Dispositivo con canales concéntricos para separar un fluido en fracciones mediante fuerza centrífuga.

Dispositivo para separar un fluido que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa,

quecomprende:

- un canal sustancialmente cilíndrico;

- deflectores helicoidales dispuestos en el canal para impartir una componente de movimiento con unadirección tangencial al fluido que fluye a través del canal; y

- medios de descarga primero y segundo que conectan con el canal para la descarga separada de lasfracciones con diferente densidad de masa separadas del fluido como resultado de la acción centrifuga de lacomponente de movimiento en la dirección tangencial,

caracterizado porque el canal está dividido en al menos dos subcanales concéntricos, porque los deflectoreshelicoidales están dispuestos en cada uno de los subcanales, y porque los medios de descarga primero y segundoestán adaptados para la descarga individual de cada uno de los subcanales de las fracciones separadas del fluido.

Dispositivo con canales concéntricos para separar un fluido en fracciones mediante fuerza centrífuga La invención se refiere a un dispositivo para separar un fluido que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa, que comprende: un canal sustancialmente cilíndrico; deflectores helicoidales dispuestos en el canal para impartir una componente de movimiento con una dirección tangencial al fluido que fluye a través del canal; y unos medios de descarga primero y segundo que conectan con el canal para descargar separadamente las fracciones con distinta densidad de masa separadas del fluido como resultado de la acción centrífuga de la componente de movimiento de la dirección tangencial. La invención se refiere asimismo a un procedimiento para separar un fluido que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa, que comprende: transportar el fluido para su separación en fracciones en dirección axial a través de un canal sustancialmente cilíndrico, e impartir una componente de movimiento tangencial al fluido que fluye través del canal, y descargar separadamente las fracciones con distinta densidad de masa separadas del fluido como resultado de la acción centrífuga de la componente de movimiento en la dirección tangencial.

Tales dispositivos y procedimientos son conocidos generalmente. Estos funcionan bien a los efectos de separar fluidos en fracciones con distinta densidad, tales como agua y aceite. Durante el proceso de separación al menos una fracción de las partículas es desplazada en dirección radial con el fin de formar así las fracciones con diferente densidad de masa. Con el fin de obtener la separación más completa posible, se deben crear tiempos de residencia suficientemente largos para permitir la suficiente migración de las partículas individuales. Esto da como resultado (asimismo sujeto a diversos parámetros de proceso) una longitud mínima de canal determinada. Cuanto más larga sea la longitud de canal mínima, se requerirá un dispositivo más largo y una presión mínima superior para provocar el movimiento del fluido a través del canal.

La invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo del tipo expuesto en el preámbulo, en el que el canal está dividido en al menos dos subcanales concéntricos, unos deflectores helicoidales se disponen en cada uno de los subcanales y los medios de descarga primero y segundo se adaptan para la descarga individual desde cada uno de los subcanales de las fracciones separadas del fluido. Mediante el uso de canales concéntricos la anchura del canal se reduce enormemente, de modo que la distancia que tienen que cubrir las partículas para su separación (la distancia de migración máxima en la dirección radial del canal) se reduce de modo correspondiente. El tiempo mínimo de residencia del fluido en el dispositivo necesario para llegar a un resultado de separación determinado se reduce por ello o, cuando la longitud permanece igual, el grado de separación puede ser mejorado. Así pues, la longitud de construcción de un dispositivo de separación del tipo expuesto en el preámbulo puede ser reducida como resultado de la presente invención, y esto da como resultado ahorros de material, simplifica la producción, transporte e instalación, e impone menos requerimientos con relación al emplazamiento de construcción del dispositivo de separación. Otra ventaja es que cuando la longitud de construcción del dispositivo de separación permanece igual que en el estado de la técnica anterior (o incluso asimismo cuando existe una reducción limitada en la longitud de construcción del dispositivo de separación) se puede obtener un resultado de separación mejorado. Asimismo se aprecia que la capacidad del dispositivo de acuerdo con invención apenas disminuye, o no disminuye en absoluto, en relación a un dispositivo del estado de la técnica anterior, ya que el pasaje disminuye tan sólo mínimamente como consecuencia de la colocación de una pared entre los subcanales. A los efectos de provocar un flujo de fluido a través del dispositivo de separación, unos medios conectarán con el dispositivo de separación (generalmente en el lado aguas arriba) a los efectos de provocar un flujo inicial en una dirección axial en el canal del fluido para su separación en fracciones.

La invención proporciona asimismo un procedimiento para separar un fluido que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa del tipo expuesto en el preámbulo, en el que el fluido es guiado a través de al menos dos subcanales concéntricos, en el que una componente de movimiento con una dirección tangencial es impartida al fluido en cada uno de los subcanales y en el que las fracciones separadas con diferente densidad de masa son descargadas separadamente de cada uno de los subcanales. En relación a las ventajas de aplicar este procedimiento se hace referencia a las ventajas anteriormente expuestas del dispositivo de acuerdo con la presente invención.

Aunque es posible en principio hacer uso de dos subcanales, cuatro subcanales o incluso más subcanales, se ha encontrado que un dispositivo de separación con tres subcanales presenta resultados muy favorables.

Las fuerzas centrífugas dependen en gran medida del tamaño de las partículas y del diámetro del dispositivo, de modo que las fuerzas, y por ello la capacidad de separación, son mayores a una distancia más corta del eje del canal cilíndrico que a una distancia mayor del eje del canal cilíndrico.

Un modo de realización que es técnicamente fácil de fabricar se obtiene cuando el espaciado de los deflectores helicoidales es el mismo en cada uno de los subcanales.

Debido a que las fuerzas ejercidas sobre las fracciones a separar difieren en los diferentes subcanales, igualmente como resultado del hecho de que las distancias desde el diámetro varían, puede ser atractivo tomar en consideración estas variaciones de tal modo que el espaciado de los deflectores helicoidales sea mutuamente diferente en los subcanales.

Con el fin de conseguir que la capacidad de separación en cada uno de los canales sea la misma en la medida de lo posible, es atractivo que el espaciado de los deflectores helicoidales sea dimensionado de tal modo que se genere la misma fuerza centrífuga en cada uno de los subcanales.

En algunas situaciones, por ejemplo en el caso de un espaciado grande, es atractivo que una hélice múltiple sea descrita a lo largo de los deflectores, o que al menos uno de los subcanales sea dotado de al menos dos deflectores que se extienden a lo largo de una hélice. Un deflector se materializará habitualmente como un panel de pared (único) conectado helicoidalmente. Cuando se aplica una hélice múltiple, se pueden entrelazar dos (o más) hélices.

De acuerdo con aún otro modo de realización, el espaciado de los deflectores helicoidales en los subcanales disminuye en la dirección de flujo. Este modo de realización tiene un efecto positivo sobre la estabilidad del sistema y acelera el fluido. Sin embargo, es posible asimismo que el espaciado de los deflectores helicoidales en los subcanales aumente en la dirección del flujo. Así pues, disminuye la caída de presión.

Los primeros medios de descarga para descargar la fracción más ligera comprenden preferiblemente aberturas dispuestas en las paredes de los subcanales situadas en el lado interior. En la parte aguas abajo de los subcanales el fluido es separado en dos fracciones diferentes, situadas respectivamente sobre el lado interior (fracción más ligera) y sobre el lado exterior (fracción más pesada) de los subcanales. El modo de realización anteriormente expuesto hace uso de esto.

Un modo de realización estructuralmente atractivo se obtiene cuando los primeros medios de descarga para descargar la fracción más ligera comprenden al menos un canal de descarga que conecta con las aberturas en las paredes de los subcanales situadas en el lado interior. Esto puede materializarse, por ejemplo, de tal modo que las aberturas en las paredes están separadas por paredes auxiliares desplazadas relativamente a las paredes de los subcanales y conectadas las mismas. Si las aberturas están situadas sólo en la pared interna de los subcanales, esto implica que la otra fracción se descarga a través de la continuación de dicho subcanal. Los segundos medios de descarga para descargar la fracción más pesada pueden conectar, por ejemplo, aguas abajo de las aberturas con los diferentes subcanales. Como variante, es posible asimismo que las aberturas se sitúen tan sólo en la pared externa de un subcanal, por lo que se descargará específicamente la fracción más pesada.

Debido a que cada uno de los medios de descarga acoplados con cada subcanal suministra ambas fracciones, es atractivo que... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para separar un fluido que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa, que comprende:

! un canal sustancialmente cilíndrico;

! deflectores helicoidales dispuestos en el canal para impartir una componente de movimiento con una dirección tangencial al fluido que fluye a través del canal; y

! medios de descarga primero y segundo que conectan con el canal para la descarga separada de las fracciones con diferente densidad de masa separadas del fluido como resultado de la acción centrifuga de la componente de movimiento en la dirección tangencial,

caracterizado porque el canal está dividido en al menos dos subcanales concéntricos, porque los deflectores helicoidales están dispuestos en cada uno de los subcanales, y porque los medios de descarga primero y segundo están adaptados para la descarga individual de cada uno de los subcanales de las fracciones separadas del fluido.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el canal está dividido en tres subcanales concéntricos.

3. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los canales concéntricos se extienden alrededor de un núcleo central.

4. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque el espaciado de los deflectores helicoidales es el mismo en cada uno de los subcanales.

5. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque el espaciado de los deflectores helicoidales es mutuamente diferente en los subcanales.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el espaciado de los deflectores helicoidales en los subcanales está dimensionado a los efectos de generar la misma fuerza centrífuga en cada uno de los subcanales.

7. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los subcanales está dotado de al menos dos deflectores que se extienden a lo largo de una hélice.

8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espaciado de los deflectores helicoidales en los subcanales disminuye en la dirección de flujo.

9. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el espaciado de los deflectores helicoidales en los subcanales aumenta en la dirección de flujo.

10. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros medios de descarga para descargar la fracción más ligera comprenden aberturas dispuestas en las paredes de los subcanales situadas en el lado interior.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los primeros medios de descarga para descargar la fracción más ligera comprenden al menos un canal de descarga que conecta con las aberturas en las paredes de los subcanales situadas en el lado interior.

12. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque los segundos medios de descarga para descargar la fracción más pesada conectan aguas abajo de las aberturas con los diferentes subcanales.

13. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se sitúan elementos en los subcanales a los efectos de impedir turbulencias.

14. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de las paredes entre dos subcanales adopta una forma al menos parcialmente cónica.

15. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la anchura de los subcanales es mutuamente diferente.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la anchura de los subcanales disminuye en la dirección radial.

17. Procedimiento para separar un flujo que fluye en al menos dos fracciones con diferente densidad de masa, que

comprende:

! transportar el fluido para su separación en fracciones en dirección axial a través de un canal sustancialmente cilíndrico, e ! impartir una componente de movimiento tangencial al fluido que fluye través del canal, y descargar 5 separadamente las fracciones con distinta densidad de masa separadas del fluido como resultado de la acción centrífuga de la componente de movimiento en la dirección tangencial,

caracterizado porque el fluido es guiado a través de al menos dos subcanales concéntricos, porque una componente de movimiento con una dirección tangencial es impartida al fluido en cada uno de los subcanales y porque las fracciones separadas con diferente densidad de masa son descargadas separadamente de cada uno de los subcanales.