MXPA06004079A - Aparato y metodo de separacion. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo de monitoreo de una mezcla fluida liquida y un sistema que ejecuta el metodo. La invencion se refiere tambien al uso del sistema para monitorear mezclas fluidas liquidas. El metodo de monitoreo de una mezcla fluida liquida que comprende: presurizar y suministrar la mezcla fluida liquida a un aparato de separacion (16), el aparato de separacion (16) que comprende por lo menos dos discos giratorios (6) que definen por lo menos un espacio (6a) entre los discos, medios para retirar una fraccion densa de la mezcla fluida liquida desde el perimetro (4) de los discos (6), dichos discos (6) que estan colocados para un eje giratorio (7) que define dentro del mismo por lo menos un orifico (8, 8a, 8b, 8c) que define dentro del mismo por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que comunica de manera fluida con dicho por lo menos un espacio (6a), dicho por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que tiene por lo menos una salida (10) para remover una fraccion ligera de la mezcla fluida liquida; someter la mezcla fluida liquida presurizada suministrada a fuerzas centrifugas en dicho por lo menos un espacio (6a) al girar dichos por lo menos dos discos (6), de manera que una fraccion ligera de la mezcla fluida es presionada hacia dicho por lo menos un orifico (8, 8a, 8b, 8c) para remocion desde el mismo, y una fraccion densa de la mezcla fluida liquida es presionada hacia el perimetro (4) de los discos (6) para remocion desde los mismos; guiar la fraccion ligera retirada hacia un analizador para caracterizacion de la misma o por lo menos un componente de la misma.

Description

APARATO Y MÉTODO DE SEPARACIÓN La presente invención se refiere a un sistema de monitoreo, un método de caracterización de una mezcla fluida líquida o por lo menos un componente en dicha mezcla pro medio del sistema de monitoreo, y el uso del mismo para varias aplicaciones.

Antecedentes de la Invención Durante mucho tiempo se han utilizado métodos de separación tales como la centrifugación y la filtración- Con frecuencia la centrifugación es un método adecuado para espesar una mezcla l íquido-sólido o para remover partículas indeseables desde una mezcla líquido-sóiido antes del uso o tratamiento adicional. La separación se puede llevar a cabo para evitar problemas ambientales i ndeseables o riesgos de incendio. El documento US 3,152?07d describe una centrifuga de paredes estacionarias para separar fases, de manera especial para remover agua y/o arena desde el aceite de petróleo crudo. Esta centrífuga proporciona una capacidad de tratamiento de alto volumen y por lo tanto reduce él tiempo de retención. Sin embargo, el documento US 3, 1 52,078 no habla sobre el monitoreo de un proceso de producción a partir del cual se retira una muestra para análisis subsecuente. La filtración se ha utilizado de forma particular en la separación de fibra de madera y materiales de relleno a partir de una composición de fabricación de papeL Sin embargo, no ha sido posible separar el materia, de reíieno y fas fibras muy cortas a partir de componentes coloidales debido a los tamaños de partícula similares. Además, se ha demostrado que los componentes coloidales tienden a ser retenidos e el maílado de fibra (corteza) formado sobre el relleno. Los dispositivos de filtración también son propensos con frecuencia a incrustación y requieren de limpieza regular. La intención de la presente invención es proporcionar un sistema conveniente y no costoso que monitorea una mezcla fluida líquida la cual puede ser por ejemplo una corriente de proceso retirada a partir de un proceso de producción, un tanque que contiene por ejemplo una suspensión de pulpa o similar, o monitorear por lo menos un componente en la mezcla fluida líquida en tanto q ue se evitan las desventajas de la técnica anterior. En particular, la invención pretende proporcionar un sistema para monitorear u n proceso de producción, por ejemplo un proceso para elaboración de papel. Un objeto adicional de la Invención involucra proporcionar una muestra tratada en la cual la caracterización y mediciones se pueden ejecutar de manera precisa en ausencia sustancial de sustancias de interferencia separadas que de otra manera haría menos precisas las mediciones. La invención involucra además un método para operar de forma óptima un proceso de producción, en especial un proceso de elaboración de papel.

La Invención La presente invención se refiere a un método de monitoreo de una mezcla líquida fluida o por lo menos un componente de la misma que comprende presurizar y suministrar la mezcla líquida fluida hacia un aparato de separación que comprende por lo menos dos discos giratorios que definen por lo menos un espacio entre dichos discos, y medios para retirar una fracción densa de la mezcla fluida l íquida desde el perímetro de los discos. Los discos están dispuestos para un eje giratorio que define dentro dei mismo por lo menos un orificio en comunicación de fluido con el espacio o espacios. El (los) orificio(s) tiene(n) por lo menos una salida para remover una fracción ligera de la mezcla fluida líquida. La mezcla fluida líquida presurizada es suministrada hacia un aparato y sometida a fuerzas centrífugas en el espacio o espacios por medio de discos giratorios, de manera que una fracción ligera de la mezcla fluida líquida es presionada hacia el orificio para remoción desde el mismo, y una fracción densa de la mezcla fluida líquida es presionada hacia el perímetro de los discos para remoción desde los mismos, guiando la fracción ligera retirada hacia un analizador para caracterizar la fracción ligera o por lo menos un componente contenido en la misma.

La presente invención se refiere también a un sistema de monitoreo que comprende; un aparato de separación que contiene por lo menos dos discos giratorios que definen por lo menos un espacio entre dichos discos, medios para presurizar y suministrar una mezcla fluida líquida hacia el aparato de separación, medios para retirar una fracción densa de la mezcla fluida líquida desde el perímetro de los discos, ios discos que están colocados para un eje giratorio que define dentro del mismo por lo menos un orificio en comunicación de fluido con dicho por lo menos un espacio, dicho por lo menos un orificio que tiene por lo menos yna salida para remover una fracción ligera de la mezcla fluida líquida; el sistema que comprende además un analizador conectado ai aparato de separación guiar la fracción ligera desde ia salida del analizador para caracterizar dicha fracción ligera o por lo menos un componente en la misma. La caracterización de ia fracción ligera o los componentes en la misma que conforman la mezcla fluida líquida analizada pueden comprender por ejemplo la determinación de propiedades tales como el tamaño de partícula, distribución de tamaño de partícula de carga (por ejemplo carga de superficie), la concentración de un componente particular, pH, o carga u otro parámetro de la fracción. El eje giratorio sobre el cual están colocados los discos giratorios puede ser impulsado por cualquier medio, por ejemplo un motor. A través del término "orificio" se da a entender que incluye cualquier orificio, cavidad o canal capaz de conducir un fluido a lo largo del interior del eje en el cual está ubicado. Mediante "mezcla fluida líquida" se da a entender que incluye materiales líquidos, que fluyen o pueden ser bombeados, tales como soluciones que pueden incluir sólidos, coloides, gases disuelíos y/o arrastrados tales como aire, por ejemplo soluciones coloidales, mezclas de líquidos, soluciones que comprenden sólidos disueltos o dispersos, suspensiones, pastas por ejemplo de lodo o sedi mento que puede ser bombeado, emulsiones, espuma, materiales similares a gel que pueden ser bombeados, material t xotrópico (fluido cuando es agitado aunque similar a jalea cuando está en reposo), y mezclas de los mismos. La fracción densa de ia mezcla fluida líquida que puede ser por ejemplo, una alimentación espesada de una mezcla líquido-sólido, se obtiene en el perímetro de los discos giratorios, los cuales de manera preferible son recirculados dentro del aparato de separación para fraccionamiento adicional. El fluido que se va a fraccionar es sometido a fuerzas centrífugas a través de fuerzas cortantes cuando llega al espacio entre los discos. Esas fuerzas se desarrollan entre los discos. Las fuerzas cortantes se producen en la superficie de los discos giratorios lo cual da como resultado un campo de flujo rotacional que genera las fuerzas centrífugas que a su vez presionan el fluido hacia el perímetro de los discos. Si el desarrollo de capas límite dentro del fl uido presente entre los discos ocurre de manera rápida, la velocidad angular del fluido entre los discos será aproximadamente la velocidad angular de los discos giratorios. Para un campo de flujo rotacional, se genera una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga que actúa en un elemento fluido (Fe) es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad angular {©) de los discos giratorios multiplicado por el radio ®, escrito como Fe r©2. El campo centrífugo de fuerza generado en el fluido entre los discos produce una caída de presión radial ?? a través de cada disco desde el perímetro hacia Sa salida del(los) orificio(s) que debe ser superada de manera que una fracción ligera del fluido puede ser presionado hacia la salida y retirado desde la misma. Por lo tanto, la presión del fluido suministrado hacia el aparato, llamada aquí Pbuik, (cf. Signo de referencia 11 de la figura 2), la cual de manera usual puede ser apreciada por ser aproximadamente igual a la presión en el perímetro, debe ser mayor que la caída de presión radial ?? generada a través de los discos giratorios y la salida del orificio, es decir Pbulk >??, en donde ?? = Ppeljraeler - Pfcare ouílet, Y Pperimeter (cf. signo de referencia 4 de la figura 2) y Pbore ouiiet (cf. signo de referencia 10 de la figura 2) son las presiones de fluido en el perímetro y en ta salida de orificio respectivamente. De manera preferible, Pbu¡k es desde aproximadamente 1 µ?& hasta aproximadamente MPa, de manera más preferible desde aproximadamente 1 a hasta aproximadamente 10 MPa, y de la forma más preferible desde aproximadamente 1 kPa hasta aproximadamente 0.5 MPa, a condición de que Pbuik >??. La selección de buifc se basará en una pluralidad de parámetros tales como el tipo de mezcla líquida que se va a separar, ?? generada, la cual es una función entre otras de los diámetros de disco y la velocidad angular de los discos giratorios, etc. La magnitud de PbU|k afecta el tiempo de retención de una muestra que se va a fraccionar. S i P bui k es demasiado elevada, el tiempo de retención en el aparato será tan corto que no se puede ejecutar un fraccionam ie nto deseable. También puede presentarse la cavitación si Pb uik es demasiado elevada dando como resultado fraccionam i ento deteriorado. Por el contrario, si se aplica una Pbaik demasiado baja aunque mayor aún que AP, ei tiempo de retención se to rn a i ndeseablemente prolongado y sólo se recolecta una peq ueñ a fracción. Sin embargo, se puede seleccionar de manera preferi bl e P buik para que sea ligeramente mayor que ?? para fraccionar las mezclas fluidas líquidas que contienen componentes sensib les l os cuales a mayor ?¾??¾ estarían expuestos a alteración. Al forzar e l fl ujo de fluido a través del campo de fuerza generado , p uede l ograrse la separación centrífuga continua. De manera preferible se proporcionan medios de manera que la mezcla fluida líquida en y/o alrededor de los discos pueda ser suministrada y presurizada para forzar un flujo de fluido través de la sal ida del orificio en tanto que los discos están girando. Dichos medios pueden ser una parte separada que puede ser colocada d e manera externa, es decir fuera det perímetro y/o alojamiento del aparato de separación, o ser una parte integral del aparato d e separación colocada para ser impulsada por ejemplo, por un motor que im pulsa el eje de rotación, u otros medios. Los medi os preferidos para suministrar y presurizar la mezcla fluida líq u ida incluyen, por ejemplo, una bomba tai como una bomba centrífuga , o una motobomba, colocada de manera preferible en forma externa a lo largo de una línea de alimentación conectada al aparato de separación. De acuerdo con una modalidad, la presión se puede aplicar colocando el aparato en íin tanque o similar, por ejemplo un tanque de almacenamiento grande en donde la P¾ulk requerida se obtiene a partir de la presión de fluido estático en el tanque. Medios adicionales podrían incluir la colocación del aparato de separación en tuberías o cualquier otra construcción presurizada. La presión aplicada ai fluido puede ser controlada por ejemplo a través de una válvula que puede estar colocada corriente debajo de una salida para una fracción densa del fluido. El aparato de separación pued ser abierto, o cerrado mediante un alojamiento adecuado. Sin embargo, si se utiliza un alojamiento , por ejemplo, un tazón, el alojamiento s preferiblemente estacionario y no somete por si mismo ai material a fuerzas centrífugas. De acuerdo con una modalidad el aparato de separación tiene un alojamiento circundante que comprende una alimentación de fluido de entrada y una salida para un fluido denso, por ejemplo una fracción de fluido espesado, colocada en dichas ubicaciones de manera que se reduce al mínimo la turbulencia o alteración del régimen de flujo dentro de los discos giratorios. De preferencia, se proporciona por lo menos una salida en el perímetro de cada par de discos para la remoción eficiente de una fracción de fluido densa. En el caso del aparato abierto, los perímetros de los discos definen el límite externo del mismo. En dicha modalidad, el (los) perímetro(s) abierto(s) de los discos funciona(n) como medio(s) para la remoción de una fracción densa del fluido. De manera preferible, el aparato de separación es una centrífuga, de mayor preferencia una centrífuga continua, en la cual un fluido puede ser girado alrededor del eje en un número tal de revoluciones por unidad de tiempo que el peso de sus componentes incrementa hasta un punto en donde los componentes tienden a concentrarse en estratos similares a la separación inducida por gravedad en base a las densidades relativas. Entre cada par de discos, se proporciona de manera preferible un medio para permitir que el fiuido sea retirado en la salida del orificio. De preferencia, una fracción ligera del fluido es retirada desde el espacio entre discos adyacentes en alguna parte a través de por lo menos una abertura que permite la comunicación de fluido entre los espacios entre los discos y ei orificio en el eje. Sin embargo, de acuerdo con una modalidad, se pueden proporcionar también las aberturas en los discos en comunicación de fluido con el orificio del eje a través de cavidades en los discos. Las aberturas se pueden proporcionar en los discos en diferentes distancias desde el eje para conducir ei fiuido hacia el orificio a través de las cavidades en los discos para remoción desde los mismos. De preferencia, desde aproximadamente 0.0000001 hasta aproximadamente 25, de mayor preferencia desde aproximadamente 0.000005 hasta aproximadamente 10, y de la manera más preferible desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 5% en volum e n de u na mezcla fluida líquida es retirado a partir de un proceso de prod ucción, por ejemplo desde un tanque, una corriente de proceso o si m i lar y suministrada hacia el sistema de monitoreo. La mezcla fl uida líquida, que es de forma usuai una corriente de proceso p ued e ser derivada desde, por ejemplo, una suspensión de pulpa en un proceso de elaboración de papel. De preferencia, desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15, de mayor preferencia desde aproximadame nte 1 hasta aproximadamente 10 y de la manera más preferible desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 5% en volumen de la corriente suministrada ai sistema de monitoreo es retirada desde la salida central del aparato de separación para tratamiento opcion a l adicional o es guiada en forma directa hacia un analizador. Esta relación, es decir ei flujo de la fracción ligera retirada desde el aparato/flujo de separación de la corriente de proceso suministrada hacia el aparato de separación x 100% en volumen es conocid a de manera común como relación de aceptación. La porción remanente no retirada desde ia salida central del orificio es retirada desde el sistema de monitoreo en el perímetro de los discos giratorios . De preferencia, esta porción ia cual comprende ia fracción densa es recircu lada de forma preferible hacia los medios de proceso a parti r de los cuales se retiró la corriente de proceso que entra al aparato de separación. De esta manera, el proceso de producción es i nfluenciado solamente en un grado mínimo debido a la presencia d e l sistema de monitoreo. De preferencia, ia muestra retirada desde el aparato de separación es tratada adicionaimente para reducir ia cantidad de cualquier sustancia que pueda alterar las mediciones subsecuentes ejecutadas en el analizador. De acuerdo con una modalidad, las fracciones de fluido a partir de una multitud de ubicaciones discretas junto con los discos giratorios son recolectadas de manera continua a fin de obtener fracciones de densidad específica de la muestra de fluido. Cada fracción tendrá densidades diferentes que pueden ser analizadas de manera subsecuente o utilizadas para otros propósitos. De acuerdo con una modalidad, una pluralidad de por lo menos dos orificios separados que no se comunican de manera fluida mutuamente uno con el otro, está provista dentro del eje giratorio. Cada orificio comunica de manera fluida con el espacio entre discos giratorios adyacentes de diferentes diámetros a través de aberturas en el eje. La diferencia en el diámetro de disco proporciona la separación de fracciones de fluido de densidad variable que por tanto pueden ser retiradas a través de ios orificios de separación . Fracciones de mezclas fluidas liquidas relativamente densas son retiradas desde el espacio entre discos de diámetros menores en tanto que las mezclas fluidas liquidas más ligeras son retiradas desde espacios entre diámetros de disco cada vez más grandes. Por lo tanto, esta modalidad también puede ser utilizada para retirar fracciones de densidad específica. De acuerdo con una modalidad , una posibilidad adiciona] para obtener fracciones de diferente densidad es conectar varios aparatos de separación en serie, en donde cada aparato subsecuente en la serie tiene menores diámetros de disco. De acuerdo con una modalidad, una posibilidad adicional más para obtener fracciones de diferente densidad es conectar varios aparatos de separación en serie, en donde ia velocidad de rotación de los discos en cada aparato subsecuente es menor que la velocidad de rotación de los discos en el aparato precedente. La distancia entre los discos será optimizada de manera preferible para las condiciones operativas prevalecientes incluyendo viscosidad de fluido, velocidad rotacional de ios discos, diámetro de los discos, tipo de muestra etc. Para equilibrar las fuerzas cortantes contra el deslizamiento de! fluido. De manera preferible, los discos son colocados sustancialmertte en paralelo. La distancia entre discos adyacentes puede variar en tanto que las condiciones de flujo de fluido no sean afectadas de manera negativa. De preferencia, el ángulo, ß (cf. figura 1) entre las caras de dos discos adyacentes es desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 45°, de forma más preferible desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 1 5°, y de la manera más preferible desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5o. De preferencia, un ángulo a cf. figura 1 c) entre los discos y el eje es desde aproximadamente 30° hasta aproximadamente 120°, de forma más preferible desde aproximadamente 60° hasta aproximadamente 100°, y de la manera más preferida desde aproximadamente 80° hasta aproximadamente 95°. Por lo tanto, ios discos pueden por ejemplo ser colocados cónicamente hacia el eje. De acuerdo con una modalidad, los discos están centrados , alineados y equilibrados para reducir ai mínimo las vibraciones . De preferencia, desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 1 00 , de forma más preferible desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 10 discos son colocados hacia el eje. El número de discos se selecciona principalmente para obtener una capacidad de tratamiento adecuada y variará de una aplicación a otra. De preferencia, los discos giran en la misma dirección para evitar la turbulencia que produce el mezclado de la muestra de fluido de manera que se destruye la separación centrífuga. Así, existen de preferencia condiciones de flujo laminar dentro y alrededor de los discos giratorios para que ocurra una buena separación. Si el disco gira demasiado rápido, también puede ocurrir turbulencia. De manera preferible, el flujo del fluido suministrado hacia ei aparato también es laminar. De preferencia, la velocidad de rotación de los discos es desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 10000 , de manera preferible desde aproximadamente 1000 hasta aproximadamente 5000 rpm. De preferencia, los discos giratorios son tan planos y tan lisos como sea posible. En consecuencia, los discos preferiblemente no tienen bordes pronunciados y todos los bordes externos de los discos son redondeados de preferencia. Asimos la salida en los orificios es preferiblemente lisa.

Se pueden utilizar varios materiales para la construcción de los discos , por ejemplo aluminio, acero inoxidable, vidrio y plásticos tales como polícarbonato, PFTE, PEEK y mezclas de los mismos . Otros materiales adecuados incluyen compuestos de, por ejemplo, cerámicas y mezclas de las mismas. De acuerdo con una modalidad, se pueden colocar sensores ópticos para medir Sa eficiencia de separación y ía distribución de tamaño de partícula. Esto podría mortitorearse radialmente a través de los discos giratorios para obtener de forma continua un análisis de densidad de la muestra de fluido. La invención se refiere también al uso del aparato de separación para separación, en particular en unidades de separación a gran escala industrial que traían mezclas de aceite-agua, agua de proceso tai como pasta de pulpa, agua blanca, y agua de desecho; pequeños sistemas miniaturizados por ejemplo para separación de fluidos biológicos, por ejemplo glóbulos rojos a partir del plasma y otras aplicaciones de tratamiento de muestra analítica. De preferencia, el aparato de separación es utilizado para fraccionar mezclas líquido-sólido. Se ha encontrado que el aparato como se describe en la presente es particularmente adecuado para la separación de pu lpa y suspensiones de papel debido a diferencias de densidad relativamente grandes entre fibras, rellenos y sustancias disueltas y coloidales (DSC) presentes en una composición de fabricación de papel. El método permite por ejemplo la caracterización de u na m u estra, por ejemplo sustancias coloidales retiradas desde la sali d a del orifi cio, por ejemplo grumos de resina depositable o adherencia q ue sustancialmente no contienen fibras y materiales de rel l eno extraños que influyan en el resultado del análisis. En tanto q ue los materiales fibrosos y de relleno pueden ser retirados, el gru m o de resina depositables y las adherencias son retiradas desde el orificio . El g rumo de resina depositable y las adherencias son nocivos para la operación de la máquina de papel y el contenido de los mismos debe por lo tanto ser monitoreado de forma precisa. La med ició n d e turbidez y el carbono orgánico total (TOC) de ía misma se pued e l levar a cabo en una muestra centrifugada. Ya que un analizador de tu rbidez mide la cantidad de luz dispersada, las sustancias disueltas presentes no influirán la medición dei grumo de resina depositabl e y adherencias. Sin embargo, el analizador TOC, mide el conten ido de carbono de todas las sustancias incluyendo el contenido de carbo n o en las sustancias disueltas presentes. Para determinar el contenido de ad herencias y grumo de resina depositable, la m uestra centrifugada debe ser filtrada adicionalmente para remover el g rumo de resina depositable y las adherencias de manera que se pu ed e determinar la cantidad de carbono en las sustancias disueltas . Esto se lleva a cabo de manera preferible por medio de filtración de la m uestra centrifugada a través de un filtro de membrana con un corte menor a aproximadamente 0.1 , de preferencia menor a aproximadamente 0.01 uva. La cantidad de grumo de resina depositable y adherencias puede ser determinada al sustraer la cantidad de carbono presente en la muestra centrifugada filtrada de la cantidad total del carbono presente en ia muestra centrifugada. Sin embargo, se pueden emplear cualesquiera otras técnicas de análisis dependiendo del tipo de muestFa centrifugada que se obtenga. Dichas técnicas incluyen entre otras análisis espectrofotométrico (incluyendo UV, Ramsn, visible, IR, N I R y fluorescencia), titulación, técnicas electroquímicas (p H , conductividad) , electrodos selectivos de ión, contador de gota de grumo de resina depositabie o cualquier otro método de caracterización de muestra (tales como cámara de vídeo y análisis de imagen), cromatografía liquida, cromatografía de gas, analizador de tamaño de partícula (tal como un Low Angle Láser Light Scattering) y/o en combinación con técnicas de tratamiento de muestra en línea tales como titulación, destilación, extracción líquido-líquido etc. Sin embargo, el aparato y las técnicas de análisis anteriores también pueden utilizarse para separar y analizar cualesq uiera fracciones de cualquier fluido.

Breve descripción de los dibu jos La Figura 1 a-d muestra diferentes modalidades del sistema de monitoreo. La Figura 2 muestra una vista esquemática del flujo de fluido hacia un aparato de separación. Las Figuras 3 y 4 muestran resultados de mediciones de turbidez y consistencia.

Descripción de las modalidades Las figuras 1 a-d muestran modalidades del aparato de separación (el analizador y equipo de tratamiento opcional adicional no se muestran) que comprenden discos giratorios 6, que definen espacios 6a entre discos adyacentes,, colocados para un eje giratorio 7 provisto con por !o menos un orificio 8, 8a-c, aberturas 9 que permiten la comunicación de fluido entre ios espacios 6a y el orificio 8, 8a-c. El (Los) orificio(s) comprende(n) una salida 10 a través de la cual puede retirarse una fracción ligera de una mezcla fluida líquida suministrada hacia eí aparato 16. La Figura 1 a muestra una disposición de disco en la cual (os discos forman un ángulo a hacia el eje 7. La Figura 1 b muestra una disposición paralela entre los discos 6 perpendicular ai eje 7. La figura 1c muestra caras de disco inclinadas que forman un ángulo ß entre la cara de discos adyacentes. La Figura 1 d muestra discos 6 con diámetros crecientes. Los espacios 6a comunican de manera fluida con orificios separados 6a-c para remoción de fracciones de densidad separada desde los espacios separados 6a. La Figura 2 muestra la alimentación de una mezcla fluida líquida 1 hacia una bomba 2 que presuriza 1 para obtener una mezcla fluida líquida presurizada 3 que es suministrada para el aparato de separación 16. La mezcla fluida líquida 3 es suministrada hacia el aparato 16 a través del alojamiento 5. 3 es dirigida hacia los espacios 6a entre los discos giratorios 6. A medida que los discos 6 colocados para el eje 7 giran, se desarrolla un campo de fuerza centrífuga en el aparato 16 que arrastra una fracción densa de 3hacia el perímetro del mismo. Una fracción ligera de 3 es presionada hacia el centro del aparato 16. Los espacios 6a comunican de manera fluida con el orificio 8 a través de las aberturas 9 de manera que una fracción ligera de 3 puede ser retirada a través de una saüda 10, en tanto que una fracción densa de 3 puede ser retirada en el perímetro 4 a través de una salida en la zona 11 (no mostrada). La fracción densa de 3 puede ser remezclada después con la alimentación 1 o utilizada para otro propósito. Un sensor de presión 12 controla que se mantenga una presión constante en el aparato 16. Una válvula 13, presurizada por medio de aire externo 15, y el regulador 14, están provistos para regular la presión existente en el aparato de separación 16. Será obvio que la presente puede ser variada de muchas maneras, habiéndose descrito de esta forma la invención. Dichas variaciones no están consideradas como una separación de la esencia y alcance de la presente invención, y todas esas modificaciones como sería obvio para alguien con experiencia en la técnica están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones. El siguiente ejemplo ilustrará de manera adicional como la invención descrita puede ser ejecutada sin limitar el alcance de la misma.

Ejemplo 1 El aparato experimenta, se muestra en la figura 2. El presente sistema fue evaluado en línea en una fábrica de papel que produce papel fino recubierto. Se tomaron muestras de manera contin ua desde la caja de cabeza de máquina en una consistencia de aproximadamente 7 g/L (sólidos totales). El objetivo de este experimento fue investigar como dos parámetros operativos, es decir la velocidad de rotación de los discos (a) y la distancia entre los discos, tienen en la calidad de la muestra centrifugada tomada en el punto 10 (cf. Figura 2). A fin de monitorear la "calidad" de la muestra centrifugada, se utilizó un medidor de turbidez en línea continuo, que mide la turbidez de la muestra de pulpa centrifugada en el punto 1 0.

Se utilizaron los siguientes parámetros constantes: N úmero de discos 2 Diámetro de orificio 5 cm Diámetro de disco 20 cm Material de disco policarbonato de superficie endurecida Presión de pulpa (volumen) ca. 3.0 bar Velocidad de flujo de pulpa (volumen) ca. 6.2 L/min Velocidad de flujo de muestra centrifugada 200 mL/min (1 0% de flujo entrante) Se variaron los siguientes parámetros: Velocidad de disco (motor) 500-3000 rpm Distancia entre los discos 15 mm, 20 mm y 25 m m Los resultados a partir del experimento se muestran en la Figura 3. En cada punto de medición, el aparato fue operado durante aproximadamente 15 minutos y se tomo un promedio de los valores de turbidez durante este tiempo, en todos los casos las lecturas a partir del medidor de turbidez fueron estables {menos de 5% de variabilidad). Sin embargo, se debe observar que alguna variabilidad en los resultados se debe a los cambios en la máquina de papel (condiciones de fabricación de papel) que no se pudieron medir. En todas las velocidades de disco entre e incluyendo 500 rpm hasta 3000 rpm no se observó la presencia de fibras de madera y/o fibras muy cortas en cualquiera de las fracciones de muestra obtenidas (revisadas bajo el microscopio). La variación en los valores de turbidez se relacionó con la distribución obtenida del recubrimiento residual y otros materiales referidos de manera frecuente como "adherencias51 y/o "macro-adherencias" en el punto 1 0. Ya que esos materiales tienen una densidad similar al agua y no son necesariamente estables a nivel coloidal, se observó que los parámetros operativos influyen en la distribución de dichas sustancias. La investigación adicional, incluyendo centrifugación de laboratorio utilizand fuerzas-g similares con la centrífuga (hasta 3000 rpm, 30 minutos), no parece afectar ia distribución dispersada de manera coloidal, referida con frecuencia como "grumo de resina depositable".

Ejemplo 2 El sistema como se describe en el ejemplo 1 fue operado de manera continua {24 horas) y en línea en la misma fábrica de papel a fin de medir las alteraciones de proceso relacionadas con la presencia de sustancias nocivas, referidas como "grumo de resina depositable" y "adherencias". El aparato utilizado para medir los cambios en el contenido de grumo de resina depositable y de adherencias fue un medidor de turbidez en línea, como se empleó en el ejemplo 1 , conectado de manera directa después de la centrífuga en la salida de muestra centrifugada. Se usaron las m ismas condiciones de centrífuga del ejemplo 1 r aunque con una velocidad de disco constante de 2500 rpm y con una distancia constante de 25 mm entre los discos. En la Figura 4 se muestra un período de 24 horas de datos de medición junto con datos a partir de un aparato de medición de consistencia de pulpa que mide el contenido de fibras muy cortas, fibras y rellenos. Como se puede ver a partir de la Figura 4 la turbidez de la muestra centrifugada no depende en forma necesaria de la consistencia de la composición de fabricación de papel . La Figura 4 muestra también todas las fibras muy cortas, fibras y rellenos que son removidos desde la muestra, de otra manera las dos curvas serían idénticas. La disponibilidad de dichos datos de turbidez para la medición del grumo de resina depositable y adherencias ha sido valiosa para resolver las alteraciones de la máquina de fabricación de papel (escasa capacidad de funcionamiento) y tiene una dosis habilitada de aditivos químicos que es controlada a fin de combatir dichos problemas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1 . Método de monítoreo de un proceso de fabricación de papel que comprende: retirar una mezcla fluida líquida desde una suspensión de pulpa que comprende materiales fibrosos y de relleno y sustancias coloidales; presurizar y suministrar la mezcla fluida líquida hacia un aparato de separación (16), el aparato de separación (16) que comprende por lo menos dos discos giratorios (6) que definen por lo menos un espacio (6a) entre los discos , medios para retirar una fracción densa de ia mezcla fluida l íquida desde el perímetro (4) de los discos (6), dichos discos (6) que están colocados para un eje giratorio (7) que define dentro del mismo por lo menos un orificio {8, 8a, 8b, 8c) que comunica de manera fluida con dicho por lo menos un espacio (6a), dicho por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que tiene por lo menos una salida (10) para remover una fracción ligera de ía mezcla fluida líquida; someter la mezcla fluida líquida presurizada suministrada a fuerzas centrífugas en dicho por lo menos un espacio (6a) al girar dichos por lo menos dos discos (6), de manera que una fracción ligera de ia mezcla fluida líquida que comprende sustancias coloidales es presionada hacia dicho por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) para remoción desde el mismo, y una fracción densa de la mezcla fluida líquida que comprende materiales fibrosos y de relleno es presionada hacia el perímetro (4) de los discos (6) para remoción desde los mismos ; guiar la fracción ligera retirada hacia un analizador para caracterización de la misma o por lo menos un componente de la misma para monitorear un proceso de fabricación de papel.

2. Método de conformidad con ia reivindicación 1 , caracterizado porque desde aproximadamente 0.0000001 hasta aproximadamente 25% en volumen de una mezcla fluida líquida es retirado desde un proceso de producción y suministrado ai aparato de separación.

3. Método de conformidad con cualquiera de las reivin dicaciones 1 o 2, caracterizado porque ia fracción l ig era retirada es tratada adicionalmente antes de ser guiada hacia el analizador.

4. Método de conformidad con cualquiera de las reivi nd icaciones 1 -3, caracterizado porque la mezcla fluida líq u i d a su m inistrada es presurizada por medio de una bomba (2).

5. Método de conformidad con cualquiera de l as reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la velocidad rotacional está en un rango de manera que el flujo laminar prevalece sustancialmente en el aparato de separación.

6. Método de conformidad con cualquiera de l as reivindicaciones 1-5, caracterizado porque ia velocidad rotacional es desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 10000 rpm .

7. Método de conformidad con cualquiera de las reivin dicaciones 1 -6, caracterizado porque ia velocidad rotacional es desde aproximadamente 1000 hasta aproximadamente 5000 rpm .

8. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque la remoción de ia fracción densa se hace a través de un perímetro abierto de los discos.

9. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el proceso involucra la producción de papel.

10. Sistema que comprende una máquina de papel; y u n sistema de monitoreo que monitorea la operación de la máquina de papel, el sistema de monitoreo que comprende un aparato de separación (16) que comprende por lo menos dos discos giratorios (6) que definen por lo menos un espacio (6a) entre ios discos , medios para retirar una mezcla fluida líquida a partir de una suspensión de pulpa; medios para presurizar y suministrar u na mezcla fluida líquida (2) hacia el aparato de separación (16), medios para retirar una fracción densa de la mezcla fluida líquida desde el perímetro (4) de los discos (6), dichos discos (6) que están colocados para un eje giratorio {7) que define dentro del mismo por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que comunica de manera fluida con dicho por lo menos un espacio (6a), dicho por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que tiene por lo menos una salida (10) para remover una fracción ligera de la mezcla fluida líquida; el sistema de monitoreo que comprende además un analizador conectado al aparato de separación para guiar la fracción ligera desde la sal ida (1 0) hacia el analizador. 1 1 . Sistema de conformidad con la reivindicación 1 0 , caracterizado porque el analizador es seleccionado a partir del analizador de turbidez, analizado TOC, sensores ópticos, analizador de titulación y analizador espectrofotométnco. 1 2. Sistema de conformidad con ia reivindicación 10 u 1 1 , caracterizado porque eí analizador es un analizador de turbidez, sensor óptico o un analizador espectrofotométrico. 13. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado porque el sistema comprende equipo de tratamiento adicional conectado al sistema entre la abertura (10) y el analizador. 14. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10-13, caracterizado porque el aparato de separación no comprende un alojamiento. 15. Uso de! sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10-14, para monitorear la concentración de componentes de una solución coloidal que contiene fibras de celulosa. RESU M EN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método de monitoreo de una mezcla fluida líquida y un sistema que ejecuta el método. La invención se refiere también al uso del sistema para monitorear mezclas fluidas líquidas. El método de monitoreo de una mezcla fluida líquida que comprende: presurizar y suministrar la mezcla fluida líquida a un aparato de separación (16), el aparato de separación (16) que comprende por lo menos dos discos giratorios (6) que definen por lo menos un espacto (6a) entre ios discos, medios para retirar una fracción densa de la mezcla fluida l íquida desde el perímetro (4) de los discos (6). dichos discos (6) que están colocados para un eje giratorio (7) que define dentro del mismo por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que comunica de manera fluida con dicho por lo menos un espacio (6a), dicho por lo menos un orificio (8, 8a, 8b, 8c) que tiene por lo menos una salida (10) para remover una fracción ligera de la mezcla fluida líquida; someter la mezcla fluida líquida presurizada suministrada a fuerzas centrífugas en dicho por lo menos un espacio (6a) al girar dichos por lo menos dos discos (6), de manera que una fracción ligera de la mezcla fluida es presionada hacia dicho por So menos un orificio (8, 8a, 8b , 8c) para remoción desde el mismo, y una fracción densa de la mezcla fluida líquida es presionada hacia el perímetro (4) de los discos (6) para remoción desde los mismos; guiar la fracción ligera retirada hacia un analizador para caracterización de ia misma o por lo menos un componente de la misma.