SISTEMA Y DISPOSITIVO CONDENSADOR DE RECOGIDA DE AGUA DEL MEDIO AMBIENTE.
Sistema y dispositivo condensador para la recogida de agua del medio ambiente.
El dispositivo condensador (26) comprende:
- dos células peltier (1,2);
- medios disipadores de calor (4) en contacto con la cara caliente de las células peltier (1,2);
- una superficie de condensación (6) en contacto con la cara fría de las células peltier (1,2);
- un habitáculo (9) para alojar las células peltier (1,2), delimitando una cámara fría (10) y una cámara caliente (11), con aberturas para la salida del aire (13,15) en ambas cámaras (10,11) y abertura regulable (14) para la entrada de aire en la cámara fría (10);
- medios sensores de humedad relativa (17) y de temperatura (16) del aire en el interior de la cámara fría (10);
- medios sensores de temperatura (7) de la superficie de condensación (6);
- medios de recogida (18,19,20,21) del agua condensada en la superficie de condensación (6).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201131033.
Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: MUÑOZ GARCIA,MIGUEL ANGEL, SOLER ESTEBAN,ALVARO, VAN OLMEN,SIMON.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- A01G25/00 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A01 AGRICULTURA; SILVICULTURA; CRIA; CAZA; CAPTURA; PESCA. › A01G HORTICULTURA; CULTIVO DE HORTALIZAS, FLORES, ARROZ, FRUTOS, VID, LÚPULO O ALGAS; SILVICULTURA; RIEGO (recolección de frutas, verduras, lúpulo o productos similares A01D 46/00; crecimiento de algas unicelulares C12N 1/12). › Riego de jardines, campos, terrenos de deporte o similares (aparatos o adaptaciones especiales para líquidos fertilizantes A01C 23/00; boquillas o rosetones, aparellajes para pulverización B05B).
- E03B3/28 CONSTRUCCIONES FIJAS. › E03 SUMINISTROS DE AGUA; EVACUACION DE AGUAS. › E03B INSTALACIONES O PROCEDIMIENTOS PARA OBTENER, RECOGER O DISTRIBUIR AGUA (perforación de pozos, obtención de fluidos en general por medio de pozos profundos E21B; sistemas de canalización en general F17D). › E03B 3/00 Procedimientos o instalaciones para obtener o recoger agua potable o agua corriente (tratamiento del agua C02F). › a partir de la humedad atmosférica (condensación de vapores en general B01D 5/00; deshumidificación del aire para el acondicionamiento del mismo F24F 3/14).
- F25B21/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES. › F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › F25B 21/00 Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan efectos eléctricos o magnéticos. › utilizando el efecto Peltier; utilizando el efecto Nerns-Ettinghausen (elementos termoeléctricos H01L 35/00, H01L 37/00).
Fragmento de la descripción:
Sistema y dispositivo condensador de recogida de agua del medio ambiente.
Sector técnico
La invención se engloba en el ámbito de los dispositivos para obtención de agua para riegos. Dentro de ellos, los que obtienen agua del ambiente.
La presente invención puede ser utilizada para obtener agua en zonas con poca lluvia, a partir del vapor de agua presente en el aire, para su aplicación a riego en las primeras etapas de la plantación de árboles. En dichas zonas suele coincidir elevada irradiación solar con épocas de escasez de agua, lo que hace la energía fotovoltaica recomendable para la alimentación del sistema.
Antecedentes de la invención
Existe una necesidad de obtención de agua para riego de árboles jóvenes en zonas con escasez de la misma procedente de la lluvia. En la fase inicial de arraigo de los árboles jóvenes la cantidad de agua necesaria para que éstos sobrevivan y crezcan en las épocas más duras del año puede obtenerse del vapor de agua presente en el ambiente. En dichas épocas la irradiación solar es además mayor por lo que puede usarse como fuente de energía primaria. La utilización de un sistema que consuma la mínima energía para la obtención de dicho agua es fundamental para reducir los costes.
Existen algunas invenciones patentadas relacionadas con la actual solicitud. Algunas usan celdas peltier para la condensación de agua, aunque sin una gran eficiencia.
La invención descrita en la patente US4146372 describe un sistema para condensar agua del ambiente pero sin superficie de condensación, por medio de materiales absorbentes.
Las invenciones descritas en las patentes US4182132 y US4255937 describen sistemas para condensar agua del ambiente utilizando un compresor en vez de células peltier, lo que añade más partes móviles al sistema. No controlan la temperatura de la zona de condensación.
La invención descrita en la patente US7559204 describe un sistema basado en células peltier para condensar agua, pero no permite ajustar la temperatura de la zona de condensación.
Las invenciones descritas en las patentes US4433552 y US5149446 describen un sistema para condensar agua del ambiente usando celdas peltier. Permiten activar el sistema en función de la temperatura o la humedad ambiente, pero no variar la temperatura del condensador de acuerdo al punto de rocío.
La invención descrita en US4315599 describe un sistema para condensar agua para riego basado en célula peltier. El control de la tensión que le llega a la célula peltier lo hace un sistema basado en un selector manual, no automático.
La invención descrita en US6581849 describe un sistema para condensar agua para riego basado en célula peltier. Este sistema se centra en el diseño de la superficie de condensación pero no controla la humedad relativa y temperatura del ambiente para el ajuste de la temperatura del condensador respecto al punto de rocío.
Por último, la invención descrita en DE102008064185 propone un sistema de condensación de agua para riego con células peltier, con control de la temperatura de la parte fría pero sin un sistema de recogida del agua que evite la evaporación parcial de la misma.
Descripción de la invención
Se trata de un equipo capaz de obtener agua del medio ambiente mediante la condensación de la humedad presente en el aire. Para condensar el agua se precisa de una superficie a una temperatura suficientemente baja como para que el agua pase de estado gaseoso o vapor de agua a estado líquido o agua propiamente dicha. La temperatura a que debe estar dicha superficie no debe ser tampoco demasiado baja para evitar la congelación del agua condensada lo cual supone un aporte extra de energía innecesario. Esta temperatura depende de las condiciones ambientales del momento; básicamente temperatura y humedad relativa del ambiente. También es importante que el agua sea recogida antes de que vuelva a evaporarse.
El sistema descrito incluye un dispositivo electrónico denominado célula peltier formada por dos placas cerámicas planas que encierran los elementos que consiguen que, ante una aplicación de tensión, una de las placas aumente su temperatura mientras que la otra la reduce respecto a la temperatura ambiente. Controlando la temperatura de la placa fría de forma que esté un poco por debajo de la temperatura de condensación (calculada en cada momento) y recogiendo el agua que se va depositando sobre la misma antes de que vuelva a evaporarse (mediante un mecanismo vibración o mediante el empuje de una escobilla) se consigue un empleo eficiente de la energía para la obtención de agua con células peltier. La vibración del condensador se realiza cada cierto tiempo y a una frecuencia regulable para optimizar la energía empleada.
El sistema puede ser alimentado con energía fotovoltaica y usarse en zonas con alta irradiación solar y escasa agua en el terreno pasando a ser un sistema autónomo de obtención de agua en zonas de carencia de la misma.
En la presente invención se tiene en cuenta el control de la temperatura del condensador basado en células peltier de forma automática mediante control digital que permite el control realimentado y así darle a la célula la energía exacta calculada. El control de este sistema toma como referencia el punto de rocío en el interior de la cámara (lugar dónde será más preciso) para no emplear energía extra innecesaria. La ventaja principal del sistema es la suma del control de la temperatura y la recogida del agua basado en vibración de la superficie fría previamente rociada con una emulsión antivaho. También se propone como alternativa a la vibración el uso de una escobilla que empuje el agua para ser recogida. El mecanismo elegido en anteriores invenciones del estado del arte es la caída por gravedad del agua.
El sistema de recogida de agua del medio ambiente objeto de la invención comprende:
- un dispositivo condensador que a su vez comprende:
- medios de control configurados para:
En una realización preferente el dispositivo condensador comprende adicionalmente medios sensores de temperatura de los medios disipadores de calor, cuya información es recibida por los medios de control. Los medios de control pueden estar configurados para desactivar al menos una célula peltier cuando la temperatura de los medios disipadores de calor rebasa un determinado límite.
El dispositivo condensador comprende preferentemente adicionalmente medios de refrigeración de la cámara caliente, por ejemplo un ventilador, estando los medios de control encargados de efectuar un control de la activación de dichos medios de refrigeración.
En una realización preferida, los medios de control están configurados para determinar la diferencia entre la temperatura de rocío Tr...
Reivindicaciones:
1. Sistema de recogida de agua del medio ambiente, caracterizado por que comprende:
- un dispositivo condensador (26) que a su vez comprende:
- medios de control (25) configurados para:
2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo condensador (26) comprende adicionalmente medios sensores de temperatura (5) de los medios disipadores de calor (4), cuya información es recibida por los medios de control (25).
3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que los medios de control (25) están configurados para desactivar al menos una célula peltier (1,2) cuando la temperatura de los medios disipadores de calor (4) rebasa un determinado límite.
4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo condensador (26) comprende adicionalmente medios de refrigeración (12) de la cámara caliente (11), estando los medios de control (25) encargados de efectuar un control de la activación de dichos medios de refrigeración (12).
5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de control (25) están configurados para determinar la diferencia entre la temperatura de rocío Tr y la temperatura de la superficie de condensación (6) y, cuando dicha diferencia es inferior a un umbral determinado, activar al menos una célula peltier (1, 2).
6. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado por que los medios de control (25) están configurados para efectuar la activación de al menos una célula peltier (1, 2) durante un tiempo proporcional a la diferencia entre la temperatura de rocío Tr y la temperatura de la superficie de condensación (6).
7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo condensador (26) comprende un soporte (3) de baja conductividad térmica en el cual está encajada al menos una célula peltier (1, 2).
8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de recogida del agua comprenden un conducto (18) situado bajo la superficie de condensación y un depósito de recogida (19).
9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de recogida del agua comprenden medios actuadores (20, 21) que actúan sobre la superficie de condensación (6).
10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado por que los medios actuadores comprenden un mecanismo vibrador (20) encargado de generar vibraciones de la superficie de condensación (6).
11. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado por que el dispositivo condensador (26) comprende un marco flexible (8) que incorpora la superficie de condensación (6) y que está en contacto con el mecanismo vibrador (20).
12. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado por que los medios actuadores comprenden un mecanismo de barrido (21) encargado de efectuar barridos sobre la superficie de condensación (6) para empujar el agua condensada sobre la misma.
13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente un panel solar (22), un regulador de carga y consumo (23) y una batería (24) para la alimentación del sistema.
14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie de condensación (6) tiene propiedades antivaho para mejorar la recogida del agua.
15. Dispositivo condensador para la recogida de agua del medio ambiente, caracterizado por que dicho dispositivo condensador (26) comprende:
- al menos una célula peltier (1, 2);
- medios disipadores de calor (4) en contacto con la cara caliente de la al menos una célula peltier (1, 2);
- una superficie de condensación (6) en contacto con la cara fría de la al menos una célula peltier (1, 2);
- un habitáculo (9) para alojar en su interior la al menos una célula peltier (1, 2), delimitando a ambos lados una cámara fría (10) y una cámara caliente (11), disponiendo dicho habitáculo de al menos una abertura para la salida del aire (13, 15) en ambas cámaras (10, 11) y de una abertura regulable (14) para la entrada de aire en la cámara fría (10);
- medios sensores de humedad relativa (17) y de temperatura (16) del aire en el interior de la cámara fría (10) del habitáculo (9);
- medios sensores de temperatura (7) de la superficie de condensación (6); y
- medios de recogida (18, 19, 20, 21) del agua condensada en la superficie de condensación (6).
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