Módulo para tratamiento de fluidos que incluye una membrana (6) filtrante o de ósmosis inversa y un soporte (5) relacionado,

donde dicho soporte (5) es indeformable y permeable al fluido, estando dicho soporte formado por una pila de al menos dos elementos prismáticos (7) superpuestos y alineados, todos iguales, apilados entre sí, estando cada elemento prismático compuesto de un material no poroso o de un material impermeable al fluido y con al menos un orificio longitudinal de movimiento (8) para el fluido y una superficie lateral (16) fundamentalmente configurada de tipo estrella u ondulada en sección transversal sobre la cual se apoya dicha membrana, permitiendo dicho soporte (5) que el fluido pase a través de la membrana (6) fluyendo desde la superficie externa (16) del soporte (5) hacia el orificio de movimiento (8) entre las superficies de las bases de los elementos prismáticos que están en contacto recíproco (una con otra)

Módulo con soporte indeformable para tabiques (septos) filtrantes y elementos filtrantes de tipo membrana.

Campo técnico y Técnica conocida

La presente invención se refiere a un módulo para tabiques filtrantes y elementos de tipo membrana de acuerdo con la introducción de la reivindicación principal.

La tecnología de micro-filtración, ultra-filtración, nano-filtración y ósmosis inversa se implementa con diferentes tipos de módulos, los más eficientes y menos voluminosos de los cuales son los de tipo membrana.

La micro-filtración es un proceso que utiliza una membrana capaz de quitar o extraer todas las partículas con un diámetro comprendido entre 0,1 y 1 micrón y superiores. Más generalmente, este tipo de membrana quita o extrae partículas en suspensión y grandes especies coloidales, mientras que las macromoléculas y las especies salinas pasan a través de las mismas sin sufrir ningún tratamiento; la diferencia de presión entre los puntos anterior y posterior de la membrana (presión de transmembrana) típicamente está comprendida entre cero y 3-4 bares.

La ultra-filtración es un proceso que se basa en el uso de una membrana capaz de quitar o extraer todas las partículas como en el caso anterior y, además, todas las sustancias orgánicas incluidas dentro de un peso molecular comprendido entre 1.000 y aproximadamente 100.000.

La ultra-filtración no atrapa especies iónicas y el valor de la presión de transmembrana generalmente está comprendido entre 1 y 7 bares.

La nano-filtración es un proceso que se basa en el uso de una membrana capaz de quitar o extraer todas las partículas en suspensión, todas las sustancias orgánicas con un peso molecular superior a 300 y especies iónicas, de modo selectivo las bivalentes (tales como por ejemplo calcio, magnesio y sulfatos) al 75-85% y las monovalentes (sodio, nitratos, cloruros) al 55-65%.

El intervalo de la presión de transmembrana está comprendido aproximadamente entre 3 y 16 bares.

También la ósmosis inversa que, estrictamente hablando, no puede ser considerada una verdadera técnica de filtración, es un proceso que también utiliza una membrana capaz de quitar o extraer todas las partículas en suspensión, todas las sustancias orgánicas con un peso molecular superior a 200 y todas las especies iónicas del 98 al 99,8%. Normalmente la presión de transmembrana está comprendida entre 7 y 84 bares.

A continuación, en esta descripción de patente, para su simplificación, el término genérico "filtración" se empleará para indicar micro-filtración, ultra-filtración, nano-filtración y ósmosis inversa. El término genérico "membrana filtrante" o simplemente "membrana" indicará el tabique filtrante empleado para micro-filtración, ultra-filtración y nano-filtración y también para la membrana utilizada para ósmosis inversa.

El flujo de fluido tratado por un módulo es fundamentalmente proporcional a la superficie de la membrana filtrante. Por lo tanto, el objetivo de quien proyecta un módulo de filtración o de ósmosis inversa es el de maximizar la superficie de la membrana reduciendo al mismo tiempo las dimensiones generales al mínimo. Se puede decir que el flujo de fluido que pasa a través de la membrana filtrante también es proporcional a la diferencia de presión entre los puntos aguas arriba o anterior y agua abajo o posterior a la membrana (presión de transmembrana) con lo cual, puesto que las membranas filtrantes tienen una resistencia mecánica limitada, para impedir su rotura es necesario adoptar medidas especiales. Otro objetivo primario de quien proyecta un módulo es el de asegurar que la membrana pueda ser lavada con facilidad y eficacia para una óptima regeneración del módulo y para extender su vida útil. Los módulos para tabiques filtrantes y elementos de membrana disponibles en la actualidad en el mercado, principalmente, son de cuatro tipos: tubular, de pared plana, espiralado y de fibra hueca. De esos, el módulo con la relación superficie/volumen filtrante más favorable es el tipo espiralado en el cual, para obtener grandes superficies de filtración y reducidas dimensiones generales, se superponen una membrana, una pantalla de plástico y una hoja de material impermeable en ese orden y se enrollan para formar una espiral. La pantalla de plástico es adecuada para crear un canal de paso del fluido a tratar.

El fluido a tratar entra desde la base del paquete cilíndrico que forma la espiral, fluye entre las cavidades producidas por la presencia de la pantalla, a través de la membrana y, una vez tratado, es bloqueado por la hoja impermeable y obligado a moverse tangencialmente para alcanzar el centro de la espiral donde es recolectado por el tubo alrededor del cual está enrollada la espiral.

En los módulos de pared plana, la membrana filtrante, con forma de corona circular, se apoya sobre un soporte con la misma forma. El fluido a tratar normalmente incide sobre la membrana y el fluido tratado recolectado del lado opuesto sale del módulo siguiendo una dirección radial. En este caso, la relación entre la superficie de filtración y el volumen del módulo es considerablemente menos favorable comparado con la versión con envoltura tipo espiral.

Los módulos tubulares y de fibra hueca están caracterizados por una pluralidad de tubos o fibras huecas dentro de las cuales viene recolectado el fluido tratado mientras que el fluido a tratar se halla en la parte externa.

Uno de los problemas de los módulos de envoltura tipo espiral es que el movimiento longitudinal del fluido es obstruido considerablemente por las mallas de la pantalla de plástico que, sin embargo, es necesaria para crear una cavidad a través de la cual pueda fluir el fluido a tratar. Como consecuencia de lo anterior, la parte de la membrana filtrante más cercana a la entrada del fluido a tratar trabaja mejor y más que la parte más alejada.

Un segundo problema de los módulos con envoltura de tipo espiral, también común a los demás módulos, es que el lavado no sólo no es muy eficaz sino que es casi imposible debido a la gran cantidad de socavaciones formadas por la malla de la pantalla. Para restringir la necesidad de lavado al mínimo, antes de la planta de filtración se proporciona otro sistema de filtrado más grueso con el consiguiente aumento notable de los costos.

Descripción de la invención

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es el de producir un módulo de tamaño reducido que permita tratar altos niveles de flujos de fluidos, utilizar una gran membrana de superficie y que, al mismo tiempo, permita un fácil y eficaz lavado de la membrana. Este cometido se logra a través de un módulo cuyas características están expresadas en las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La comprensión de la presente invención se facilitará a través de la descripción detallada que sigue, provista a título puramente ejemplificador y, por tanto, no limitativo, de tres realizaciones preferidas mostradas en los dibujos anexos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista esquemática de la sección longitudinal del módulo en su realización preferida;

- la figura 2 es una vista de la base de uno de los elementos prismáticos que forma el soporte indeformable en su realización preferida;

- la figura 3 es una ampliación de una extremidad de dos elementos prismáticos superpuestos;

- la figura 4 es una vista en perspectiva del soporte indeformable según una segunda realización;

- la figura 5 es una vista en perspectiva de un soporte indeformable, no conforme a la presente invención;

- la figura 6 muestra un soporte indeformable, no conforme a la presente invención.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

Con referencia a la figura 1, el módulo según la presente invención, en su realización preferida, incluye un recipiente (1) con al menos un orificio de entrada (2) para el fluido a tratar y un orificio de salida (3) para la descarga del fluido tratado, un orificio de drenaje (4), un soporte indeformable (5) y una membrana filtrante (6) adecuadamente apoyada sobre la superficie lateral del soporte indeformable (5). El soporte indeformable (5) incluye dos o más elementos prismáticos (7) todos iguales, apilados entre sí, cada uno de ellos con al menos un orificio longitudinal de movimiento (8) para la salida del fluido tratado y al menos otros dos o más orificios longitudinales (9) para la alineación. Los elementos prismáticos de la pila pueden ser...

1. Módulo para tratamiento de fluidos que incluye una membrana (6) filtrante o de ósmosis inversa y un soporte (5) relacionado, donde dicho soporte (5) es indeformable y permeable al fluido, estando dicho soporte formado por una pila de al menos dos elementos prismáticos (7) superpuestos y alineados, todos iguales, apilados entre sí, estando cada elemento prismático compuesto de un material no poroso o de un material impermeable al fluido y con al menos un orificio longitudinal de movimiento (8) para el fluido y una superficie lateral (16) fundamentalmente configurada de tipo estrella u ondulada en sección transversal sobre la cual se apoya dicha membrana, permitiendo dicho soporte (5) que el fluido pase a través de la membrana (6) fluyendo desde la superficie externa (16) del soporte (5) hacia el orificio de movimiento (8) entre las superficies de las bases de los elementos prismáticos que están en contacto recíproco (una con otra).

2. Módulo para tratamiento de fluidos que incluye una membrana (6) filtrante o de ósmosis inversa y un soporte (105) relacionado, donde dicho soporte (105) es indeformable y permeable al fluido, estando dicho soporte formado por una pila de al menos dos elementos prismáticos (107) superpuestos y alineados todos iguales, apilados entre sí, estando cada elemento prismático compuesto de un material no poroso o de un material impermeable al fluido y con al menos un orificio longitudinal de movimiento (108) del fluido con una superficie lateral esencialmente ondulada o con forma de estrella en sección transversal sobre la cual se apoya dicha membrana, y una superficie externa de dicho soporte (5) que permite el flujo del fluido tratado desde la superficie del orificio de movimiento hacia la superficie externa entre las superficies de las bases de elementos prismáticos que están en contacto recíproco.

3. Módulo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la superficie lateral (16) de esos elementos prismáticos (7, 107) es rugosa.

4. Módulo según una o varias de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado porque esos elementos prismáticos (7, 107) poseen orificios longitudinales (9) adecuados para alojar varillas guía de alineación y preferiblemente de apriete.

5. Módulo según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie de las bases de tales elementos prismáticos (7) está caracterizada por canales o estrías o bien por un alto nivel de rugosidad, adecuados para transportar el fluido tratado hacia el conducto de movimiento del fluido.

6. Módulo según una o varias de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado porque entre las bases de los elementos prismáticos (7, 107) contiguos se ha colocado una pantalla o alambres o bien una hoja de material permeable.

7. Módulo según una o varias de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado porque entre la superficie lateral (16) de los elementos prismáticos (7, 107) y la membrana filtrante o de ósmosis inversa (6) se ha colocado una pantalla o alambres o bien una hoja de material permeable.

8. Módulo según una o varias de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado porque las bases (17) de los elementos prismáticos (7, 107) son modeladas con orificios y protuberancias enfrentadas para que esos elementos, superpuestos entre sí, queden bien alineados.

9. Módulo según la reivindicación 1, donde una superficie (17) de las bases superior e inferior de cada elemento prismático (7, 107) presenta canales o estrías.