MÓDULO DE FILTRACIÓN Y SU DISPOSICIÓN SECUENCIAL PARA FORMAR UN SISTEMA DE FILTRACIÓN.

Módulo de filtración con un tubo de presión y una membrana dispuesta en su interior,

con unas conexiones para un fluido que hay que suministrar, preferentemente agua sin depurar, y para el filtrado y retentato que sale, con un unidad de funcionamiento/conexión (11), la cual está fijada a un extremo del tubo de presión (4) y que presenta una parte superior (12) y una parte inferior, estando previstas todas las conexiones (3, 6, 7) en la parte superior (12) y conduciendo los canales de circulación que están conectados con las conexiones (3, 6, 7) a través de la parte inferior, estando previsto entre el tubo de presión (4) y la membrana (5) un espacio anular (21) abierto, a través del cual el fluido suministrado circula hacia el lado inferior de la membrana (5), y presentando el tubo de presión (4) un suelo cerrado, caracterizado porque la parte superior (12) tiene una forma de prisma, y porque en varias superficies laterales del prisma están previstas en cada caso las tres conexiones (3, 6, 7), de manera que se puedan conectar entre sí dos o más unidades de funcionamiento/de conexión (11) para formar un sistema de filtración, estando situadas sus superficies laterales paralelas entre sí, pudiendo cerrarse unas conexiones que no son necesarias mediante unas boquillas no perforadas

La presente invención se refiere a un módulo de filtración y a su disposición secuencial para formar un sistema de filtración. El sistema se concibió y se desarrolló como aplicación en el campo del tratamiento del agua, en particular como parte integrante de una instalación de ósmosis inversa. Se puede trasladar, sin embargo, fácilmente a otras aplicaciones, por ejemplo la filtración de gas.

Un aspecto esencial de la invención es que este módulo de filtración, formado por un filtro también denominado membrana, un tubo de presión y una unidad de funcionamiento/conexión, está formado como filtro de cambio rápido y contiene un conducto de agua libre de espacios muertos. La estructuración especial del módulo de filtración prevé un dispositivo técnico de cierre para la conexión por un lado a una unidad de funcionamiento/conexión. Otra característica es la disposición secuencial de varios módulos de filtración para dar un sistema de filtración. Tiene una importancia especial, al mismo tiempo, que las conexiones de entrada y salida en el módulo de filtración tienen lugar siempre por un lado, es decir en la unidad de funcionamiento/conexión.

Las instalaciones de ósmosis inversa sirven en particular, para la obtención de agua limpia, libre de gérmenes, a partir de agua del grifo, por ejemplo para utilizaciones médicas, farmacéuticas y de técnica alimentaria.

Su principio de funcionamiento consiste, como es conocido, en que el agua que hay de tratar es conducida, en un módulo de filtración, sometida a presión, a lo largo de la superficie de una membrana semipermeable, pasando una parte del agua, el denominado permeato, a través de la membrana y reuniéndose sobre el otro lado de la membrana como agua extrapura y siendo suministrada al punto de consumo.

La parte del agua no depurada que no pasa a través de la membrana, enriquecida con sustancias retenidas, el denominado concentrado, fluye al final del recorrido de circulación del espacio primario fuera del módulo de membrana.

El agua extrapura obtenida de esta manera, en el caso ideal, debido a las propiedades de retención de la membrana, está libre de gérmenes y libre de productos de descomposición orgánica. En realidad, esto no sucede sin más. Sin medidas preventivas especiales puede producirse una colonización del sistema de permeato por parte de microorganismos. Se forma una denominada biopelícula sobre las superficies interiores del sistema que conduce el fluido. Esta biopelícula se conoce también como “Fouling”.

El Fouling describe la pérdida de rendimiento de permeato a causa de la acumulación de capas secundarias sobre la superficie de la membrana. Esto puede ser material orgánico, sustancias coloidales o sales inorgánicas, las cuales superan los límites de precipitación durante la concentración.

Hasta el momento, no existe todavía ninguna receta válida, en general, para impedir el Fouling. Las “membranas Low Fouling” y un tratamiento previo mejorado de este modo como mejores limpiezas de las membranas son posibilidades técnicas únicamente insuficientes para controlar el Fouling.

En la industria, se pueden obtener, por ejemplo, membranas de polímero resistentes a la temperatura para ósmosis inversas las cuales son desinfectadas con agua a 90 °C. Esta medida sirve, en primer lugar, únicamente para la reducción de los gérmenes, si bien ofrece poca ayuda para el desprendimiento de la biocapa.

Otra posibilidad consiste en llevar a cabo en las instalaciones de ósmosis inversa, a intervalos de tiempo adecuados, una desinfección ó limpieza. Para ello, se interrumpe el funcionamiento normal y se suministra al sistema que conduce el líquido un producto de desinfección o de limpieza químico. Tras un tiempo de actuación adecuado, tiene lugar el proceso de limpieza el cual sirve para retirar de nuevo producto de desinfección o de limpieza y sus productos de reacción, de manera que, a continuación, se puede retomar de nuevo el funcionamiento de suministro normal.

A causa de los notables peligros que están relacionados con un suministro incontrolado o con los residuos de los productos de desinfección o de limpieza, en particular en el caso de utilización en el ámbito médico (hemodiálisis), la actividad está relacionada, por regla general, con el concurso de un técnico suponiendo costes elevados.

Otro inconveniente de las soluciones conocidas hasta ahora son el elevado consumo de energía durante la desinfección térmica, así como la pérdida de rendimiento de permeato a causa de la biopelícula que no se desprende.

Dado que la pérdida de rendimiento de permeato o una contaminación con gérmenes no se puede compensar ya, con frecuencia, mediante medidas de limpieza y desinfección complejas, tiene lugar un cambio de las membranas.

Este cambio de membranas es llevado a cabo, en los aparatos existentes en la actualidad, por un técnico de manera que, en primer lugar, se detiene la totalidad de la instalación de ósmosis inversa y, mediante una herramienta, se desmonta el módulo de filtración de tres partes, formado por el elemento de membrana, el tubo de presión y la unidad de conexión. Una estructura convencional está representada en la Figura 1.

Posteriormente, el elemento de membrana, humectado con agua es extraído del tubo de presión y es sustituido por uno nuevo. Dependiendo del tamaño de la instalación, se trata de varios elementos de membrana.

Al mismo tiempo pueden salir por cada elemento de membrana varios litros de agua también contaminada.

Los tiempos de parada de la instalación de ósmosis inversa que se producen durante la reparación pueden ser al mismo tiempo notables y, en particular en el ámbito de aparatos que sirven de apoyo a órganos (hemodiálisis), convertirse en un gran inconveniente para el paciente.

Otro inconveniente es la desinfección química que sigue al cambio, la cual es necesaria debido a que durante la reparación los componentes ultralimpios de los tubos de conexión o de los componentes han sido contaminados por el técnico y la herramienta.

Supone un gran inconveniente, la composición de tres partes, condicionada históricamente, de la membrana, el tubo de presión y la unidad de conexión del módulo de filtración existente, cuyo origen se fundamenta en las originariamente altas presiones de transmembranas de las membranas. Se construyeron, por ello, módulos de filtro con una gran resistencia a la presión del tubo de presión y la unidad de conexión.

El 95% de todas las membranas RO son en la actualidad diaminas(-poliamidas-) aromáticas reticuladas transversalmente.

Esta poliamida aromática es aplicada en una capa extremadamente delgada (< 0,3 micrómetros) sobre la membrana portadora (o capa de apoyo). La membrana es denominada, por ello, también membrana de película fina.

El desarrollo de membranas cada vez más delgadas, para un rendimiento de permeato invariable, tiene una presión de transmembrana cada vez menor. Las construcciones de tubo de presión existentes aprovechan esta innovación sólo de manera insuficiente desde el punto de vista del rendimiento.

En particular, en el ámbito de las aplicaciones médicas y de la técnica alimentaria se cuida que no existan espacios muertos. Para ello, la industria ofrece membranas libres de espacios muertos, las denominadas membranas “full fit”. Esta membranas son costosas. Un inconveniente adicional es la potencia de bombeo adicional necesaria, la cual se necesita inundar la ranura tubular entre el elemento de membrana y el tubo de presión.

Otra ventaja de esta tecnología es que las conexiones de entrada y salida al módulo de filtración tienen lugar por dos lados en ambos extremos del módulo de filtración.

Otros inconvenientes de la solución existente hasta el momento son los componentes, dispuestos descentrados entre las tuberías, para la medición de magnitudes de estado, caudales o propiedades de las sustancias. Se trata, por ejemplo, de células de medición de la conductibilidad o del pH y dispositivos para la influencia de las corrientes de líquido, por ejemplo válvulas o estranguladores.

Asimismo, hay que evaluar la enorme complejidad de tendido de tubos o de mangueras que se necesita para la disposición secuencial de los módulos de filtración para formar un sistema de filtración único.

Los documentos que vienen... [Seguir leyendo]

1. Módulo de filtración con un tubo de presión y una membrana dispuesta en su interior, con unas conexiones para un fluido que hay que suministrar, preferentemente agua sin depurar, y para el filtrado y retentato que sale, con un unidad de funcionamiento/conexión (11), la cual está fijada a un extremo del tubo de presión (4) y que presenta una parte superior (12) y una parte inferior, estando previstas todas las conexiones (3, 6, 7) en la parte superior (12) y conduciendo los canales de circulación que están conectados con las conexiones (3, 6, 7) a través de la parte inferior, estando previsto entre el tubo de presión (4) y la membrana (5) un espacio anular (21) abierto, a través del cual el fluido suministrado circula hacia el lado inferior de la membrana (5), y presentando el tubo de presión (4) un suelo cerrado, caracterizado porque la parte superior (12) tiene una forma de prisma, y porque en varias superficies laterales del prisma están previstas en cada caso las tres conexiones (3, 6, 7), de manera que se puedan conectar entre sí dos o más unidades de funcionamiento/de conexión (11) para formar un sistema de filtración, estando situadas sus superficies laterales paralelas entre sí, pudiendo cerrarse unas conexiones que no son necesarias mediante unas boquillas no perforadas.

2. Módulo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de funcionamiento/conexión (11) está fijada al extremo superior del tubo de presión (4).

3. Módulo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de funcionamiento/conexión (11) está fijada al extremo inferior del tubo de presión (4).

4. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las unidades de funcionamiento/de conexión (11) adyacentes se pueden conectar mediante unas boquillas enchufables (42).

5. Módulo de filtración según la reivindicación 4, caracterizado porque las boquillas enchufables (42) se pueden enclavar.

6. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la parte inferior tiene una forma de cilindro y una conexión de unión para el tubo de presión (4) y presenta una conexión (52) para la membrana (5), de tal manera que el fluido suministrado sea introducido entre la membrana (5) y la pared interior del tubo de presión (4).

7. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de funcionamiento/conexión (11) presenta además unas conexiones de entrada y salida las cuales sirven para la conexión del sistema con unos dispositivos externos, para la toma de muestras o la inyección de medios, las cuales están dispuestas en las superficies laterales o en la superficie frontal de la parte superior (12).

8. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad de funcionamiento/conexión (11) presenta unas conexiones de alojamiento adicionales para dispositivos de técnica de medición y regulación, tales como sensores para la medición de magnitudes de estado, caudales y propiedades de las sustancias y/o dispositivos para la influencia en corrientes de gas/líquido en el sentido de una apertura, una aceleración, un cierre, un estrangulamiento o una conmutación.

9. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el tubo de presión (4) presenta una brida (25) y está fijado mediante unos elementos de apriete (24) a la parte inferior de la unidad de funcionamiento/conexión (11).

10. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el tubo de presión (4) presenta una rosca (23) y está fijado mediante una conexión roscada en la parte inferior de la unidad de funcionamiento/conexión (11).

11. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la parte superior (27) y la parte inferior (28) de la unidad de funcionamiento/conexión (11) están sujetas entre sí de forma que se pueden separar mediante una conexión roscada.

12. Módulo de filtración según la reivindicación 11, caracterizado porque el tubo de presión (4) y la membrana (5) están conectadas de forma no separable con la parte inferior (28) que hay que atornillar.

13. Módulo de filtración según la reivindicación 11, caracterizado porque la parte superior de la unidad de funcionamiento/conexión (11) presenta una perforación de tres escalones central para el alojamiento de la parte inferior destinada a ser atornillada.

14. Módulo de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el suelo del tubo de presión

(4) opuesto a la unidad de funcionamiento/conexión (11), debe ser abierto.