FILTRO DE SEDIMENTOS MULTICICLÓNICO.

La presente invención se refiere en general a los separadores ciclónicos, más particularmente a un separador multiciclónico y filtro de sedimentos para fluidos, que utilizan una pluralidad de aparatos de ciclones dispuestos en un patrón radial para eliminar residuos de partículas del fluido. Técnica anterior Los separadores ciclónicos se utilizan para separar residuos no deseados de fluidos mediante el uso de la fuerza centrífuga. El fluido se inyecta típicamente en forma oblicua en los elementos separadores ciclónicos de tal manera que se establece un flujo circular. Las fuerzas centrífugas actúan en los residuos, que son más densos que el fluido en el que se suspende, forzando al material más denso hacia el exterior y hacia el perímetro de la cámara de separación. La forma cónica de los elementos de separación no permite que el material más denso salga a la parte superior del cono invertido. En cambio, el fluido sustancialmente libre de residuos que rodea el centro del vórtice se extrae y se pone de nuevo en circulación, mientras que el residuo se recoge y se desecha. Algunos filtros ciclónicos se utilizan en un sistema de componentes, en combinación con una carcasa del filtro separada y una carcasa del receptor de lodo separada. Estos sistemas de componentes requieren regulares limpiezas y varios cambios de cubiertas y varias bolsas de filtro. Esto aumenta el tiempo de inactividad del aparato y la cantidad de inventario necesario para mantener el sistema en funcionamiento. La separación ciclónica se utiliza normalmente en limpiadores de vacío para eliminar residuos finos y gruesos de una corriente de aire creada por el vacío. El aire se inyecta tangencialmente en la cámara ciclónica y el vórtice resultante hace girar y fuerza a los residuos hacia las paredes de la cámara ciclónica, mientras que el aire limpio sale de la parte superior del vórtice. La tecnología ciclónica se utiliza también en el tratamiento de agua en la producción de aceite. El equipamiento estándar para yacimientos petrolíferos de producción de agua incluye, a modo de ejemplo, tanques de lavado, recipientes interceptores de placas corrugadas, unidades Wemco, centrífugas e hidrociclones. Se ha reconocido que todos estos elementos son sensibles a los cambios en los parámetros de funcionamiento. Las unidades están diseñadas para un determinado caudal, presión de operación, carga de sólidos, y carga de aceite. Bajo los parámetros predefinidos es capaz de tratar las aguas producidas con eficacia. Típicamente, sin embargo, los parámetros no permanecen constantes. CETCO offshore ha diseñado la unidad CRUDESEP® para la extracción de aceite, gas y sólidos ya sea, por ejemplo, aguas arriba o aguas debajo de un separador trifásico. El principio de la CRUDESEP® es un recipiente vertical que opera a la presión atmosférica cercana. [CRUDESEP es una marca registrada de AMCOL International Corporation de Arlington Heights, Illinois. La separación de aceite por gravedad se ve reforzada por flotación inducida por gas y el flujo de remolino, en el que las burbujas de gas se inyectan a mitad de camino del recipiente utilizando eductores. El agua producida se retira del sistema en la mitad inferior de la unidad y se utiliza para conducir los eductores, tomándose el gas de la parte superior del recipiente. Esto tiene por objeto eliminar las difíciles partes móviles con el flujo de remolino conseguido mediante una serie de boquillas de alimentación tangenciales en la pared. Otros sistemas de interés anteriores están documentados en varias patentes, incluida la patente de Estados Unidos Nº 4.726.902 DE Hubbard, que enseña a un desarenador ciclónico que recibe el flujo de entrada de agua y dirige el agua a través de unidades ciclónicas, con un flujo bajo dirigido a un crisol de arena y un flujo en exceso de agua sustancialmente purificada. La Patente de Estados Unidos Nº 7.306.730 de Tashiro, et al, describe un separador tipo ciclónico para separar las partículas sólidas del líquido. El aparato consta de un cuerpo cilíndrico hueco con accesos de entrada y de descarga. El cuerpo principal hace que el líquido cree remolinos o torbellinos en el cuerpo principal, y la materia extraña contenida en el líquido se separa por la fuerza centrífuga, a medida que el líquido crea remolinos. La materia extraña cae a lo largo de una superficie interior del cuerpo principal y se descarga a través del acceso de descarga. El líquido limpio se descarga desde el acceso de descarga. Tashiro, et al, muestran la introducción de fluido en el lado de un solo ciclón. La Patente de Estados Unidos Nº 4.793.925 de Duval, et al, muestra un solo separador de elementos que incluye un cuerpo con una entrada y una salida que induce a un fluido en un vórtice conduciéndolo en una cámara cónica invertida. Los materiales de partículas sólidos caen de un acceso en la parte inferior del cono. En muchos aspectos, esto es difícil de distinguir con respecto a Tashiro et al. 2 E08762944 25-11-2011   La Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de serie 2004/0149667 de Meyer muestra otra versión del tipo de aparato impartido por Tashiro et al y Duval et al. La Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de serie 2006/0283788 de Schreppel, Jr., enseña un separador trifásico en el que las cámaras de turbulencia y aireación producen la formación de burbujas y el colapso que genera una alta presión localizada. En una primera etapa, el líquido pasa a través de una cámara de turbulencia y se dispersa el flujo giratorio para oxidarlo y mezclarlo. La cámara de turbulencia incluye un pasaje en espiral para el flujo centrífugo del material de afluente que se tiene que dispersar hacia el exterior de la cámara. La cámara de turbulencia incluye por lo general una cubierta superior y una cubierta inferior que cierra sustancialmente el cilindro a excepción de una abertura central en la cubierta superior para la liberación de materiales más ligeros y una abertura central en la cubierta inferior para los contaminantes pesados. Otras patentes de interés incluyen la Patente de estados Unidos Nº 4.823.731 de Howeth, que describe un sistema de pulverización de revestimiento de polvo seco electrostático tiene un sistema de recuperación de revestimiento de polvo multicolor que comprende una pluralidad de barriles de filtros ciclónicos que se extienden verticalmente espaciados lateralmente alrededor de un eje vertical central y que tienen extremos superiores alineados verticalmente. Un solo aparato de limpieza de filtros, que incluye un sistema de retrolavados de filtro, se adapta para descansar sobre y acoplar operativamente cualquiera de los seleccionados de estos extremos de barriles superiores, y se puede hacer funcionar para retrolavar el filtro dentro del barril en el que se apoya. El polvo pulverizado en exceso del sistema de pulverización se reivindica dibujándolo a través del barril de filtro "activo" al que se conecta el aparato de limpieza del filtro. La Patente de los Estados Unidos Nº 5.879.545, de Antoun, describe un montaje compacto de filtro ciclónico utilizado para la separación de residuos no deseados de un fluido. El conjunto de filtro ciclónico utiliza las fuerzas centrífugas para separar grandes piezas de residuos del líquido y un filtro para separar los residuos no deseados restantes del líquido. La invención se puede contener en una sola carcasa compacta que se puede desmontar para facilitar la limpieza y sustitución de piezas. El conjunto del filtro ciclónico tiene un tubo cilíndrico orientado verticalmente que recibe una inyección tangencial del fluido cargado con residuos. La inyección tangencial hace que el fluido circule en torno a un buscador de vórtice cilíndrico que se encuentra en el interior de y es coaxial con el tubo. Las fuerzas centrífugas que actúan sobre los residuos hacen que los residuos se muevan hacia afuera del centro lejos del vórtice. El buscador del vórtice tiene una abertura que arrastra en el fluido relativamente limpio, cerca del centro del vórtice, mientras que el líquido cargado con residuos se asienta en una cámara de recolección por debajo del tubo cilíndrico. La invención tiene una cámara de filtración que aloja un elemento filtrante que se utiliza para extraer los residuos no deseados restantes del fluido antes de que salga del conjunto del filtro ciclónico. La Patente de Estados Unidos Nº 6.485.536, de Masters describe un separador de partículas, que separa las partículas atrapadas de un fluido. El separador de partículas utiliza una barrena encerrada dentro de un cilindro para formar una cámara ciclónica, a través de la que se impulsa el aire. El movimiento centrífugo de las partículas dentro del aire hace que las partículas salgan de la cámara ciclónica a través de los conductos, y las partículas se separan en las cámaras... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de filtro de sedimentos multiciclónico (100) para filtrar agua y aceite, que comprende un cuenco de sedimentos (110) para recoger sedimentos; una carcasa ciclónica (260) dispuesta por encima y conectada herméticamente a dicho cuenco de sedimentos (110); un cartucho ciclónico (370) dispuesto en dicha carcasa ciclónica (260), incluyendo dicho cartucho ciclónico (370) una pluralidad de ciclones de fluido en forma cónica (380), teniendo cada uno una pequeña abertura en un extremo inferior y una abertura más grande en un extremo superior, e incluyendo además una pluralidad de trayectorias de flujo del fluido a través de dicho cartucho ciclónico (370) para dicha pluralidad de ciclones de fluidos (380); una entrada de fluidos (130) en comunicación fluida con dicha carcasa ciclónica (260) para introducir agua o aceite en dicha carcasa ciclónica (260) y para pasar a través de dicho cartucho ciclónico (370); y una salida de fluido (630) en comunicación fluida con dicha carcasa ciclónica (260) para descargar agua o aceite de dicho cartucho ciclónico (370), caracterizado por que dicho filtro de sedimentos multiciclónico (100) incluye además placas difusoras (510) conectadas herméticamente a dicho cartucho ciclónico (370) y a dicha carcasa ciclónica (260), teniendo dichas placas difusoras: una pluralidad de tubos difusores (520), cada uno de los que se extiende hacia abajo en una parte superior abierta de uno de dichos ciclones de fluidos (380) en dicha pluralidad de ciclones de fluidos (380); y un orificio central (550) que acomoda un cono de desviación (560) para dirigir el agua o aceite que fluye sobre dicho cono de desviación (560) y lejos de dicha placa difusora. 2. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que dicho cuenco de sedimentos (110) incluye un sumidero (120) para la recogida de sedimentos separados del agua o aceite que pasan a través de dicho aparato (100). 3. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que dicho cuenco de sedimentos (110) incluye una porción inferior (120) y dicha entrada de fluidos (130) es un tubo dispuesto a través de la parte inferior de dicho cuenco de sedimentos (110) y que se conecta a una fuente de agua o aceite bajo presión. 4. El aparato (100) de la reivindicación 1, que incluye además un drenaje del cuenco de sedimentos (170, 190) que tiene una válvula (210) para drenar selectivamente dicho cuenco de sedimentos (110). 5. El aparato (100) de la reivindicación 1, que incluye además un conducto de fluido (300) en comunicación fluida con dicha entrada de fluidos (130), y en el que dicho cartucho ciclónico (370) comprende una pluralidad de ciclones de fluidos cónicos invertidos dispuestos verticalmente (380), teniendo una porción central que tiene un tubo de entrada del cartucho ciclónico (390) en alineación axial con dicho conducto de fluidos (300), y en el que cada una de dichas trayectorias de flujo de fluidos en dicha pluralidad de trayectorias de flujo en dicho cartucho ciclónico (370) incluye una abertura del vórtice (410), un canal del vórtice (420), y un acceso del vórtice (430), cada uno en comunicación fluida con los extremos superiores abiertos de uno de dichos ciclones de fluidos (380) en dicha pluralidad de ciclones de fluidos (380). 6. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que dichos tubos difusores (520) tienen un diámetro externo menor que el diámetro superior de dichos ciclones de fluidos (380). 7. El aparato (100) de la reivindicación 6, en el que cada uno de dichos tubos difusores (520) incluye un orificio pasante (530) que penetra dicha placa difusora y que pone a dichos ciclones de fluidos (380) en comunicación fluida con un espacio (540) por encima de dicha placa difusora. 8. El aparato (100) de la reivindicación 7, en el que dicha placa difusora es sustancialmente circular y plana, y en el que dicho cono de desviación (560) se dispone en el centro de dicha placa difusora. 9. El aparato (100) de la reivindicación 1, que incluye además una tapa (600) conectada herméticamente a dicha placa difusora y que crea un espacio entre dicha tapa y dicha placa difusora. 10. El aparato (100) de la reivindicación 9, en el que dicha salida de fluidos (630) está en comunicación fluida con el espacio entre dicha tapa (600) y dicha placa difusora. 11. Un método para filtrar agua o aceite utilizando el aparato de filtro de sedimentos multiciclónico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 5-10, en el que, durante el funcionamiento, se introduce agua o aceite través de dicho tubo de entrada de fluidos (390) desde una fuente a presión, continua en dicho cartucho ciclónico (370), a través de dichas aberturas del vórtice (430), y alrededor de dichos tubos difusores (520) en los lados de dichos extremos superiores abiertos de dichos ciclones de fluidos (380), por lo que el agua o aceite bajo presión constante y flujo continuo induce un vórtice de fluido en dichos ciclones de fluidos (380), gira las partículas de sedimentos E08762944 25-11-2011   pesadas hacia el exterior mediante la fuerza centrífuga, que caen después hacia la parte inferior y fuera de dichas partes inferiores abiertas de dichos ciclones de fluidos (380) y dentro de dicho cuenco de sedimentos (110), y por tanto el agua o aceite filtrado, respectivamente, pasa después hacia arriba a través de dichos tubos difusores (520) y dicha placa difusora hasta y a través de dicha salida de fluidos (630). 11 E08762944 25-11-2011   12 E08762944 25-11-2011   13 E08762944 25-11-2011   14 E08762944 25-11-2011   E08762944 25-11-2011