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Patent Searching and Data


Title:
SYSTEM FOR TREATING WASTEWATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/245811
Kind Code:
A1
Abstract:
A first aspect of the present invention is a cavitation ring to be fixedly mounted around an impeller of a centrifugal pump, coaxially with the axis of rotation of the centrifugal pump, comprising a substantially circular body with a given thickness forming its side faces and a given width forming its outer surface and the inner surface; and a plurality of openings that pass transversely through the thickness of the body of the cavitation ring from the inner surface to the outer surface so that the plurality of openings are aligned with the flow outlet of the impeller once the ring has been mounted, thus allowing a liquid to flow through said plurality of openings; a second aspect of the present invention is a centrifugal pump for pumping liquids of the type that comprises an impeller, an axis of rotation, a motor, a casing, a suction nozzle and a discharge nozzle, characterised in that it also comprises a cavitation ring fixedly mounted around the impeller coaxially with the axis of rotation; and a third aspect of the present invention is a system for treating wastewater that comprises at least one centrifugal pump for pumping liquids characterised in that it also comprises a cavitation ring fixedly mounted around the impeller coaxially with the axis of rotation.

Inventors:
PÉREZ MORELOS CÉSAR (MX)
MUÑOZ ASCENCIO JORGE HUMBERTO (MX)
ORNELAS INFANTE JOSÉ DOLORES (MX)
MUÑOZ ASCENCIO LUIS SERGIO (MX)
Application Number:
PCT/IB2020/055385
Publication Date:
December 10, 2020
Filing Date:
June 08, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CAVOXD S A DE C V (MX)
International Classes:
B01J3/00; C02F1/00; C02F1/34; F04D7/02
Domestic Patent References:
WO2014116858A12014-07-31
Foreign References:
US20160167983A12016-06-16
MX2016013690A2018-04-18
US6386751B12002-05-14
Attorney, Agent or Firm:
CHAGOYA-CORTÉS, Héctor Elías et al. (MX)
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Claims:
NOVEDAD DE LA INVENCIÓN

REIVINDICACIONES

1. Un aro de cavitación para montarse de manera fija alrededor de un impulsor de una bomba centrífuga de forma coaxial a su eje de rotación de la bomba centrífuga, caracterizado porque comprende: un cuerpo sustancial mente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior, de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

2. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque su grosor mide al menos 20 mm.

3. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda.

4. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque su ancho mide al menos 20 mm.

5. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

6. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque cada orificio comprende una sección interna; y una sección externa, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa.

7. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

8. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversalmente al orificio en la intersección entre la sección externa y la sección interna de cada orificio para aumentar el efecto de cavitación.

9. El aro de cavitación de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el elemento de generación de turbulencia es un perno o un tornillo.

10. Una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor, caracterizada porque comprende un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende: a) un cuerpo sustancialmente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior, y b) una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

11. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el aro de cavitación se monta de forma que exista un espacio vacío entre el impulsor de la bomba y la superficie interior del aro de cavitación, en donde el espacio vacío mide 0.5 mm.

12. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el grosor del aro de cavitación mide al menos 20 mm.

13. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el aro de cavitación comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda.

14. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el ancho del aro de cavitación mide al menos 20 mm.

15. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el aro de cavitación comprende cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

16. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque cada orificio del aro de cavitación comprende una sección interna y una sección externa, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa.

17. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada además porque la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

18. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada además porque cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversalmente al orificio en la intersección entre la sección externa y la sección interna para aumentar el efecto de cavitación.

19. La bomba centrífuga de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque el elemento de generación de turbulencia es un perno o un tornillo.

20. Un sistema de tratamiento de aguas residuales caracterizado porque comprende al menos una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor, donde la bomba además comprende un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende: a) un cuerpo sustancial mente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior, y b) una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

21. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque las aguas residuales son de origen urbano y/o industrial.

22. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la boquilla de succión de la bomba centrífuga está conectada a un suministro de aguas a tratar.

23. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque el suministro de aguas a tratar comprende un tanque que almacena el agua a tratar; y al menos una bomba vertical que traslada las aguas residuales a tratar desde el tanque hacia cada bomba centrífuga.

24. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

22, caracterizado además porque comprende 2 bombas centrífugas, y el suministro de aguas a tratar comprende 2 bombas verticales conectadas en paralelo.

25. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

23, caracterizado además porque cada bomba vertical preferiblemente se selecciona de bombas verticales multietapas.

26. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el aro de cavitación se monta de forma que exista un espacio vacío entre el impulsor de la bomba y la superficie interior del aro de cavitación, en donde el espacio vacío mide 0.5 mm.

27. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el grosor del aro de cavitación mide al menos 20 mm.

28. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el aro de cavitación comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda.

29. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el ancho del aro de cavitación mide al menos 20 mm.

30. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el aro de cavitación comprende cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

31. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque cada orificio comprende una sección interna y una sección externa, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa.

32. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

32, caracterizado además porque la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

33. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversal mente al orificio en la intersección entre la sección externa y la sección interna de cada orificio para aumentar el efecto de cavitación.

34. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

33, caracterizado además porque el elemento de generación de turbulencia es un perno o un tornillo.

35. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende al menos un tubo de Venturi que recibe agua proveniente de cada bomba centrífuga.

36. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además porque comprende dos tubos de Venturi.

37. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

36, caracterizado además porque comprende dos tubos de Venturi en paralelo.

38. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

37, caracterizado además porque cada tubo Venturi comprende en un extremo una sección de convergencia, que recibe el agua que proviene de la bomba centrífuga, en donde se disminuye un diámetro inicial conforme se avanza longitudinalmente hasta llegar a; una sección de garganta que corresponde a la sección con menor diámetro del tubo Venturi y después; una sección de divergencia, en donde se aumenta el diámetro conforme se avanza longitudinalmente hasta llegar al diámetro inicial.

39. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende un módulo de almacenamiento, que a su vez comprende un recipiente para almacenar aguas residuales y aguas tratadas; y al menos una bomba vertical multietapa que traslada las aguas del recipiente del módulo de almacenamiento hacia cada bomba centrífuga.

40. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende dos bombas centrífugas en paralelo y dos tubos de Venturi en paralelo, en donde la bomba centrífuga se encuentra conectada a un tubo de Venturi y cada tubo de Venturi se encuentra conectado al recipiente del módulo de almacenamiento.

41. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende medios de control que controlan la operación del sistema.

42. El sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con la reivindicación

41, caracterizado además porque los medios de control son un tablero de control eléctrico.

Description:
SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con el tratamiento de aguas residuales mediante métodos físicos, y más particularmente está relacionada con un sistema de tratamiento de aguas residuales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La cavitación hidrodinámica se enmarca dentro de las nuevas tecnologías de "oxidación avanzada", desarrollada principalmente para el tratamiento de aguas residuales de origen urbano e industrial. Dicho fenómeno, también llamado aspiraciones en vacío, es un efecto hidrodinámico, en donde se crean diferencias de presión en un fluido en estado líquido, la cual da paso a la formación de burbujas de gas (cavidades) que crecen y posteriormente colapsan (implotan) alcanzando velocidades sónicas de hasta 1700 m/s y produciendo ondas de choque que generan un aumento dramático de temperatura de hasta 4700 °C y de presión de hasta 500 Kg/cm 2 en el centro de cada burbuja, esto finalmente conduce a la generación de radicales libres OH los cuales son altamente oxidantes, radicales como peróxido de hidrógeno y ozono; así mismo genera cambios en la composición físico-química del fluido que es sometido a la cavitación, acelera reacciones químicas y acelera la transferencia de masa.

Existen varias tecnologías que aprovechan el fenómeno de cavitación para el tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo el documento CN106186179 describe un método para la degradación orgánica de agua contaminada, en donde se utiliza un reactor con un plato de cavitación con agujeros paralelos al flujo, y el documento WO2018111284 describe un sistema para remediación de fluidos utilizando una placa de vórtices con agujeros paralelos al fluido a remediar. Sin embargo, no cuentan con un elemento de cavitación con un arreglo específico de agujeros perpendiculares al flujo en la cámara de cavitación centrífuga, ni cuenta con una segunda etapa de cavitación por efecto Venturi para aumentar aún más el efecto de cavitación y de esta forma no es necesario la adición de sustancias químicas que complican la operación y aumentan los costos.

A su vez, el documento MX2016013690 describe un sistema de cavitación hidrodinámica para la limpieza de agua, en donde la bomba centrífuga con un impulsor modificado trabaja en conjunto con la cámara de cavitación. No obstante, no cuenta con un arreglo doble, ni con un elemento de cavitación con agujeros en la periferia de dicho plato para aumentar el efecto de cavitación, y de esta forma aumentar la generación de radicales hidroxilo y por tanto la acción oxidativa en contaminantes emergentes con baja biodegradabilidad, es decir acelerar las reacciones químicas y la transferencia de masa.

Sim embargo, actualmente es necesario encontrar un reactor de cavitación capaz de incrementar la generación de radicales hidroxilo y por tanto la acción oxidativa en contaminantes emergentes con baja biodegradabilidad, incrementar el número de microburbujas cavitantes, acelerar las reacciones químicas y la transferencia de masa en comparación con los reactores de la actualidad, para lograr la remoción de contaminantes del agua sin la necesidad de utilizar sustancias químicas adicionales que complican la operación y aumentan los costos.

Por consecuencia de lo anterior, se ha buscado suprimir los inconvenientes que presentan los reactores de cavitación hidrodinámica utilizados en la actualidad, desarrollando un sistema de tratamiento de aguas residuales que, además de no utilizar sustancias químicas adicionales, permita generar potentes agentes oxidantes como los radicales Hidroxilo (OH), algunos otros radicales libres como el Peróxido de Hidrógeno (H2O2) y Ozono (O3) y además acelerar las reacciones químicas y la transferencia de masa para lograr una remoción más efectiva de contaminantes del agua.

OBJETOS DE LA INVENCIÓN

Teniendo en cuenta los defectos de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de tratamiento de aguas residuales con un mayor efecto de cavitación que no utilice sustancias químicas adicionales.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar un aro de cavitación con orificios en su periferia para aumentar el efecto de cavitación.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una bomba centrífuga con un aro de cavitación para mejor el efecto de cavitación.

Estos y otros objetos se logran mediante un sistema de cavitación para el tratamiento de aguas residuales de conformidad con la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

Para ello, se ha inventado un sistema de tratamiento de aguas residuales con una mayor generación de radicales hidroxilo y por tanto una mayor acción oxidativa en contaminantes emergentes con baja biodegradabilidad, una mayor generación de microburbujas cavitantes para acelerar las reacciones químicas y una mayor transferencia de masa en comparación con los reactores de la actualidad, sin la necesidad de utilizar sustancias químicas adicionales que complican la operación y aumentan los costos.

Así, un primer aspecto de la presente invención, es un aro de cavitación para montarse de manera fija alrededor de un impulsor de una bomba centrífuga de forma coaxial a su eje de rotación de la bomba centrífuga, que comprende un cuerpo sustancial mente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

Un segundo aspecto de la presente invención es una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor caracterizada porque comprende además un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende un cuerpo sustancial mente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

Un tercer aspecto de la presente invención es un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende al menos una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor caracterizada porque comprende además un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende un cuerpo sustancialmente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, algunas modalidades, características y algunos objetos y ventajas de ésta, se comprenderán mejor en la descripción detallada, cuando se lea en relación con los dibujos anexos, en los cuales:

La figura 1 muestra una vista lateral derecha de una modalidad de un aro de cavitación (2000) de conformidad con los principios de la presente invención.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva del aro de cavitación (2000) de la modalidad mostrada en la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una modalidad de una bomba centrífuga (1100) de conformidad con los principios de la presente invención y del aro de cavitación (2000) de la modalidad mostrado en la figura 1.

La figura 4 muestra un diagrama en perspectiva de una modalidad de un sistema de cavitación para el tratamiento de aguas residuales (1000) de conformidad con los principios de la presente invención.

La figura 5 muestra una vista lateral interna del tubo de Venturi (1200) mostrado en la figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Se ha inventado un sistema de tratamiento de aguas residuales basado en un aro de cavitación que mediante el fenómeno de cavitación genera una mayor concentración de radicales hidroxilo (OH) y por tanto una mayor acción oxidativa en contaminantes emergentes con baja biodegradabilidad, y una mayor generación de microburbujas cavitantes para acelerar las reacciones químicas, sin la necesidad de utilizar sustancias químicas adicionales que complican la operación y aumentan los costos.

De conformidad con lo anterior, un primer aspecto de la presente invención, es un aro de cavitación para montarse de manera fija alrededor de un impulsor de una bomba centrífuga de forma coaxial a su eje de rotación de la bomba centrífuga, que comprende un cuerpo sustancialmente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación está compuesto de metal, polímero o mezcla de los mismos, más preferiblemente está compuesto de acero inoxidable.

Ahora bien, el grosor del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda. Dichas hendiduras brindan hermeticidad al aro de cavitación para que el líquido presurizado por el impulsor de cada bomba centrífuga únicamente salga por la pluralidad de orificios del aro de cavitación y así aumentar el efecto de cavitación.

Por su parte, el ancho del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

Respecto a la pluralidad de orificios, éstos preferiblemente son cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

De igual forma, cada orificio preferiblemente comprende una sección interna donde pasa un líquido presurizado por el impulsor de cada bomba centrífuga; y una sección externa donde sale el líquido presurizado, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa. Más preferiblemente, la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

En una modalidad preferida de la presente invención cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversalmente al inicio de la sección externa de cada orificio para aumentar el efecto de cavitación. Más preferiblemente el elemento de generación de turbulencia es un perno o tornillo de 3.175 mm de diámetro.

Un segundo aspecto de la presente invención es una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor caracterizada porque comprende además un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende un cuerpo sustancialmente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación está compuesto de metal, polímero o mezcla de los mismos, más preferiblemente está compuesto de acero inoxidable.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación se monta de forma que exista un espacio vacío entre el impulsor de la bomba y la superficie interior del aro de cavitación, en donde el espacio vacío mide 0.5 mm.

Ahora bien, el grosor del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda. Dichas hendiduras brindan hermeticidad al aro de cavitación para que el líquido presurizado por el impulsor de cada bomba centrífuga únicamente salga por la pluralidad de orificios del aro de cavitación y así aumentar el efecto de cavitación.

Por su parte, el ancho del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

Respecto a la pluralidad de orificios, éstos preferiblemente son cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

De igual forma, cada orificio preferiblemente comprende una sección interna donde pasa un líquido presurizado por el impulsor de cada bomba centrífuga; y una sección externa donde sale el líquido presurizado, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa. Más preferiblemente, la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

En una modalidad preferida de la presente invención cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversalmente al inicio de la sección externa de cada orificio para aumentar el efecto de cavitación. Más preferiblemente el elemento de generación de turbulencia es un perno o tornillo de 3.175 mm de diámetro.

Un tercer aspecto de la presente invención es un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende al menos una bomba centrífuga para bombear líquidos del tipo que comprende un impulsor caracterizada porque comprende además un aro de cavitación montado de manera fija alrededor del impulsor de forma coaxial a su eje de rotación, en donde dicho aro comprende un cuerpo sustancialmente circular que tiene un grosor determinado, el cual forma sus caras laterales, y un ancho determinado, el cual forma su superficie exterior y su superficie interior; y una pluralidad de orificios que atraviesan transversalmente el grosor del cuerpo del aro de cavitación desde la superficie interior hasta la superficie exterior de tal manera que la pluralidad de orificios se encuentren alineados con la salida de flujo del impulsor una vez que el aro ha sido montado permitiendo así el flujo de un líquido a través de dicha pluralidad de orificios.

Para fines de la presente invención, las aguas residuales son de origen urbano y/o industrial. En una modalidad preferida de la presente invención, la boquilla de succión está conectada a un suministro de aguas a tratar. En una modalidad preferida de la presente invención, el suministro de aguas a tratar comprende un tanque que almacena el agua a tratar; al menos una tubería de suministro que conecta el tanque con cada bomba centrífuga; y al menos una bomba vertical que traslada las aguas residuales a tratar desde el tanque hacia cada bomba centrífuga por cada tubería de suministro.

En una modalidad preferida del sistema de cavitación comprende 2 bombas centrífugas, el suministro de aguas a tratar comprende 2 tuberías de suministro; y 2 bombas verticales conectadas en paralelo.

En este sentido, cada bomba vertical preferiblemente se selecciona de bombas verticales multietapas.

En una modalidad preferida de la presente invención, la boquilla de descarga comprende una válvula de salida y una tubería de salida.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación está compuesto de metal, polímero o mezcla de los mismos, más preferiblemente está compuesto de acero inoxidable.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación se monta de forma que exista un espacio vacío entre el impulsor de la bomba y la superficie interior del aro de cavitación, en donde el espacio vacío mide 0.5 mm.

Ahora bien, el grosor del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

En una modalidad preferida de la presente invención, el aro de cavitación comprende una hendidura lateral derecha en su cara lateral derecha; y una hendidura lateral izquierda en su cara lateral izquierda. Dichas hendiduras brindan hermeticidad al aro de cavitación para que el líquido presurizado por el impulsor de cada bomba centrífuga únicamente salga por la pluralidad de orificios del aro de cavitación y así aumentar el efecto de cavitación.

Por su parte, el ancho del aro de cavitación preferiblemente mide al menos 20 mm.

Respecto a la pluralidad de orificios, éstos preferiblemente son cinco orificios que se encuentran distribuidos a la misma distancia uno de otro.

De igual forma, cada orificio preferiblemente comprende una sección interna donde pasa agua presurizada por el impulsor de cada bomba centrífuga; y una sección externa donde sale el agua presurizada, en donde la sección interna tiene un diámetro menor a la sección externa. Más preferiblemente, la relación del diámetro de la sección interna con el diámetro de la sección externa es de 1 :2.22.

En una modalidad preferida de la presente invención cada orificio comprende un elemento de generación de turbulencia que atraviesa transversalmente al inicio de la sección externa de cada orificio para aumentar el efecto de cavitación. Más preferiblemente el elemento de generación de turbulencia es un perno o tornillo de 3.175 mm de diámetro.

En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende al menos un tubo de Venturi que recibe agua proveniente de cada bomba centrífuga. Más preferiblemente el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende dos tubos de Venturi, y aún más preferiblemente el sistema comprende dos tubos de Venturi en paralelo. En una modalidad preferida de la presente invención, cada tubo Venturi comprende en un extremo una sección de convergencia, que recibe el agua que proviene de la bomba centrífuga, en donde se disminuye un diámetro inicial conforme se avanza longitudinalmente hasta llegar a; una sección de garganta que corresponde a la sección con menor diámetro del tubo Venturi y después; una sección de divergencia, en donde se aumenta el diámetro conforme se avanza longitudinalmente hasta llegar al diámetro inicial.

En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende un módulo de almacenamiento, que a su vez comprende un recipiente para almacenar aguas residuales y aguas tratadas; y al menos una bomba vertical multietapa que traslada las aguas del recipiente del módulo de almacenamiento hacia cada bomba centrífuga.

En la modalidad preferida, en donde el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende dos bombas centrífugas en paralelo y dos tubos de Venturi en paralelo, el módulo de almacenamiento comprende dos tuberías de tratamiento conectadas en paralelo que conectan el recipiente con cada bomba centrífuga; y dos tuberías de almacenamiento conectadas en paralelo que conectan cada reactor de cavitación Venturi al recipiente.

De esta forma, el módulo de almacenamiento es capaz de recircular las aguas contenidas en el recipiente para repetir el proceso del sistema de tratamiento de aguas residuales. Asimismo, el sistema de tratamiento de aguas residuales preferiblemente comprende medios de control que controlan la operación del sistema, y más preferiblemente los medios de control son un tablero de control eléctrico.

Por lo tanto, los medios de control se encargan de controlar el flujo del sistema de tratamiento de aguas residuales, así como la recirculación del módulo de almacenamiento y el tiempo de reposo del agua contenida en el tanque del módulo de almacenamiento.

Algunas de las ventajas que proporciona la presente invención son la eliminación y control microbiano en agua, el control en la dureza, incrustaciones y corrosión del agua, la eliminación de contaminantes emergentes tóxicos con baja biodegradabilidad que se encuentran dentro de la categoría de fármacos, pesticidas, surfactantes y aditivos industriales, el incremento de la biodegradabilidad de las aguas residuales de manera sustentable, y la reducción significativa de lodos.

Haciendo referencia ahora a la figura 1, en ésta se muestra una vista lateral derecha de una modalidad de un aro de cavitación (2000) de conformidad con los principios de la presente invención. Como se puede observar en dicha figura, el aro de cavitación (2000) tiene una forma circular hueca y está hecho de acero inoxidable. También se muestra el extremo de 5 pernos (2200) como elementos de generación de turbulencia que atraviesan transversal mente al aro de cavitación (2000); y una hendidura lateral derecha (2300) para conseguir un efecto hermético.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, en ésta se muestra una vista en perspectiva del aro de cavitación (2000) de la modalidad mostrada en la figura 1. Como se puede observar en dicha figura, el aro de cavitación (2000) comprende una hendidura lateral derecha (2300); y una pluralidad de orificios (2100) con una sección interior (2110) y una sección exterior (2120), en donde cada uno de los orificios (2100) los atraviesa un perno (2200) de forma transversal, además en esta modalidad el perno (2200') es más largo para montar el aro de cavitación (2000) en una bomba centrífuga. Haciendo referencia ahora a la figura 3, en ésta se muestra una vista en perspectiva de una modalidad de una bomba centrífuga (1100) de conformidad con los principios de la presente invención y del aro de cavitación (2000) de la modalidad mostrado en la figura 1. Como se puede observar en dicha figura, la bomba centrífuga (1100) comprende un impulsor (1110), un eje de rotación (1120), un motor (1130), una coraza (1140), y una boquilla de succión (1150), adicionalmente se puede observar que el aro de cavitación (2000) se coloca alrededor del impulsor (1110) de la bomba centrífuga (1100) de forma coaxial al eje de rotación (1120).

Haciendo referencia ahora a la figura 4, en ésta se muestra un diagrama en perspectiva de una modalidad de un sistema de cavitación para el tratamiento de aguas residuales (1000) de conformidad con los principios de la presente invención . Como se puede observar en dicha figura, el sistema de cavitación comprende dos bombas centrífugas (1100 y 1100'); dos tubos de Venturi (1200 y 1200'); un módulo de almacenamiento (1300), que a su vez comprende un tanque (1310); dos tuberías de suministro (1320 y 1320'); dos bombas verticales (1321 y 1321'); y dos tuberías de almacenamiento (1330 y 1330') ;); y medios de control (1400).

Haciendo referencia ahora a la figura 5, en ésta se muestra una vista lateral interna del tubo de Venturi (1200) mostrado en la figura 4. Como se puede observar en dicha figura, el tubo de Venturi (1200) comprende un acceso de flujo (1210) que recibe el flujo de la bomba centrífuga (1100); y una descarga de flujo (1220) que se conecta con la tubería de almacenamiento, así como una sección de convergencia (1230); una sección de garganta (1240); y una sección de divergencia (1240).

La presente invención será mejor entendida a partir de los siguientes ejemplos, los cuales se presentan únicamente con fines ilustrativos para permitir la comprensión cabal de las modalidades preferidas de la presente invención, sin que por ello se implique que no existen otras modalidades no ilustradas que puedan llevarse a la práctica con base en la descripción detallada arriba realizada.

EJEMPLO 1

Se construyó un sistema de tratamiento de aguas residuales CAVOXD® de conformidad con la presente invención.

Para ello se consideró lo siguiente.

• Un módulo de almacenamiento con:

o un tanque de Polietileno de 1000 litros,

o dos bombas verticales multietapas de 5.5HP, 6 etapas, 3 fases, 220 volts y 3450 rpm conectadas en paralelo con el tanque.

• Dos bombas centrífugas de 2HP, 3 fases, 220 volts y 3450 rpm de acero inoxidable y coraza en acero al carbón, conectadas en paralelo con el tanque.

• Un aro de cavitación fijo alrededor del impulsor de cada bomba centrífuga formando un espacio vacío de 0.5 mm, en donde el aro cuenta con un diámetro externo de 156.5 mm y un diámetro interno de 115 mm y además con: o cinco orificios con una sección interna de 3.57 mm de diámetro y una profundidad de 17 mm y una sección externa de 7.93 mm de diámetro y 5 mm de profundidad,

o cuatro pernos de 3.175 mm de grosor, y

o un perno de 3.175 mm de grosor y 2cm de largo, el cual logra fijar el aro de cavitación a la bomba.

• Dos tubos de Venturi de 305 mm de largo con un diámetro externo de 76 mm y un diámetro interno de 60.2 mm conectados en paralelo, en donde cada uno tiene:

o una sección de convergencia con un diámetro mayor de 49 mm y un diámetro menor de 6 mm

o una sección de garganta con un diámetro de 6 mm y 10 mm de longitud o una sección de divergencia con un diámetro menor de 6 mm y un diámetro mayor de 49 mm

• Medios de control con un tablero de control tipo NEMA, con un voltaje de entrada de 220 VCA a 3 fases.

El sistema de tratamiento de aguas residuales completo se muestra en la figura 4, cada aro de cavitación utilizado se muestra en las figuras 1 y 2, cada bomba centrífuga utilizada se muestra en la figura 3 y cada tubos de Venturi utilizado se muestra en la figura 5.

EJEMPLO 2

Se realizó un ensayo para demostrar el tratamiento de aguas residuales realizado por el sistema de tratamiento de aguas residuales CAVOXD® armado en el ejemplo 1.

Para ello, se tomó una muestra inicial de un lote de 1000 litros de agua residual de la industria de aditivos y aceites automotrices, posteriormente se sometió al sistema de cavitación de la presente invención y una vez realizado el proceso completo del sistema se tomó una muestra final al agua ya tratada. Las muestras fueron enviadas a un laboratorio certificado y acreditado ante la Entidad Mexicana de Acreditación "EMA" para medir los parámetros: Demanda Bioquímica de Oxígeno, Fenoles Totales, Grasas y Aceites, Sólidos Suspendido Totales, y Zinc con las metodologías N MX-AA-028-SCFI- 2001, NMX-AA-050-SCFI-2001, NMX-AA-005-SCFI-2013, NMX-AA-034-SCFI-2001 y NMX-AA-051-SCFI- 2001 respectivamente. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1

En la Tabla 1 se puede observar que el porcentaje de remoción para todos los parámetros es mayor a 99%, demostrando así la alta efectividad del sistema de cavitación de la presente invención.

EJEMPLO 3

Se realizó un ensayo para demostrar el tratamiento de aguas residuales realizado por el sistema de tratamiento de aguas residuales CAVOXD® armado en el ejemplo 1.

Para ello, se tomó una muestra inicial de un lote de 1000 litros de agua residual de la industria química en combustibles y lubricantes posteriormente se sometió al sistema de cavitación de la presente invención y una vez realizado el proceso completo del sistema se tomó una muestra final al agua ya tratada. Las muestras fueron enviadas a un laboratorio certificado y acreditado ante la Entidad Mexicana de Acreditación "EMA" para medir los parámetros: Fenoles, grasas y aceites, demanda química de oxígeno (DQO) y Dureza total (como CaCÜ3), con las metodologías NMX-AA-050-SCFI-2001, NMX-AA- 005-SCFI-2013, NMX-AA-030/2-SCFI-2011 y NMX-AA-072-SCFI-2001 respectivamente. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2

En la Tabla 2 se puede observar que el porcentaje de remoción para fenoles y grasas y aceites es mayor a 90%, demostrando así la alta efectividad del sistema de cavitación de la presente invención. De conformidad con lo anteriormente descrito, se podrá observar que el aro de cavitación y el sistema de tratamiento de aguas residuales en el que éste se utiliza, han sido ideados para tratar aguas residuales con una mayor generación de radicales hidroxilo y por tanto una mayor acción oxidativa en contaminantes emergentes con baja biodegradabilidad, una mayor generación de microburbujas cavilantes para acelerar las reacciones químicas y una mayor transferencia de masa en comparación con los reactores de la actualidad, sin la necesidad de utilizar sustancias químicas adicionales que complican la operación y aumentan los costos, y será evidente para cualquier experto en la materia que las modalidades del sistema de tratamiento de aguas residuales según se describió anteriormente e ilustró en los dibujos que se acompañan, son únicamente ilustrativas más no limitativas de la presente invención, ya que son posibles numerosos cambios de consideración en sus detalles sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, es posible utilizar diversos materiales, otro número de bombas centrífugas, otro número total de tubos de Venturi y otro número total de aros de cavitación.

Por lo tanto, la presente invención no deberá considerarse como restringida excepto por lo que exija la técnica anterior y por el alcance de las reivindicaciones anexas.