DISPOSITIVO DE EVAPORACION Y CONDENSACION ATMOSFERICA DE MEDIOS ACUOSOS PARA SISTEMAS AVANZADOS DE DEPURACION.
Dispositivo de evaporación y condensación atmosférica de medios acuosos para sistemas avanzados de depuración que comprende un conjunto de intercambiadores (8) constituidos por cámaras (17) tubulares,
por cuyo interior circula un líquido portador de calor, y que sirven de superficie de intercambio de calor entre el aire en circulación, un líquido que moja la superficie externa de las cámaras (17) y el vapor de agua generado. En la fase de evaporación, el agua caliente del interior de las cámaras (17) de un primer intercambiador cede calor al agua contaminada que moja dichas cámaras por el exterior, por lo que se evapora y se mezcla con el aire que circula alrededor de las cámaras (17). En la fase de condensación, la corriente de aire cargada de vapor se hace pasar alrededor de las cámaras (17) de un segundo intercambiador (8) por cuyo interior circula agua fría, de forma que se condensa sobre la superficie de las cámaras (17).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200051.
Solicitante: SISTEMAS AVANZADOS DE DEPURACIÓN S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: BOLLAIN SANCHEZ,JOSE ARTURO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C02F1/04 QUIMICA; METALURGIA. › C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS. › C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por destilación o evaporación.
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de evaporación y condensación atmosférica de medios
acuosos para sistemas avanzados de depuración
Objeto de la invención
5 La presente invención se refiere a un dispositivo que mediante
evaporación y posterior condensación atmosférica de un medio acuoso permite
la depuración de líquidos contaminados o la potabilización de aguas salinas.
Sector de la técnica
1º La presente invención se enmarca dentro del sector técnico de procesos
de depuración de líquidos, y más concretamente dentro del sector de
depuración por evaporación seguida de condensación.
Estado de la técnica
15 El propio inventor es titular de las patentes de invención españolas con
números de solicitud 9300242, 200000436 y 200200679, en las que se
describen dispositivos para la evaporación y condensación atmosférica de
medios acuosos. Estos dispositivos se caracterizan por estar provistos de un
panal de evaporación con un conjunto de conductos de rejilla plástica de gran
20 capacidad de retención de agua. Estos conductos de sección preferentemente
triangular permiten el paso de aire por su interior para que se produzca el
contacto entre el líquido a depurar, el vapor de agua y el aire circulante.
En la patente de invención española con número de solicitud 9300242 se
describen los panales de evaporación y los panales separadores de gotas
25 similares a los de evaporación, con la finalidad especifica de drenar las gotas
arrastradas mediante un quiebro en la trayectoria del mismo. Asimismo, se
describen los panales de condensación, que son similares a los anteriores,
excepto que llevan integrados por soladura, unos tubos por los que circula
agua fría y sobre los que se condensa y drena el vapor de agua contenido en el
30 aire saturado caliente. Los panales de evaporación son regados por uno o
varios aspersores de baja presión y amplio paso, y el dispositivo incorpora un
grupo frigorífico para la trasferencia de la energía de condensación del vapor
de ag·ua para producir la evaporación del agua contaminada.
Así pues, en el lado de evaporación la masa de agua contaminada es calentada en el condensador de un grupo que trabaja con gas frigorífico, y pasa a ser rociada sobre el medio evaporador, de rejilla y de gran superficie de contacto, evaporándose parcialmente en la corriente de atmósfera que lo contacta, mientras que en el lado de condensación la atmósfera saturada caliente cede parte de su contenido de vapor al ponerse en contacto con la masa de agua depurada rociada sobre un segundo medio plástico, más complejo que el anterior, que lleva integrados los citados tubos por lo que circula un fluido que se enfría en el evaporador del grupo frigorífico, manteniéndose así fría la masa de agua depurada en circulación.
El propio inventor también es titular de la patente de invención española con número de solicitud P200000436 en la que se describe un nuevo dispositivo para la evaporación y condensación atmosférica de medios acuosos que perfecciona sustancialmente la funcionalidad del dispositivo objeto de la patente citada más arriba, en base a que en el lado de evaporación la energía no se transfiere al agua contaminada, sino a la atmósfera en circulación mediante un intercambiador convencional de tubos aleteados por el que se hace circular agua calentada, de manera que la atmósfera calentada contacta con el agua contaminada en el panal evaporador y absorbe vapor. Además, en el lado de condensación el agua depurada se mantiene fría haciéndola pasar por el interior de unos tubos aleteados de un segundo intercambiador, por cuyo exterior se hace pasar aire atmosférico ambiente, de manera que la atmósfera interna caliente contacta con el agua depurada fría en el medio de condensación, provocando la condensación del contenido de vapor existente en la misma.
La patente de invención española con número de solicitud P200200679 perfecciona de forma sustancial la funcionalidad de los dispositivos citados anteriormente en base a que la energía aportada, ya sea por una fuente térmica o mediante un compresor frigorífico, es transmitida a una corriente de aire en circulación mediante un intercambiador de tubos aleteados en el que tiene lugar la condensación de un fluido frigorífico a temperatura lo suficientemente alta para calentar la corriente de aire de forma que, al entrar en contacto con el agua contaminada o salina en el medio evaporador, absorbe vapor.Los dispositivos citados presentan problemas técnicos tales como la baja efectividad de evaporación y dificultad de operación para la depuración de líquidos sucios, agresivos o con sustancias adhesivas, debido a la dificultad de limpieza de los panales de rejilla plástica que los caracteriza.
Descripción de la invención El nuevo dispositivo que la invención propone perfecciona de forma sustancial la funcionalidad de los dispositivos citados en el apartado anterior en base a un novedoso sistema de cámaras que sirven de soporte de contacto entre el líquido, el vapor de agua y el aire para los procesos de evaporación y condensación. Varias de estas cámaras, que en la forma de realización más preferente serán tubos de acero inoxidable, verticales y de sección recta rectangular dispuestos en número par y paralelos, unidas en sus extremos superior e inferior por un tubo distribuidor de líquido, conforman lo que se denomina un intercambiador. Cada dispositivo objeto de la presente invención dispone varios intercambiadores de cámaras convenientemente alineados y separados para que entre ellos se dispongan unos sistemas de mojado de las cámaras. El conjunto de intercambiadores de cámaras y medios de riego del líquido conforman un bloque de contacto. Las cámaras de cada intercambiador permiten el paso por su interior de líquido que puede ser portador de calor, y están separadas para permitir el paso de una corriente de aire en circulación. Dichas cámaras son mojadas en su exterior con una proyección de líquido contaminado, para evaporar, o limpio, para condensar, que se extiende por gravedad hasta su base.
Así, puede observarse que un bloque de contacto de evaporación, junto con los medios hidráulicos y eléctricos necesarios para alimentar el líquido portador de calor desde una fuente de calor al interior de las cámaras y devolverlo a dicha fuente, y un bloque de contacto de condensación, junto con los medios hidráulicos y eléctricos necesarios para alimentar el líquido portador de calor desde un foco fria y devolverlo, junto con los circuitos de alimentación de líquido al exterior de las cámaras con sus medios hidráulicos y eléctricos, y un ventilador que hace circular la corriente de aire entre las cámaras que intercambia calor y vapor de agua, conforman en su conjunto un módulo de evaporación y condensación. Dicho módulo, denominado módulo EC, será la unidad básica del dispositivo objeto de la presente invención y normalmente se construye en una estructura metálica cerrada por paneles herméticos. Cada módulo puede incorporar elementos auxiliares como sistemas de limpieza de las cámaras por aspersión de agua caliente, medios de limpieza mecánica, separadores de gotas, sistemas de recolección de sólidos, depósitos de trasiego del líquido de proceso en depuración, liquido de mojado, liquido de limpieza, etc. También es posible aprovechar el calor cedido al líquido interior en las cámaras de los intercambiadores de un bloque de condensación para conducirlo a las cámaras de evaporación de un segundo módulo de evaporación condensación que actuara en lugar del foco frio para repetir el proceso de evaporación y condensación a una temperatura más baja.Por tanto, una característica esencial del invento se centra en que se elimina la rejilla de material plástico en láminas triangulares que caracteriza los dispositivos evaporadores convencionales. Básicamente, los intercambiadores de cámaras tubulares facilitan los procesos de interacción entre el vapor de agua contenido en el aire y el líquido que moja las cámaras, que puede producirse a presión normal y a bajas temperaturas porque el vapor se encuentra a presión de vacío en su mezcla con el aire en los intercambiadores de evaporación y en sobrepresión en los intercambiadores de condensación, conservándose en la mezcla a la presión atmosférica normal. El proceso termodinámico en el nuevo dispositivo resulta de una gran eficacia por el hecho de que la transferencia térmica de calor entre el líquido y el aire se realiza en forma de calor latente, lo que redunda en que la cantidad de aire involucrada en el proceso sea muy inferior a la que se requeriría si la transferencia se realizara en forma de calor sensible....
Reivindicaciones:
1. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos en el seno de una corriente de aire en circulación en condiciones similares a las atmosféricas, de especial interés en aplicaciones para depuración de agua contaminada o potabilización de aguas salinas, caracterizado porque comprende un conjunto de intercambiadores (8) constituidos por cámaras (17) tubulares sensiblemente verticales, rígidas y paralelas, por cuyo interior circula líquido portador de calor, y que sirven de superficie de contacto e intercambio de calor entre el aire en circulación, un líquido que moja la superficie externa de las cámaras (17) y el vapor de agua generado.
2. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según reivindicación 1, caracterizado porque un conjunto de intercambiadores (8) constituye al menos un bloque de contacto de evaporación (7) cuyas cámaras (17) son mojadas en su superficie exterior con una proyección de líquido a depurar que se extiende por gravedad hasta su base y pierde agua en forma de vapor que cede calor al aire en circulación; y caracterizado también porque otro conjunto de intercambiadores (8) constituye al menos un bloque de contacto de condensación (9) por el que circula aire procedente de un bloque de contacto de evaporación (7) , y en la superficie externa de las cámaras (17) de dichos intercambiadores (8) se condensa vapor de agua del aire en circulación que cede calor al líquido que circula por el interior de dichas cámaras (17) .
3. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según reivindicación 1, caracterizado porque las cámaras (17) de los intercambiadores (8) del bloque de contacto de condensación (9) son mojadas por su exterior con una proyección de líquido sobre el que se condensa el vapor de agua del aire en circulación.
4. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cámaras (17) que componen los intercambiadores (8) son tubos de acero inoxidable.
5. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según la reivindicación 4, caracterizado porque el acero inoxidable es de 1 , 5 milímetros de grosor.
6. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cámaras (17) que componen los intercambiadores (8) son tubos planos.
7. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo distribuidor (16) superior de los intercambiadores (8) se extiende por cada extremo más allá del manguito roscado (15) de conexionado, y estos extremos libres se utilizan para colgar el intercambiador (8) en soportes (18) dispuestos a tal fin.
8. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mojado de las cámaras (17) se realiza por medio de aspersores (21) de baja presión y amplio paso.
9. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un sistema de limpieza mediante el mojado de las cámaras (17) con agua sensiblemente limpia.
10. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según la reivindicación 9, caracterizado porque el agua de limpieza es agua caliente que proviene de un bloque de contacto de condensación (9) .
5 11. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un sistema adicional de limpieza mediante inyectores de agua a alta presión (24) que se sitúan en el espacio entre intercambiadores (8) del bloque de contacto de evaporación (7) , en un colector soporte (23) que se acomoda en sendas columnas guía mediante anillos holgados de teflón.
1º 12. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un sistema adicional de limpieza mecánica mediante escobillas que barren la superficie de los intercambiadores (8) al desplazarse la barra soporte accionada por medios eléctricos.
15 20 13. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido que circula por el interior de las cámaras (17) de los intercambiadores (8) del bloque de contacto de condensación (9) se emplea para ceder calor en el interior de las cámaras (17) de los intercambiadores (8) de un segundo bloque de contacto de evaporación (7) dispuesto en serie.
25 14. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua caliente que circula por el interior de las cámaras (17) de los intercambiadores (8) del bloque de contacto de evaporación (7) se calienta mediante calor residual generado en una fuente externa (2) .
30 15. Dispositivo para la depuración por evaporación y condensación de medios acuosos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada módulo de evaporación y condensación (1 y 1 ') se encuentra cerrado en sus caras externas mediante paneles de poliéster.
16. Procedimiento para la depuración de agua contaminada o salina basado en el mojado de la superficie externa de unas cámaras (17) tubulares
dispuestas en intercambiadores (8) planos por cuyo interior circula agua
portadora de calor y por cuyo exterior circula una corriente de aire que absorbe
calor y vapor de agua en su interacción con el agua que se desea depurar al
mojar la superficie externa de dichas cámaras (17) .
5
17. Procedimiento para la depuración de líquido contaminado o salino por
evaporación y condensación de medios acuosos caracterizado porque
comprende al menos dos fases: una fase de evaporación en la que unas
cámaras (17) tubulares dispuestas en intercambiadores (8) planos por cuyo
1º interior circula agua portadora de calor se mojan con el agua que se desea
depurar, de forma que parte del agua contenida en dicho líquido se evapora y
cede calor al aire que circula por el exterior de dichas cámaras ( 17) mientras
que el líquido se concentra; y una fase de condensación en la que vapor del
aire caliente que proviene de la fase de evaporación se condensa sobre la
15 superficie de unas cámaras (17) tubulares dispuestas en intercambiadores (8)
planos por cuyo interior circula agua, de forma que se obtiene agua limpia.
18. Procedimiento para la depuración de líquido contaminado o salino por
evaporación y condensación de medios acuosos según reivindicación 17,
20 caracterizado porque se repiten varias etapas de evaporación condensación en
la que cada fase de evaporación obtiene el agua caliente que circula por el
interior de las cámaras (17) del agua que se ha calentado en el interior de las
cámaras (17) de la fase de condensación anterior.
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