Equipo medidor de tensión intermembranas para pilas de eleotrodiálisis,

y electrodiálisis reversible formado por una pluralidad de etiquetas RFiD (5) fijadas a las pilas, y un aparato de control (1) formado por: una unidad central (2) programable, dotada de pantalla táctil (7) y tarjeta de memoria, interruptor (8) bipolar, conectar (9) para cable (4) que conecta con la pistola (3) de medición, puerto conector de programación (10), puerto mini-USB (11) para conexión con sistema informático y conectar para cargador (12) de la batería; y una pistola (3) de medición con pulsador (14) y puntas metálicas (15) de medición de voltaje, dispuestas sobre una base (16) en su parte frontal, y lector de etiquetas RFiD (15) interno.

Equipo medidor de tensión intermembranas para pilas de electrodiálisis

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un equipo medidor de tensión intermembranas para pilas de electrodiálisis, aportando a la función a que se destina varias ventajas, aparte de características innovadoras inherentes a su particular configuración y organización, que se explicarán en detalle más adelante y que suponen una destacable mejora del estado actual de la técnica en su campo de aplicación.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un equipo que, aplicable en instalaciones para la desalación de aguas salobres mediante la técnica de Electrodiálisis (ED) o Electrodiálisis Reversible (EDR) , particularmente las de grandes dimensiones, tiene la finalidad de configurarse como sistema de lectura y recogida de datos para la medición de la tensión eléctrica existente en las membranas de dicho tipo de sistemas, presentando la ventaja de mejorar los sistemas de medición convencionales que se realizan mediante un voltímetro, minimiza errores de posicionamiento en la medida, errores de lectura y de transcripción de códigos de identificación así como de valores medidos, mejora la trazabilidad, y reduce al 50% el personal necesario para realizar las citadas medidas y, aproximadamente, el 80% del tiempo global empleado en dicha tarea de mantenimiento preventivo ineludible.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de sistemas, aparatos y dispositivos de medición, concretamente destinados a medir la tensión intermembranas para pilas de electrodiálisis, siendo especialmente aplicable en instalaciones con sistema de Electrodiálisis en general y de Electrodiálisis Reversible para la desalación de aguas salobres.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como es sabido, la electrodiálisis (ED) es un proceso electroquímico empleado para la desalación de agua con alto contenido en sales disueltas. El principio de funcionamiento de esta técnica es la transferencia de los iones disueltos desde el agua de aportación, a otra solución donde se concentra, a través de unas membranas de intercambio iónico y mediante la aplicación de un campo eléctrico. Como resultado de este proceso se obtiene un agua producto con una concentración de sales menor que el agua de alimentación y un subproducto de rechazo, la salmuera, con una elevada concentración de sales.

Las dos corrientes de agua fluyen en paralelo entre las membranas: el agua producto se desala progresivamente, mientras que la salmuera se va concentrando también progresivamente. Los cationes del agua a tratar atraviesan la membrana catiónica hacia el cátodo pasando a continuación a la salmuera. De similar manera, los aniones del agua a tratar atraviesan la membrana de intercambio aniónico hacia el ánodo pasando después a la salmuera. Por lo tanto, en el proceso de electrodiálisis sólo se mueven a través de las membranas los sólidos disueltos pero no el solvente (agua) . El sentido y la tasa del transporte de cada ión dependen de su carga y su movilidad, de la conductividad de la solución, de las concentraciones relativas, de la intensidad del campo eléctrico aplicado, y está estrechamente relacionado con las características de la membrana de intercambio iónico.

La configuración básica de un sistema de electrodiálisis, es el apilamiento de un número determinado de pares de célula. Cada par de célula está compuesto por una membrana de intercambio catiónico, un espaciador por el que fluye el agua desmineralizada, una membrana de intercambio aniónico y un espaciador por el que fluye el agua concentrada.

Las membranas de intercambio iónico permiten la transferencia de cationes y aniones de forma selectiva, y los espaciadores separan las membranas permitiendo la distribución de agua sobre su superficie. Los diferentes pares de célula son ensamblados en horizontal y en paralelo en medio de dos electrodos formando así la pila de electrodiálisis.

Los electrodos permiten la conexión eléctrica de la pila de membranas a la fuente de tensión de corriente continua, y distribuye la corriente sobre toda la superficie de la membrana. Para sujetar todo el sistema se utilizan placas finales de acero, tirantes y bloques de material plástico.

La eficiencia de un sistema de electrodiálisis se puede mejorar mediante el cambio periódico de la polaridad de los electrodos (de dos a cuatro veces por hora) . Con estos cambios de polaridad, se consigue invertir la dirección de los iones a través de las membranas y prevenir las incrustaciones disolviendo las posibles precipitaciones y enviándolas al desecho; se reduce la formación de biopelículas sobre la superficie de las membranas; se reduce la necesidad de dosificación continua de productos químicos en la mayoría de los casos; y genera limpieza automática de los electrodos con el ácido formado durante la operación anódica. Después de un cambio de polaridad la corriente de producto se convierte en corriente de salmuera y viceversa. Este proceso se conoce como electrodiálisis reversible (EDR) .

Sin embargo, las instalaciones que utilizan este sistema, para un óptimo funcionamiento del mismo, precisan realizar diversas acciones de mantenimiento preventivo, de las cuales, la más esencial es la medida periódica de la tensión intermembranas.

En concreto, dentro del mantenimiento preventivo de una instalación de EDR, especialmente si es de grandes dimensiones, la principal tarea es la de medir la tensión intermembranas para detectar cambios de potencial anormales, que sugieren la presencia de puntos calientes (“hot spots”) . Los puntos calientes, tienen diverso origen, pero en general provocan aumentos de temperatura debidos a un incremento de la tensión de manera puntual en una zona concreta de la membrana de intercambio. Este punto caliente, se extiende con el paso del tiempo afectando cada vez a más superficie, tanto en el plano horizontal como en el vertical, llegando incluso a poder quemar no sólo un grupo de membranas sino, con el tiempo, la pila entera.

Para evitar dicho problema, pues, se realiza la medida de tensión intermembranas con una periodicidad establecida, que se aconseja que sea diaria. Además, en aquellos casos en los que se obtengan datos que indiquen una tendencia a un incremento de tensión puntual, dicha frecuencia puede aumentarse para su seguimiento.

Pues bien, el procedimiento convencional hasta ahora utilizado para realizar dichas mediciones es manual, lento y precisa muchos medios humanos, especialmente en las instalaciones de grandes dimensiones, tal como puede ser la ETAP de Aigües Ter Llobregat, situada en Abrera (municipio de la comarca del Bajo Llobregat, provincia de Barcelona, España) que cuenta con 576 pilas de la descrita tecnología EDR.

En concreto, el procedimiento manual es el siguiente:

- Es necesaria la presencia de, al menos, dos personas, una de ellas para medir las tensiones, equipada con un voltímetro, y la otra con una hoja de anotaciones para anotar los datos: fecha; hora; polaridad del proceso en ese momento (positiva o negativa) ; identificador de pila (nº, nombre, código) ; identificador de la cara de la pila (nº, nombre o código para cada una de las cuatro caras de la misma) ; posición de la medida (cada cara suele dividirse en 12 o 16 cuadrantes de medida y en cada cuadrante se toma y registra una medida) .

- Una de las dos personas toma los datos de posicionamiento en la hoja de anotaciones y le indica al compañero dónde empezar la medida.

- La otra persona, equipada con medidas de seguridad para trabajos eléctricos, mide con las dos puntas del voltímetro, separadas unos 2, 5cm, la tensión en la zona indicada de la cara de la pila.

- Dicta los datos al compañero para que los anotes, y así sucesivamente a lo largo de todos los cuadrantes de la cara.

- Al cambiar de cara, de nuevo debe identificarse tanto la cara como la posición a medir, repitiéndose el proceso para las cuatro caras de la pila.

- Además, todo el proceso debe repetirse para la otra polaridad.

- Finalmente, todos los datos, anotados manualmente, deben ser transferidos a un programa informático para su análisis...

1. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, y para pilas de electrodiálisis reversible, aplicable para realizar una lectura de tres medidas al mismo tiempo e indicar al usuario la posición a medir, en base a la partición de cada una de las cuatro caras de la pila desalinizadora, en cuadrantes predefinidos, permitiendo almacenar los datos de dicha lectura de voltaje, de fecha y hora en que se toman y de posición, cara y nº de la pila, así como para ser utilizado como voltímetro convencional, caracterizado porque comprende, por una parte, un aparato de control (1) , compuesto una unidad central (2) y una pistola de medición (3) , y por otra parte, una pluralidad de etiquetas RFiD (5) que se fijan a las pilas de la instalación; estando dicha unidad central (2) constituida por un dispositivo electrónico programable con software específico, dotada de pantalla táctil

(7) para su uso y tarjeta de memoria, por ejemplo tipo SD, e incorporando fuente de alimentación, medios de conexión a la pistola, medios de conexión para su programación y medios de conexión para transferir los datos obtenidos a un sistema informático; y estando la pistola (3) dotada puntas metálicas (15) para la medición de voltajes y de lector de códigos RFiD para la lectura de los códigos programados en las etiquetas RFiD (5) .

2. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, según la reivindicación 1, caracterizado porque la pistola (3) , para realizar las mediciones de voltaje, incorpora un pulsador

(14) y cuatro puntas metálicas (15) , separadas entre sí a una distancia de 25mm, dispuestas sobre una base (16) en la parte frontal de la pistola.

3. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, según la reivindicación 1, caracterizado porque en la pistola (3) el área del lector de etiquetas RFiD (15) que incorpora interiormente queda determinada en su zona superior (17) .

4. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, según la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de control (1) está diseñado para soportar picos de voltaje que se apliquen a la pila desalinizadora de hasta 400V y su rango de medida es de -25 a 25V. Además, la unidad central (2) incorpora un avisador acústico que indica la finalización de la lectura de voltaje.

5. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad central (2) dispone de interruptor (8) bipolar, para su encendido y apagado, y de varios conectores y puertos, comprendiendo, al menos, conector (9) tipo DB15 para el cable (4) que la conecte con la pistola de medición (3) , puerto conector de programación (10) y puerto mini-USB (11) para conexión con sistema informático, así como conector para cargador (12) de la batería interna que incorpora como fuente de alimentación.

6. EQUIPO MEDIDOR DE TENSIÓN INTERMEMBRANAS PARA PILAS DE ELECTRODIÁLISIS, según la reivindicación 5, caracterizado porque el interruptor (8) de encendido cuenta con un Led (13) que indica si el aparato está conectado y el estado de carga de la batería.