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ES2549490B2 - Sistema de control para un filtro de partículas - Google Patents
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Abstract

Sistema de control para un filtro de partículas, habilitado para su uso sobre un filtro de partículas en suspensión en un medio líquido, que comprende unos medios de procesamiento, unos medios de medición de la turbidez del medio líquido a la entrada del filtro, unos medios de medición de la presión de funcionamiento del filtro, unos medios de medición del caudal de funcionamiento del filtro, unos medios de dosificación del producto coadyudante, estando los medios de procesamiento vinculados en comunicación de datos con los medios de medición de la turbidez del medio líquido, los medios de medición de la presión de funcionamiento del filtro y los medios de medición del caudal de funcionamiento del filtro, y estando también los medios de procesamiento vinculados en comunicación de datos y con capacidad de gobierno sobre los medios de dosificación de un producto coadyudante.

Description

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DESCRIPCION
SISTEMA DE CONTROL PARA UN FILTRO DE PARTICULAS OBJETO DE LA INVENCION
La presente solicitud de invencion tiene por objeto el registro de un sistema de control para un filtro de partlculas, que incorpora notables innovaciones y ventajas frente a las tecnicas utilizadas hasta el momento.
Mas concretamente, la invencion propone el desarrollo de un sistema de control para un filtro de partlculas, que por su particular disposition, permite la adecuada y justa dosificacion de un producto coadyudante para la optimization del funcionamiento en continuo de un filtro de partlculas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Son conocidos en el actual estado de la tecnica los filtros de partlculas para medios llquidos, en multitud de usos y prestaciones, en los que se utiliza ademas la dosificacion previa de un producto coadyudante.
En tal sentido, en la patente US 6589430 se divulga un concepto que hace referencia a un filtro de precapa utilizado en el proceso de filtration de la cerveza. Emplea un control fuzzy, con reglas desarrolladas para ese proceso particular.
La patente WO 86/02858 presenta un sistema de optimizacion del caudal de filtrado para un filtro de membrana en un proceso de plasmaferesis (procesamiento de plasma sangulneo), basado en un control adaptativo.
Otra solution conocida es la de la patente US 2010/0032373, en que se optimiza el proceso de acuerdo con la colmatacion de un filtro de membrana dosificando coagulante hasta que se recupera la permeabilidad.
En el documento US 5484536 se conoce un sistema de lavado a contracorriente cuando la calda de presion llega a un determinado valor.
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Tambien es conocido en el estado de la tecnica que el control de los filtros es en ocasiones diflcil, debido a que las condiciones de su funcionamiento pueden variar continuamente.
Un modo de controlar la dosificacion de coadyuvante serla mediante la medicion del potencial zeta en la suspension de partlculas, pero ello exigirla el empleo de sistemas de medicion muy sofisticados y que no funcionan on line.
La presente invention contribuye a solucionar y solventar la presente problematica, pues permite la adecuada y justa dosificacion de un producto coadyudante para la optimization del funcionamiento en continuo de un filtro de partlculas.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invencion se ha desarrollado con el fin de proporcionar un sistema de control para un filtro de partlculas, habilitado para su uso sobre un filtro de partlculas en suspension en un medio llquido y siendo el medio llquido susceptible de ser portador de un producto coadyudante de filtration para la separation de partlculas en dicho filtro, y se caracteriza esencialmente por el hecho de que comprende unos medios de procesamiento, unos medios de medicion de la turbidez del medio llquido a la entrada del filtro, unos medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro, unos medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro, unos medios de dosificacion del producto coadyudante, estando los medios de procesamiento vinculados en comunicacion de datos con los medios de medicion de la turbidez del medio llquido, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro y los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro, y estando tambien los medios de procesamiento vinculados en comunicacion de datos y con capacidad de gobierno sobre los medios de dosificacion de un producto coadyudante.
Alternativamente, el sistema de control para un filtro de partlculas, incorpora unos medios de regulation del caudal de entrada en dicho filtro, presentando los medios de procesamiento capacidad de gobierno sobre dichos los medios de regulacion.
Preferentemente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion de la turbidez del medio llquido presentan tambien capacidad de medicion del grado de variation de la turbidez en dicho medio llquido.
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Preferentemente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro presentan tambien capacidad de medicion del grado de variation de la presion de funcionamiento de dicho filtro.
Preferentemente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro presentan tambien capacidad de medicion del grado de variacion del caudal de funcionamiento de dicho filtro.
Preferentemente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de procesamiento comprenden un microprocesador.
Adicionalmente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion de la turbidez del medio llquido comprenden un sensor de turbidez dispuesto en la entrada del filtro.
Alternativamente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro comprenden al menos un sensor de presion a la entrada del filtro.
Adicionalmente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro comprenden un caudallmetro.
Alternativamente, en el sistema de control para un filtro de partlculas, los medios de regulation comprenden una bomba de impulsion.
Gracias a la presente invention, se consigue aportar la adecuada y precisa dosificacion de un producto coadyudante para la optimization del funcionamiento en continuo de un filtro de partlculas, utilizando para ello la medicion de la turbidez del medio llquido en la entrada del propio filtro para as! conocer la concentration de partlculas, y a partir de tales datos y de su variacion efectuar una adecuada dosificacion de producto coadyudante.
Ademas, se utiliza un instrumento perfeccionado para la medicion de la turbidez del afluente en la entrada del mismo filtro.
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Otras caracterlsticas y ventajas del sistema de control para un filtro de partlculas resultaran evidentes a partir de la description de una realization preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompanan, en los cuales:
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Figura 1.- Es una vista esquematica de una modalidad de realizacion preferida del sistema de control para un filtro de partlculas de la presente invention.
DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERENTE
El sistema de control para un filtro de partlculas de la presente invencion, esta habilitado para su uso sobre un filtro 1 de partlculas en suspension en un medio llquido, en este caso agua, y siendo el medio llquido susceptible de ser portador de un producto coadyudante de filtration para la separation de partlculas en dicho filtro 1, y ayudar as! al propio filtro 1 en su mejor funcionamiento.
El sistema de control para un filtro de partlculas de la invencion, comprende unos medios de procesamiento, unos medios de medicion de la turbidez del medio llquido a la entrada del filtro 1, unos medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro 1, unos medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro 1, unos medios de dosificacion 11 del producto coadyudante y unos medios de regulation del caudal de entrada en dicho filtro 1.
Tal y como se muestra en la representation esquematica de la figura 1, en esta modalidad de realizacion preferida, los medios de procesamiento comprenden un microprocesador 2, los medios de medicion de la turbidez del medio llquido comprenden un sensor de turbidez 3, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro 1 comprenden un sensor de presion 4, los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro 1 comprenden un caudallmetro 5, y los medios de regulacion del caudal de entrada en dicho filtro 1 comprenden una bomba de impulsion 6.
El microprocesador 2 esta vinculado en comunicacion de datos con el sensor de turbidez 3 del agua a la entrada del filtro 1, con el sensor de presion 4, y con el caudallmetro 5, tal y como se representa esquematicamente por las llneas a trazos en la figura 1. Por tanto, el microprocesador 2 lee y procesa dichos valores recibidos desde ellos.
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Ademas, en esta modalidad de realization preferida, el sensor de turbidez 3 tambien es capaz de medir el grado de variation de la turbidez en dicho medio liquido, el sensor de presion 4 tambien es capaz de medir el grado de variacion de la presion registrada, y el caudalimetro 5 tambien es capaz de medir del grado de variacion del caudal registrado.
Por tanto, el microprocesador 2 tambien lee y procesa dichos valores de variacion recibidos desde ellos.
El microprocesador 2, segun los valores de turbidez del medio liquido, de la presion de funcionamiento del filtro 1 y del caudal de funcionamiento del filtro 1, asi como las variaciones que estos valores experimentan, calcula y establece el valor de la cantidad y concentration adecuada y necesaria del producto coadyudante de filtration a adicionar en el medio liquido, para el adecuado y optimo funcionamiento del filtro 1 separador de particulas.
Para ello, el microprocesador 2 incorpora un software adecuado a tal efecto.
El microprocesador 2 esta vinculado en comunicacion de datos y con capacidad de gobierno sobre los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante y sobre la bomba de impulsion 6, tal y como se representa esquematicamente por las lmeas a trazos en la figura 1.
Una vez el microprocesador 2 ha calculado y establecido el valor de la cantidad y concentration adecuada y necesaria del producto coadyudante de filtration en el filtro 1, el mismo microprocesador 2 gobierna a los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante y la bomba de impulsion 6, para que llegue la cantidad y concentracion requerida y establecida del producto coadyudante en el filtro 1.
Gracias al control y gobierno del microprocesador 2 sobre los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante y sobre la bomba de impulsion 6, se consigue que llegue al filtro 1 la cantidad y concentration adecuada de producto coadyudante, consiguiendose un optimo funcionamiento del filtro 1.
El uso de la medicion de la turbidez en la presente invention, esta motivado porque la presencia de solidos en suspension en un medio liquido, en este caso el agua, provoca la
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perdida de transparencia, es decir, genera turbidez. La turbidez proporciona por tanto una estimation indirecta de la concentration de solidos en suspension, que es un parametro en ocasiones diflcil de medir correctamente y sobre todo en continuo.
La turbidez es por tanto un indicador importante y util de la calidad del agua. Es una medicion cuantitativa de los solidos no disueltos, que puede usarse a la entrada de un sistema de tratamiento del agua para controlar la dosificacion de aditivos, por ejemplo.
Los solidos en suspension se pueden por tanto determinar en llnea y en continuo midiendo la atenuacion de la luz que pasa a traves del llquido, o la intensidad de la luz dispersada. Bajo condiciones normales, la relation con el analisis gravimetrico habitual es muy buena. Es por ello que la presente invention recurre a la medicion de la turbidez para el establecimiento en continuo de la calidad inicial del agua, antes de su entrada en el propio filtro 1.
La turbidez se mide habitualmente en Nefelometric Turbidity Unit (NTU). Existe una relation entre la unidad de sllice (mg/L de SiO2) y la NTU: 1 SiO2 (mg/L) = 7.5 NTU.
Es posible por tanto determinar la turbidez con metodos opticos de medicion en llnea. Tlpicamente, este parametro se determina midiendo la intensidad de la luz dispersada a un angulo de 90 grados respecto a la direction de la luz.
En tal sentido, son conocidos en el estado de la tecnica los metodos ISO 7027 y USEPA, que utilizan una luz infrarroja, midiendo la luz dispersada en un angulo de 90 grados.
En esta modalidad de realization preferida, el sensor de turbidez 3 utiliza para la medicion de la turbidez un metodo indirecto basado en la medida de la intensidad de luz transmitida a traves del fluido que circula por una tuberla mediante un sensor de fibra optica y un amplificador con salida analogica. Al aumentar la turbidez disminuye la intensidad de luz transmitida. Como fuente de luz se utiliza un LED que emite luz infrarroja con una longitud de onda de 640 nm.
La intensidad de la luz transmitida a 180° se convierte en una senal electrica mediante un convertidor que proporciona una salida analogica.
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En esta modalidad de realization preferida, el sensor de la turbidez 3 del medio ilquido comprende una carcasa resistente de laton que sirve de alojamiento, en donde se incluye un conjunto funcional compuesto por un cabezal de detection y una fibra optica con un modo de operation tipo barrera.
Todo ello se soporta en un tubo cillndrico de acero inoxidable, de diametro nominal entre DN25 y DN50 que se fija a la tuberla mediante rosca macho o hembra o bridas en los extremos.
El cabezal del sensor de turbidez 3 esta conectado a la cubierta del amplificador electronico mediante una fibra optica.
El sensor de turbidez 3 descrito utilizado en esta modalidad de realization preferida, es mas adecuado y ventajoso en relation a otras soluciones conocidas en el estado de la tecnica.
En esta modalidad de realization preferida, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro 1 comprenden un sensor de presion 4 ya conocido en el estado de la tecnica. La presion de funcionamiento del filtro 1 viene determinada por la diferencia de presion entre la entrada y salida del filtro 1.
En esta modalidad de realization preferida, la salida del filtro 1 esta directamente en contacto con el ambiente libre atmosferico, por lo que puede suponerse que la presion de salida sera siempre la misma, por lo que el valor de la diferencia de presion entre la entrada y salida del filtro 1 solo dependera del valor de la presion a la entrada del filtro 1, por lo que el sensor de presion 4 esta dispuesto a la entrada del filtro 1.
En otras modalidades de realization preferidas, la salida del filtro 1 pudiera no estar en contacto con el ambiente libre atmosferico, con lo que en tal caso serla necesaria la medicion de la presion simultanea en la entrada y salida del filtro 1.
El caudallmetro 5 utilizado en los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro 1 esta instalado a la salida del filtro 1, y es conocido en el estado de la tecnica.
Los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante estan instalados antes del filtro 1 y aguas arriba del sensor de presion 3 y del sensor de turbidez 4, y_son conocidos en el
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estado de la tecnica. Estan controlados y operados desde el microprocesador 2, siendo este quien establece la proportion de la dosis de producto coadyudante por ellos aportada.
Tal y como se aprecia en la figura 1, en esta modalidad de realization preferida de la disposition de funcionamiento del sistema de control para un filtro de partlculas de la presente invention, el agua de entrada es almacenada en un deposito receptor 12 antes de su paso al filtro 1.
Los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante estan instalados de modo que vierten la dosificacion del producto coadyudante en el deposito receptor 12, segun su control desde el microprocesador 2.
La bomba de impulsion 6 es gobernada desde el microprocesador 2, quien establece su rango de funcionamiento para aportar el adecuado caudal de agua desde el deposito receptor 12 con la adecuada dosis de producto coadyudante vertido desde los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante, para asl conseguir un adecuado y optimo funcionamiento del filtro 1.
Las lecturas de los valores de turbidez, presion y caudal, recibidos respectivamente desde el sensor de turbidez 3, el sensor de presion 4 y el caudallmetro 5, asl como sus variaciones registradas, son enviadas al microprocesador 2, el cual lee y procesa dichos valores, y establece la dosis necesaria para ser vertida desde los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante, asl como el rango de funcionamiento de la bomba de impulsion 6 para aportar un adecuado caudal de agua al filtro 1.
Por ejemplo, en el caso de aumentar la turbidez del agua y/o su variation o gradiente, el microprocesador 2 determinara un aumento necesario en la dosis del producto coadyudante desde los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante y/o una variacion en el rango de funcionamiento de la bomba de impulsion 6 para aumentar su caudal. Si por el contrario disminuyera la turbidez del agua y/o su variacion o gradiente, el microprocesador 2 actuara en sentido contrario.
En otras modalidades de realizacion preferidas, el sistema de control para un filtro de partlculas de la presente invencion puede presentar multiples disposiciones y variedades en su instalacion.
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Puede encontrarse, por ejemplo, dispuesto de modo que el deposito receptor 12 presente una altura tal en relacion al propio filtro 1 que el agua pueda salir por calda libre por la accion de la gravedad, con lo cual no serla necesaria bomba de impulsion 6 para la llegada del agua hasta el filtro 1. En este caso, los medios de regulation del caudal de entrada en dicho filtro 1 comprenderlan una valvula de regulacion, tambien gobernada desde el microprocesador 2, que regularla el caudal de salida desde el deposito receptor 12 del agua en su salida por gravedad.
En otras disposiciones y modalidades de realization preferidas, puede no existir deposito receptor 12, estando los medios de dosificacion 11 del producto coadyudante dispuestos para la insertion del producto coadyudante directamente en la tuberla de entrada en el filtro 1, por ejemplo.
El sistema de control para un filtro de partlculas de la invention permite conseguir una reduction del consumo de producto coadyudante, y por tanto reducir el coste de operation y funcionamiento del propio filtro 1.
Una prestacion muy util del sistema de control para un filtro de partlculas de la presente invencion, puede ser por ejemplo su aplicacion en la separation de las partlculas de vidrio del agua de refrigeracion de las muelas de las maquinas de procesado de vidrio plano.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demas elementos accesorios, as! como los materiales empleados en la fabrication del sistema de control para un filtro de partlculas de la invencion, podran ser convenientemente sustituidos por otros que sean tecnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invencion ni del ambito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuacion.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de control para un filtro de partlculas, habilitado para su uso sobre un filtro
    (I) de partlculas en suspension en un medio llquido y siendo el medio llquido susceptible de ser portador de un producto coadyudante de filtracion para la separation de partlculas en dicho filtro (1), caracterizado por el hecho de que comprende unos medios de procesamiento, unos medios de medicion de la turbidez del medio llquido a la entrada del filtro (1), unos medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro (1), unos medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro (1), unos medios de dosificacion
    (II) del producto coadyudante, estando los medios de procesamiento vinculados en comunicacion de datos con los medios de medicion de la turbidez del medio llquido, los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro y los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro, y estando tambien los medios de procesamiento vinculados en comunicacion de datos y con capacidad de gobierno sobre los medios de dosificacion (11) de un producto coadyudante.
  2. 2. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que incorpora unos medios de regulacion del caudal de entrada en dicho filtro (1), presentando los medios de procesamiento capacidad de gobierno sobre dichos los medios de regulation.
  3. 3. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion de la turbidez del medio llquido presentan tambien capacidad de medicion del grado de variation de la turbidez en dicho medio llquido.
  4. 4. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro (1) presentan tambien capacidad de medicion del grado de variacion de la presion de funcionamiento de dicho filtro (1).
  5. 5. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro (1) presentan tambien capacidad de medicion del grado de variacion del caudal de funcionamiento de dicho filtro (1).
  6. 6. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado
    por el hecho de que los medios de procesamiento comprenden un microprocesador (2).
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  7. 7. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion de la turbidez del medio llquido comprenden un sensor de turbidez (3) dispuesto en la entrada del filtro (1).
  8. 8. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion de la presion de funcionamiento del filtro comprenden al menos un sensor de presion (4) a la entrada del filtro.
  9. 9. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medicion del caudal de funcionamiento del filtro (1) comprenden un caudallmetro (5).
  10. 10. Sistema de control para un filtro de partlculas segun la reivindicacion 2, caracterizado por el hecho de que los medios de regulacion comprenden una bomba de impulsion (6).
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