montada en la salida auxiliar.
Siempre que el sensor térmico no determine que el fluido debe pasar a la instalación de recuperación térmica, tanto la salida del sifón como la salida auxiliar de la cámara periférica evacuaran el fluido hacia el desagüe general.
Por el contrario, siempre que el sensor de temperatura detecte que la temperatura del agua que pasa a la cámara periférica es superior al valor prefijado, la válvula actuada dirigirá esta agua hacia el sistema de recuperación de calor.
Con el sistema descrito se asegura que a la instalación de recuperación térmica solo llegue agua que está a una temperatura superior al valor prefijado. Por otro lado se impide que a dicha instalación lleguen residuos sólidos procedentes de la descarga de un inodoro por la existencia de la salida auxiliar del sistema filtrante que conforma la cámara periférica. Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se muestra un ejemplo de realización, no limitativo, del sistema de recuperación térmica de la invención.
En los dibujos:
La Figura 1 es un esquema de una instalación de evacuación de aguas residuales, que incluye el sistema de recuperación térmica de la invención. La Figura 2 muestra un alzado lateral del selector de paso de aguas residuales instalado en las bajantes de la red de evacuación de aguas de un edificio, de acuerdo con la invención.
La Figura 3 muestra en perspectiva la cámara periférica que entra a formar parte del selector de paso de aguas residuales.
La figura 4 es una sección diametral de la cámara periférica montada sobre el tramo de entrada del sifón del selector de paso de aguas residuales.
Descripción detallada de un modo de realización
Las características del sistema de la invención, así como la sencillez de aplicación del mismo, podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción, hecha con referencia al ejemplo de realización mostrado en los dibujos adjuntos.
En la figura 1 se muestra el esquema de una red de evacuación de aguas sanitarias, perteneciente a una vivienda u obra ya ejecutada, en el que se incluyen diversos sistemas o instalaciones de recuperación térmica, estos pueden ser un acumulador con serpentín interior, un intercambiador de placas, un intercambiador tubular o cualquier otro sistema de recuperación térmica que opere para el mismo fin.
Diferentes aparatos (1) que pueden utilizar en su funcionamiento agua caliente, tales como lavadora, lavaplatos, fregadero, etc., así como una serie de aparatos sanitarios (2) a través de los que puede utilizarse también agua caliente, así como un inodoro (3), cuyo funcionamiento o limpieza se efectúa siempre mediante la alimentación de agua fría son ilustrados en la figura 1.
El desagüe de los aparatos (1) puede recogerse en una bajante (4) y el de los aparatos (2) e inodoro (3) en una bajante común (5). Las bajantes (4 y 5) conducen a una bajante común (6) que vierte en la red de alcantarillado o desagüe general.
En el ejemplo representado en la figura 1 , en cada una de las bajantes (4 y 5) se dispone o conforma un selector de paso de aguas residuales que se indica en general con la referencia número (7) y que está constituido, como mejor puede apreciarse en la figura 2, por un sifón (8) que comprende un tramo de entrada (9) y un tramo de salida (10), estando el tramo de entrada (9) alineado con la bajante (4 o 5) en la que se instala. Alrededor del tramo de entrada (9) del sifón (8) se conforma una cámara anular (1 1) que queda situada por debajo del tramo de salida
(10) del sifón (8) y que dispone en su parte inferior de una salida auxiliar (12), la cual también queda situada por debajo del tramo de salida (10) del sifón (8), y lleva montada una válvula actuada (13) que es activable mediante una sonda térmica (14) instalada dentro del depósito (11).
Según puede apreciarse en la figura 4, la pared del tramo de entrada (9) del selector de paso alrededor del cual está conformada la cámara periférica (1 1) dispone de ranuras u orificios (15), y el material filtrante de relleno de la cámara (39) a través de los cuales pasará el agua que llega por el tramo (9) del selector de paso a la cámara periférica (11).
A partir de la válvula actuada (13) la boca auxiliar de salida (12) de la cámara periférica (1 1) se bifurca en dos bocas (16 y 17) la primera de las cuales conduce, a través de la tubería (18) a una instalación de recuperación térmica (19), mientras que la boca (17) conduce, a través de una tubería (20) a la bajante común (6) que conduce al desagüe general.
Cuando la sonda térmica (14) detecta que el agua contenida en la cámara periférica
(1 1) se encuentra a una temperatura superior a un valor prefijado, dirigirá la salida del agua a través de la desembocadura (16). Por el contrario, cuando la temperatura de esta agua se encuentre por debajo del valor prefijado, será dirigida a través de la desembocadura (17) para su envío al desagüe general.
Según se representa en la figura 3, la cámara periférica (11) dispondrá en sus bases de aberturas (21 y 22) para su acoplamiento al tramo de entrada (9) del selector de paso. Además la cámara periférica (1 1) puede ir dotada en sus bases de una boca superior (23) y otra inferior (24), con sus correspondientes tapones, para su vaciado y sustitución de la materia filtrante que rellene dicha cámara. También en la base superior puede disponer de una toma de agua (25) con electroválvula, para la limpieza del interior, de una toma (26) para válvula de venteo y de un rebosadero (27), mientras que en la base inferior dispondrá de la boca auxiliar de salida (12) y de un orificio (28) para montaje de la sonda térmica (14), figura 1.
Según puede apreciarse en la figura 2, el sifón (8) puede ir dotado, en el tramo intermedio situado a menor altura, de una boca de registro (29).
Con la constitución descrita, cuando el agua que desciende por la bajante (4 o 5) alcanza el selector de paso de agua (7), llena la cámara periférica (11) y su temperatura es detectada por la sonda (14). Cuando esta temperatura se encuentra por debajo de un valor prefijado, la válvula actuada (13) deriva el paso del flujo hacia la desembocadura (17) que conduce a la bajante general (6). Si la sonda (14) detecta que el agua que llena la cámara periférica (11) se encuentra a una temperatura superior al valor prefijado, la válvula actuada (13) deriva el flujo a través de la desembocadura (16) hacia la instalación de recuperación térmica (19). En el caso de que en esta situación descendiera a través de las bajantes (4 o 5) un tapón, debido a la masa y velocidad de descenso del mismo, continuaría su caída a través del tramo perforado de la entrada (9) del sifón hasta alcanzar el tramo de salida (10) y desde aquí, a través de la conducción (30), figura 1 , la bajante general (6) que conduce al desagüe.
La instalación de recuperación térmica 819) puede estar constituida por un depósito (31) en el que desemboca la tubería (18) suministradora del agua caliente, a través de un filtro (32) de retención de partículas. Dentro del depósito (31) se aloja un serpentín (33) a través del que se hace circular el agua limpia que se desea calentar. El depósito (31) puede disponer interiormente de difusores de limpieza (34), de un rebosadero superior (35) y de una boca inferior (36) de vacío. Además el depósito (31) puede llevar instalada una sonda de temperatura (37). En la figura 1 se incluyen otras instalaciones de recuperación térmica que podrían ser utilizadas en el sistema de recuperación, como por ejemplo un intercambiador de placas, un intercambiador tubular (38).
Como una posible variante de ejecución, la instalación podría incluir un solo selector de paso instalado en la bajante (6), a la que se conducen las aguas procedentes de las bajadas (4 y 5). En cualquier caso, la instalación del sistema de la invención requerirá solamente intercalar los selectores de paso (7) necesarios en las correspondientes bajadas, operación que podrá llevarse a cabo sin necesidad de ejecutar obras en la estructura del edificio.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Sistema para la recuperación de calor de aguas sanitarias residuales, caracterizado por que se hace pasar el conjunto de aguas residuales, incluyendo las aguas grises y negras, antes de su envío al desagüe general, a través de un selector de paso de aguas residuales que está compuesto por un sifón, cuyo tramo de entrada está rodeado por una cámara periférica, con la que está en comunicación a través de orificios o ranuras practicadas en la pared de dicho tramo, cuya cámara dispone de una salida auxiliar que está situada a menor altura que la salida del sifón y lleva montada una válvula actuada que controla el paso a través de esta salida auxiliar, en función de la temperatura del agua contenida en la cámara periférica, desviando el agua hacia un sistema de recuperación de calor cuando dicha temperatura es superior a un valor prefijado, mientras que cuando es inferior a este valor desvía el paso hacia el desagüe general.
2. - Sistema según reivindicación 1 , caracterizado por que la cámara periférica está situada alrededor del tramo de entrada del sifón a una altura inferior a la del tramo de salida de dicho sifón.
3. - Sistema según reivindicación 1 , caracterizado por que el tramo de entrada del selector de paso está en prolongación con la conducción de bajada general de aguas residuales.
4. - Sistema según reivindicación 1 , caracterizado por que la válvula actuada es activada mediante una sonda térmica montada en la cámara periférica.
5. - Sistema según reivindicación 1 , caracterizado por que la salida auxiliar es de igual o menor sección que la salida del sifón.
6. - Sistema según reivindicación 1 , caracterizado por que los orificios o ranuras que presenta el tramo de entrada del sifón junto con el material filtrante de relleno de la cámara periférica constituyen un sistema filtrante destinado a impedir el paso de sólidos desde dicho tramo de entrada hacia la salida auxiliar de la cámara periférica.
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