PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA EL TRATAMIENTO DE UN LÍQUIDO.

Procedimiento para el tratamiento de un líquido que comprende los siguientes pasos:

- introducir en un espacio (12) el líquido que se ha de tratar, - actuar mediante un elemento de cavitación (17) mecánico sobre el líquido efectuando un suministro de gas a la zona de la superficie del elemento de cavitación (17) e insertando el gas en el líquido mediante el movimiento del elemento de cavitación (17), e - introducción de ondas acústicas directamente en el líquido mediante al menos un convertidor de potencia acústico (26, 28)

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de un líquido. En particular, la invención se refiere a un procedimiento para insertar gas en un líquido.

La carga de un líquido con gas resulta ventajosa para diversos fines. Por ejemplo, permite reacciones químicas entre el gas y el líquido o entre el gas y sustancias contenidas en el líquido. Un posible uso es el tratamiento de agua, tanto de agua potable como de aguas residuales, consiguiendo reducirse la contaminación de gérmenes mediante la introducción de gases reactivos correspondientes.

Un problema técnico consiste en aumentar la parte de gas insertada eficazmente en el líquido. Cuanto mayor es esta parte, mayor es el grado en que puede producirse una reacción química entre el gas y el líquido. Por ello, desde hace tiempo se está debatiendo fomentar mediante ultrasonido la distribución del gas introducido en el líquido.

Un elemento de cavitación rotatorio especial está representado en el documento SU1240439A1, que constituye el estado de la técnica más próximo. El impulsor empleado allí está provisto de canales cerrados por membranas en su extremo situado en el lado del impulsor. Una fuente de presión dispuesta a una distancia del impulsor produce diferencias de presión en el medio existente en los canales, que cambian periódicamente la posición de la membrana con respecto a la superficie del impulsor favoreciendo de esta manera la aparición de cavitación.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento efectivo para insertar gases en un líquido.

Para ello, un procedimiento para el tratamiento de un líquido presenta los siguientes pasos:

- introducir en un espacio el líquido que se ha de tratar,

- actuar mediante un elemento de cavitación mecánico sobre el líquido efectuando un suministro de gas a la zona de la superficie del elemento de cavitación e insertar el gas en el líquido mediante el movimiento del elemento de cavitación, e

- introducción de ondas acústicas directamente en el líquido mediante al menos un convertidor de potencia acústico.

La inserción de gas en el líquido a este respecto se produce, por así decirlo, en dos etapas. Mediante el elemento de cavitación, en primer lugar, se consigue una mezcla del gas con el líquido en el que el tamaño medio de burbujas aún es relativamente grande. Dado que el gas se introduce especialmente mediante un conducto de suministro de gas directamente en la superficie del elemento de cavitación, queda garantizado que el gas llegue al líquido prácticamente en su totalidad gracias al proceso de cavitación. Las ondas acústicas introducidas en el líquido por el convertidor de potencia acústico provocan como "segunda etapa" una reducción de las burbujas de gas, de tal forma que se reduce notablemente el tamaño medio de burbujas en el conjunto del líquido. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el movimiento del elemento de cavitación y el tratamiento acústico del espacio y, por tanto, también los procesos de la introducción de gas y la reducción de las burbujas se realizan simultáneamente. De esta manera, se consigue una solución sonoquímica del gas en el líquido, existiendo una parte grande y, especialmente una parte preponderante del gas disuelta de forma molecularmente dispersa. El gas puede existir como sustancia pura o como mezcla de sustancias.

Con este procedimiento se puede conseguir, por ejemplo, un tamaño medio de burbujas inferior a 50 m, así como una elevada parte de burbujas en el intervalo de nanómetros a ángstroms.

Mediante el procedimiento según la invención es posible introducir en el líquido una parte notablemente mayor de gas que con los procedimientos convencionales conocidos.

Preferentemente, durante la introducción del líquido, el espacio se llena completamente de líquido, de forma que las ondas acústicas se expanden por todo el espacio pudiendo ser reflejadas al líquido desde cualquier dirección. De manera ventajosa, la cantidad de gas introducida está elegida de tal forma y la introducción del gas se realiza de tal forma que no resulte ningún volumen de gas encima del líquido.

Preferentemente, el convertidor de potencia es un elemento piezoeléctrico que, por ejemplo, puede estar configurado en forma de disco.

Es posible disponer en el espacio sólo uno, dos o una multitud de convertidores de potencia acústicos. Cada uno de los convertidores de potencia acústicos tiene contacto directo con el líquido, de forma que las ondas acústicas se irradian directamente al líquido. Contacto directo significa en este contexto que no hay ningún cuerpo sólido conductor del convertidor de potencia que introduzca las vibraciones en el líquido como lo hace, por ejemplo, un sonotrodo. Más bien, el líquido está dispuesto directamente junto al convertidor de potencia, es decir, la fuente de ultrasonido.

De manera ventajosa, el convertidor de potencia emite ondas acústicas de diferentes frecuencias. Si están previstos varios convertidores de potencia, estos generan ondas acústicas en las mimas gamas de frecuencias o en gamas de frecuencias diferentes. Se ha mostrado que resulta ventajoso que una "mezcla de frecuencias" de este tipo actúe sobre el líquido para disolver mucho gas.

Preferentemente, la frecuencia de las ondas acústicas se sitúa en la gama ultrasónica, especialmente entre 400 y 1.500 kHz. De manera especialmente preferible, se emplean frecuencias situadas entre 600 y 1.200 kHz.

En una forma de realización ventajosa de la invención, el convertidor de potencia se hace funcionar de forma pulsada. La duración de estos impulsos está elegida de tal forma que la reducción posible de las burbujas de gas y la disolución del gas en el líquido se produzcan de la forma más efectiva posible. Si están previstos varios convertidores de potencia, todos o sólo algunos de ellos se pueden hacer funcionar en funcionamiento pulsado, con duraciones de impulsos y frecuencias de impulsos iguales o diferentes.

Es posible disponer en el espacio reflectores para ondas acústicas que reflejen en el líquido las ondas acústicas.

De manera ventajosa, el movimiento del elemento de cavitación mecánico es un movimiento rotatorio, porque de esta manera se consigue de manera sencilla un buen efecto de cavitación. Como elemento de cavitación mecánico se emplea preferentemente un cuerpo de flujo conformado de tal manera que a lo largo de su superficie genera zonas con la máxima velocidad de flujo posible para conseguir el máximo efecto de cavitación posible y, por tanto, una buena mezcla del gas con el líquido.

El elemento de cavitación mecánico, por ejemplo, está configurado en forma de disco. Se puede usar un disco provisto de estructuras especiales como, por ejemplo bolsas elipsoidales, en cuya zona se producen velocidades de flujo muy elevadas.

El suministro de gas se realiza, preferentemente, en el rango de la máxima velocidad de flujo en la superficie del elemento de cavitación, ya que se ha mostrado que de esta forma se consigue una mezcla especialmente buena. Esto puede realizarse en la zona de las estructuras mencionadas, o bien, en la zona del borde del disco.

En una forma de realización ventajosa, el líquido fluye a través del espacio. Por lo tanto, el procedimiento no se aplica en un volumen de líquido estancado, sino en un líquido que fluye por el dispositivo correspondiente según el principio de paso.

El término "espacio" ha de entenderse de modo amplio. Describe sustancialmente el volumen conjunto alrededor del elemento de cavitación hasta el volumen alrededor de los convertidores de potencia. Estos volúmenes pueden estar situados de forma directamente contigua o con cierta separación entre ellos que, evidentemente, está determinada por la liberación del gas insertado en el líquido por el elemento de cavitación. El espacio puede estar formado por una sola cámara más grande, en la que estén dispuestos tanto el elemento de cavitación como el o los convertidores de potencia acústico(s), o bien, por varias cámaras unidas entre sí conjuntamente por tuberías, estando dispuesto el elemento de cavitación y el convertidor de potencia acústico respectivamente en una cámara propia. Sin embargo, lo importante es que el efecto del ultrasonido llegue hasta el elemento de cavitación. No obstante, siempre resulta ventajoso que todo el espacio que comprende el elemento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de un líquido que comprende los siguientes pasos:

- introducir en un espacio (12) el líquido que se ha de tratar,

- actuar mediante un elemento de cavitación (17) mecánico sobre el líquido efectuando un suministro de gas a la zona de la superficie del elemento de cavitación (17) e insertando el gas en el líquido mediante el movimiento del elemento de cavitación (17), e

- introducción de ondas acústicas directamente en el líquido mediante al menos un convertidor de potencia acústico (26, 28).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la introducción del líquido, el espacio

(12) se llena completamente de líquido.

3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor de potencia acústico (26, 28) es un elemento piezoeléctrico.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor de potencia acústico (26, 28) emite ondas acústicas de diferentes frecuencias, especialmente ondas acústicas situadas entre 400 y 1.500 kHz.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor de potencia acústico (26, 28) se hace funcionar de forma pulsada.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de cavitación (17) mecánico rota.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de cavitación (17) mecánico está configurado en forma de disco.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el suministro de gas se realiza en la zona de la velocidad de flujo más alta en la superficie del elemento de cavitación (17).

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido fluye por el espacio (12) y, preferentemente, el elemento de cavitación (17) está dispuesto corriente arriba del convertidor de potencia acústico (28).

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido se desgasifica antes del tratamiento con el elemento de cavitación (17) y las ondas acústicas.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un convertidor de potencia acústico (26) está dispuesto corriente arriba del elemento de cavitación (17).

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usa para el tratamiento de agua, especialmente de agua potable o de aguas residuales.

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usa para la eliminación de gérmenes del líquido o para destruir bacterias, virus, proteínas, esporas de hongos, toxinas o sustancias endocrinas.

14. Dispositivo, especialmente para la realización del procedimiento descrito en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un espacio (12), un elemento de cavitación (17) mecánico dispuesto en el espacio (12),

caracterizado por

un dispositivo de suministro de gas, cuya salida desemboca directamente cerca de la superficie del elemento de cavitación (17) y

un convertidor de potencia acústico (26, 28) dispuesto en el espacio (12) de tal forma que irradia ondas acústicas directamente al espacio (12).

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el espacio (12) tiene, en la zona del elemento de cavitación (17), una sección transversal no rotacionalmente simétrica.