Un sistema de filtración de líquidos.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es un sistema de filtración de líquidos, que comprende un depósito de filtración con una entrada inferior del líquido a filtrar, una salida superior del líquido filtrado, y en su interior una serie de latiguillos cuya superficie exterior conforma un soporte de un medio filtrante.

Sector de la técnica

El sistema de esta invención es aplicable en el sector dedicado a la depuración de todo tipo de líquidos con una carga baja o media de contaminantes y, principalmente, para grandes caudales de agua, procedentes de piscinas, lagunas, estanques o similares.

Estado de la técnica

Actualmente son conocidos diferentes tipos de filtros, entre los que cabe mencionar: a) Filtros de agua con recipiente de poliéster, con una superficie de filtración correspondiente con su área o sección.

Estos filtros alojan en su interior un medio filtrante que puede ser arena de sílex o vidrio reciclado. El agua entra por la parte superior del recipiente y pasa a través del medio filtrante para acceder a unos tubos con orificios o ranuras permitiendo el paso del agua filtrada, que es recogida por la parte inferior del recipiente. La velocidad de paso del agua por el interior del filtro para conseguir una buena calidad de filtrado varía en función del uso del agua, siendo una velocidad adecuada para la mayoría de los usos de 30 m ³ /hora por cada metro cuadrado de área de filtración.

El filtro de poliéster con el medio filtrante de sílex o vidrio presenta determinadas ventajas como: un bajo coste y diversidad de modelos y tamaños, y algunos inconvenientes como: la utilización de una elevada cantidad de agua en la limpieza del filtro, o la necesidad de utilizar numerosas unidades para el filtrado de grandes caudales de agua. b) Filtros de acero con medio filtrante regenerativo de perlita.

Estos filtros son mucho más caros que un filtro de poliéster y tienen una forma circular vertical con tamaños limitados por su característica principal de tener la parte superior móvil y alojar en su interior un techo móvil del que cuelgan cientos de latiguillos conformados por una base de acero inoxidable y recubiertos de malla de poliéster que sirven de soporte para el medio filtrante regenerativo, denominado perlita, y le dan al filtro una gran superficie de filtración, permitiéndole trabajar a bajas velocidades de paso de agua con grandes caudales.

El agua entra por la parte inferior del filtro y sale por la parte superior después de pasar por el medio filtrante de perlita y por los latiguillos reteniendo en su interior toda suciedad mayor de entre 1 y 5 micrones.

La superficie útil de filtrado en este caso, es el área conformada por la perlita que se adhiere a los cientos de latiguillos. El techo móvil de su interior tiene un sistema neumático, denominado Bump o Bumping, que sube y baja para regenerar la perlita que necesita ser removida aproximadamente cada 4 horas y renovada aproximadamente una vez al mes. Este movimiento provoca que la perlita se desprenda de los latiguillos.

La limpieza del filtro requiere una intervención manual para dejar los latiguillos perfectamente limpios. Esta limpieza se realiza desarmando una ventana frontal del filtro y proyectando agua a presión contra los latiguillos, lo que supone la pérdida de una cantidad importante de agua.

Un filtro de acero con latiguillos y medio regenerativo de perlita puede llegar a tener hasta 150 m ² de superficie de filtración y trabajar a bajas velocidades de paso de agua, unos 3 m ³ /hora por cada metro cuadrado de superficie filtrante, lo que hace que con un solo filtro se pueda obtener un caudal de unos 450 m ³ /hora de agua filtrada.

Estos filtros de acero con medio filtrante regenerativo de perlita presentan ciertos inconvenientes: necesita ser de acero por su techo móvil y esto le hace tener un alto coste; tamaños limitados por sus características mecánicas y necesidad de disponer de registros y elementos desmontables; y la necesaria limpieza manual es difícil, laboriosa y ha de ser realizada por personal adiestrado. c) Filtros de poliéster con medio filtrante regenerativo de perlita.

En la solicitud de patente PCT/ES2018/070356, con prioridad de la patente española ES2690100 B2, del mismo solicitante de la presente invención, se describe un filtro para la depuración de grandes caudales de agua, y que comprende: un depósito de poliéster con una parte inferior y una parte superior separadas por un techo separador fijo; un colector de entrada y distribución del agua dispuesto en la parte inferior del depósito, con las salidas de agua orientadas hacia abajo, y conectado a una entrada de agua; un desagüe inferior con una válvula para eliminar la suciedad durante la limpieza del filtro; un dispositivo de limpieza que comprende un colector de limpieza, dispuesto por encima del colector de entrada y distribución de agua, constituido por un anillo de tubos con pequeños jets orientados hacia la zona superior del filtro, encontrándose conectado dicho colector de limpieza a unos medios de impulsión de fluido a presión hacia el interior durante las fases de limpieza del mismo; una pluralidad de latiguillos sujetos en el techo separador fijo y suspendidos del mismo, conformando dichos latiguillos un soporte del medio filtrante de perlita; una boca de hombre para el montaje y mantenimiento de componentes interiores; una boca superior de salida y purga de aire provista por un lado de unos sensores detectores de aire conectados a un panel de control y por otro de una válvula de apertura y cierre para la evacuación de aire, comandada automáticamente por el panel de control en función de las señales proporcionadas por las sondas y una salida superior de agua filtrada.

Este filtro proporciona diferentes ventajas como: un bajo coste; posibilidad de tener diversidad de modelos y tamaños, capacidad de filtrar grandes caudales de agua con una sola unidad; limpieza automática utilizando poca agua y sin necesidad de personal especializado.

El propio solicitante ha detectado algunos aspectos susceptibles de mejora en este filtro. Concretamente un aspecto a mejorar en este tipo de filtro es la entrada descontrolada y violenta del agua a filtrar desde el colector de entrada hacia los latiguillos, lo que puede provocar que el material filtrante de perlita se libere de la superficie exterior de los latiguillos, anulando o reduciendo excesivamente la capacidad de filtración del sistema. Esta entrada descontrolada y violenta de agua también puede provocar que los extremos inferiores de los latiguillos se golpeen entre sí y se deterioren siendo preciso realizar su sustitución.

Esta sustitución constituye un problema añadido porque para realizar el cambio de uno cualquiera de los cientos de latiguillos incluidos en el depósito es preciso desmontar el techo separador y extraer la placa que cubre la totalidad de los latiguillos que se encuentran fijados al mismo.

Descripción de la invención

El sistema de filtración de líquido objeto de esta invención, siendo del tipo descrito en la mencionada solicitud de patente PCT/ES 2018/070356 del mismo solicitante, incorpora unas características técnicas que resuelven los inconvenientes mencionados.

Concretamente, la invención presenta unas características técnicas que permiten resolver de forma satisfactoria los inconvenientes mencionados, en lo que se refiere a la entrada incontrolada del agua a filtrar a la zona del depósito en la que se encuentran los latiguillos y el relleno filtrante de perlita, y a la dificultad de sustitución de uno cualquiera de los cientos de latiguillos incluidos en el depósito.

El sistema de la invención es del tipo comprende: un depósito de filtración provisto de una pared inferior, una pared lateral y una pared superior; - un techo separador que divide el interior del depósito en un compartimento inferior y un compartimento superior; - un conducto de entrada a presión del líquido a filtrar hacia una zona próxima a la pared inferior de dicho depósito, - una pluralidad de latiguillos que sobresalen del techo separador hacia el compartimento inferior, comprendiendo dichos latiguillos: una superficie exterior que conforma un soporte de un medio filtrante, y una superficie interior que define un conducto, cerrado por el extremo inferior y abierto por el extremo superior, para la circulación del fluido filtrado hacia el compartimento superior, - un conducto de salida del agua filtrada por la zona superior del depósito, y - un circuito de regeneración del medio filtrante.

Con el fin de evitar una entrada incontrolada y turbulenta del agua hacia los latiguillos y el medio filtrante comprendido entre los mismos, la invención contempla la incorporación en el interior del depósito de una placa distribuidora del fluido, dispuesta entre el tubo de entrada de líquido a filtrar y el extremo inferior de los latiguillos, comprendiendo dicha placa distribuidora una porción central sin perforaciones y una porción periférica con una pluralidad de perforaciones de paso y distribución del líquido a filtrar hacia los latiguillos.

Para conseguir una distribución prácticamente uniforme del líquido entrante por toda la sección horizontal del depósito, el conducto de entrada de líquido a filtrar se encuentra dispuesto horizontalmente en el interior del depósito y comprende: una boca superior de suministro de líquido a los orificios próximos a la porción central de la placa distribuidora, enfrentada a la porción central de la placa distribuidora, y una boca inferior de suministro de líquido a los orificios de la porción periférica de la placa distribuidora, enfrentada a una superficie inferior cóncava del depósito de filtración.

Los latiguillos comprenden unas características técnicas consistentes en la incorporación de unos refuerzos en sus extremos superior e inferior, presentando además la particularidad de que la totalidad de latiguillos se encuentran repartidos en grupos independientes, encontrándose los latiguillos de cada grupo fijados a una placa de soporte montada de forma extraíble en el techo separador del depósito filtrante. Esta característica permite desmontar uno cualquiera de los grupos de latiguillos del techo separador y sustituirlo por otro grupo de latiguillos, sin necesidad de desmontar la totalidad del techo separador, ni el resto de los grupos de latiguillos montados en el mismo.

Descripción de las figuras.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

- La figura 1 muestra una vista esquemática en alzado de un ejemplo de realización del sistema de filtrado de líquidos según la invención en la que se ha seccionado el depósito por un plano vertical.

- La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la placa distribuidora del fluido a filtrar, representada en la figura 1 en el interior del depósito.

- La figura 3 muestra una vista en perspectiva de uno de los grupos Independientes de latiguillos unidos a la correspondiente placa de soporte y desmontado del techo separador del depósito.

Realización preferida de la invención.

En el ejemplo de realización mostrado en la figura 1 , el sistema de filtración de líquido, comprende un depósito 100 de filtración conformado en resina y provisto de una pared inferior 101 , una pared lateral 102 y una pared superior 103.

En dicho depósito 100 se encuentra montado un techo separador 104 que divide el interior de dicho depósito 100 en un compartimento inferior 105 y un compartimento superior 106.

El depósito 100 dispone interiormente de una boca de vaciado 107 con una válvula de vaciado 108 y superiormente de una salida 109 con una válvula de aireación 110.

Adicionalmente, comprende unos sensores 111 de detección de agua situados en el compartimento superior y dos sensores de presión 112 conectados a un panel de control 113. Dichos sensores de presión 112 detectan la presión diferencial existente entre compartimento inferior 105 y el compartimento superior 106 del depósito.

El depósito 100 dispone en su extremo inferior de un conducto de entrada 200 de líquido a filtrar hacia una zona próxima a la pared inferior 101 de dicho depósito, y en su extremo superior un conducto de salida 300 del agua filtrada.

En el conducto de entrada 200 se encuentran montados, exteriormente al depósito 100, una primera válvula 204, una bomba 203 encargada de impulsar el líquido hacia el interior del depósito 100, y una segunda válvula 205 de apertura y cierre. El conducto de salida 300 también dispone de una válvula 301 de apertura y cierre.

En el interior de dicho depósito 100 se encuentra dispuesta una pluralidad de latiguillos 401 que sobresalen interiormente del mencionado techo separador 104 hacia el compartimento inferior 105.

La superficie exterior de los mencionados latiguillos 401 conforma un soporte de un medio filtrante de perlita no representado.

El depósito 100 comprende en su interior una placa distribuidora 500 de fluido dispuesta horizontalmente entre el conducto de entrada 200 y el extremo inferior de los latiguillos 401.

Como se puede observar en la figura 2, dicha placa distribuidora 500 comprende una porción central 501 , sin perforaciones, y una porción periférica 502 con una pluralidad de perforaciones de paso y distribución del líquido a filtrar suministrado por el conducto de entrada 200 hacia el medio filtrante fijado exteriormente a los latiguillos 401 .

En la figura 1 el conducto de entrada 200 dispone de una boca superior 201 de suministro de líquido a los orificios de la placa distribuidora 500 próximos a la porción central 501 de la placa distribuidora 500 y una boca inferior 202 de suministro de líquido a los orificios de la porción periférica 502 de la placa distribuidora más alejados de la porción central 501. Esta boca inferior 202 se encuentra enfrentada a la superficie inferior 101 que es cóncava y guía el líquido proyectado por dicha boca inferior 202 hacia los orificios de la porción periférica 502 más alejados de la porción central 501 de la placa distribuidora 500.

En la figura 1 se ha representado con línea de trazos la trayectoria descrita por el líquido proyectado por las bocas superior 201 e inferior 202 del conducto de entrada 200 hacia los orificios de la placa distribuidora 500.

La porción central 501 de la placa distribuidora 500 no tiene orificios y presenta, preferentemente, una forma circular y un diámetro mayor que el diámetro del conducto de entrada 200, con lo que se garantiza que el flujo de agua proyectado por la boca superior 201 choque inevitablemente contra la mencionada porción central 501 de la placa que lo distribuye hacía en los orificios más próximos de la porción periférica 502, evitando que acceda de forma violenta o turbulenta al compartimento inferior 105 del depósito, en el que se encuentran alojados los latiguillos y el medio filtrante de perlita.

Los latiguillos 401 incluidos en el depósito, que generalmente son cientos de latiguillos para definir una gran superficie de filtración, se encuentran distribuidos en grupos 400 independientes, como el representado a título de ejemplo en la figura 3.

Cada grupo 400 forma un conjunto único e inseparable monobloque que comprende varios latiguillos 401 unidos por su extremo superior a una placa de soporte 402 montada de forma extraíble en el techo separador 104 del depósito 100; de modo que cada grupo 400 se puede desmontar y sustituir individualmente sin necesidad de desmontar el techo separador 104, ni de extraer el resto de grupos 400 de latiguillos 401 montados en dicho techo separador 104.

La placa de soporte 402 dispone de unos orificios pasantes para el montaje de tornillos de fijación al techo separador 104 del depósito 100.

Los latiguillos 401 se encuentran cerrados por su extremo inferior y presentan en los extremos superior e inferior unos recubrimientos protectores 405, 406 respectivamente.

En un ejemplo de realización el recubrimiento protector 405 del extremo superior comprende un tubo retráctil de poliolefina que lo protege de posibles rozaduras con el techo separador 104; mientras que el recubrimiento protector 406 del extremo inferior comprende una brida para mantener tensada la fibra trenzada que recubre cada latiguillo 401 , un tubo retráctil de poliolefina y un recubrimiento de resina de un compuesto polimérico de alta resistencia a altas temperaturas y a agentes químicos. Con este recubrimiento protector 406, el extremo inferior del latiguillo 401 queda cerrado sin utilizar un tapón de plástico u otro elemento susceptible de desarmarse y liberarse accidentalmente del latiguillo 401.

Este recubrimiento protector 406 también impide que el extremo inferior de los latiguillos 401 pueda deteriorarse fácilmente debido por ejemplo al choque con los otros latiguillos. Para realizar la regeneración del medio filtrante alojado en el interior del depósito, este sistema comprende un circuito de regeneración del medio filtrante, representado en la figura 1.

Dicho circuito de regeneración comprende un tubo de suministro de aire 700 conectado a una bomba soplante 701 y provisto de una válvula 702 de apertura y cierre, disponiendo dicho tubo de suministro de aire 700 de una pluralidad de salidas de aire 703 situadas por debajo de la placa distribuidora 500.

El circuito de autolimpieza del filtro comprende un tubo de suministro de agua 600 conectado a una bomba 601 de presión de limpieza y provisto de una válvula 602, disponiendo dicho tubo de suministro de agua 600 de una pluralidad de salidas de agua 603, situadas por encima de la placa distribuidora 500 y por debajo de los latiguillos, y orientadas hacia la zona superior. Dichas salidas de agua 603 están constituidas por unos rociadores en abanico colocados de tal forma que acceden a todos los pasillos localizados entre los latiguillos 401.

Durante la filtración, el circuito de regeneración del medio filtrante permanece inoperante, manteniéndose las bombas 601 , 701 inactivas y las válvulas 602,702 en la posición de cierre.

En la realización mostrada en la figura 1 las válvulas 204, 205 se encuentran dispuestas en serie en el conducto de entrada 200, y la válvula 301 se encuentra dispuesta también en serie en el conducto de salida 300, delimitando dichas válvulas en el conducto de entrada 200 y en el conducto de salida 300 unos tramos conectados por unos ramales 801 , 802, provistos de sendas válvulas 803, 804 de lavado a contracorriente y de recirculación del agua filtrada hacia el conducto de entrada respectivamente por el interior del depósito.

Este sistema permite realizar diferentes operaciones y ciclos de trabajo.

- Precoat: Durante esta operación el medio filtrante de perlita se adhiere a la superficie exterior de los latiguillos 401. En esta fase se activa la bomba 203 a baja velocidad mediante un variador de frecuencia, teniendo en cuenta que en cada instalación la velocidad vahará y deberá ser ajustada durante la puesta en marcha del sistema de filtración, a una velocidad inferior a la velocidad de trabajo habitual.

Una vez activada la bomba 203 se abre la válvula 205 y la válvula de aireación 110, cuando los sensores 111 detecten que ha salido todo el aire del depósito 100, se cierra la válvula de aireación 110 y se abre la válvula 804 de recirculación. Al cabo de un determinado tiempo, con el material filtrante de perlita abrazando los latiguillos, se pasa el sistema a la fase de filtración.

- Filtración: Una vez realizada la operación anterior de precoat, en la que la perlita se ha colocado alrededor de los latiguillos, se cierra la válvula 804 de recirculación, se abre la válvula 301 y se incrementa la velocidad de la bomba 203 hasta alcanzar el caudal deseado, manteniendo la filtración hasta que el medio filtrante de perlita se sature, es decir, haya retenido en su parte externa tantas partículas de suciedad que se incrementa la presión diferencial entre el compartimento superior 106 y el compartimento inferior 105; siendo detectado este incremento de presión diferencial por los sensores de presión 112 situados en el compartimento superior 106 y en compartimento inferior 105 del depósito.

- Regeneración del medio filtrante (perlita): En esta fase de regeneración se cierran las válvulas 205 y 301 de aspiración e impulsión y se abre la válvula de aireación 110; a continuación, se pone en marcha la bomba soplante 701 y se abre la válvula 702 realizando una inyección de aire presurizado a través de las salidas de aire 703 del conducto de suministro de aire 700 ubicado bajo la placa distribuidora 500. El aire suministrado pasa a través de las perforaciones de la placa distribuidora 500, ascendiendo perfectamente distribuido por la sección del depósito. Al cabo de un tiempo se cierra la válvula 702 y se desconecta la bomba soplante 701. En esta fase de regeneración se remueve todo el medio filtrante de perlita y la suciedad, siendo preciso realizar a continuación una nueva operación de precoat para recolocar la perlita alrededor de los latiguillos 401.

- Auto limpieza del filtro y cambio del medio filtrante: Al cabo de un determinado tiempo de uso, y de vahas regeneraciones del medio filtrante de perlita, es necesario realizar su cambio y la autolimpieza del filtro. El proceso de autolimpieza y cambio de perlita está totalmente automatizado a excepción del llenado de perlita, que por lo general será un proceso manual, pudiendo realizarse de manera automática mediante algún sistema de alimentación de tolva o similar, y se puede realizar únicamente partiendo desde el estado de reposo, en el cual todas las válvulas están cerradas y todas las bombas apagadas.

En esta fase se abre la válvula de aireación 110, se activa la bomba soplante 701 y se abre la válvula 702 provocando que la perlita micronizada se despegue completamente de los latiguillos 401. Mientras la bomba soplante 701 está actuando, se abre la válvula de vaciado 108 para que el depósito 100 se vaya vaciando mientras el fluido y la perlita siguen bajo los efectos de la corriente de aire presurizado. Cuando el depósito está vacío se cierre la válvula 702 y se desactiva la bomba soplante 701.

Posteriormente, continúa la secuencia de autolimpieza, abriendo la válvula 602 y activando la bomba 601 de limpieza el agua a presión sale por las salidas 603 del tubo 600, limpiando todos los latiguillos 401 y el depósito. Realizada la limpieza se desactiva la bomba 601 de limpieza y se cierra la válvula 602.

- Contralavado: Esta operación se realiza tras una limpieza con aire presurizado para separar la perlita micronizada de los latiguillos y haber realizado un aclarado con agua de los latiguillos y el depósito.

El contralavado o lavado a contracorriente, permite hacer un enjuague final de los latiguillos 401 inyectando agua a contracorriente. Para ello, se activa la bomba 203 a baja velocidad y se abre la válvula de contralavado 803 manteniendo abierta la válvula 108 de vaciado y la válvula 110 de aireación pasando al estado de reposo.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.