SISTEMA DE ENSAYO DE EFICIENCIA FOTOCATALITICA.

1. Sistema de ensayo de eficiencia fotocatalítica de materiales que comprende al menos una primera cámara (1) destinada a ser empleada como cámara de referencia y primer punto de muestreo y al menos una segunda cámara (2) adaptada para alojar el material fotoactivo y que constituye un segundo punto de muestreo,

donde cada cámara está provista de un orificio de entrada y otro de salida para el gas de muestra, caracterizado porque el sistema comprende además una bomba (8), electroválvulas en el primer y segundo punto de muestreo (EV1, EV2) y medios de conmutación de las electroválvulas.

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende un punto exterior a las dos cámaras destinado a ser un tercer punto de muestreo (3) con una tercera electroválvula (EV3).

3. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque comprende además, en de cada punto de muestreo, al menos un sensor de humedad relativa (RH), un sensor de irradiancia (UV) y un sensor de temperatura (T).

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los orificios de entrada y salida están en caras opuestas de las cámaras y a diferente altura.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque entre el 50-100% de la superficie exterior de las cámaras están compuesto de un material traslucido diferente al vidrio.

6. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado porque el material traslúcido es un polímero orgánico con una transmitancia a 300 nm de al menos el 80%.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque cada cámara está provista de un ventilador (V1, V2).

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende un sistema de adquisición de datos (5) y un procesador de datos.

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque está provisto de un rotámetro (7).

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las cámaras son idénticas.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dispone de una pluralidad de cámaras para alojar material fotoactivo.

Sistema de ensayo de eficiencia fotocatalítica.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención está relacionada con los sistemas de medida y evaluación de las propiedades fotocatalíticas de materiales que deben actuar en condiciones de intemperie. La misma se enmarca en el campo tecnológico de la monitorización ambiental y del tratamiento de gases y eliminación de contaminantes atmosféricos, por ejemplo compuestos inorgánicos como óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles, entre otros. En particular, la invención se refiere a un equipo de ensayo de eficiencia fotocatalítica de diversos materiales.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los materiales con actividad fotocatalítica encuentran aplicación como superficies autolimpiantes, pavimentos de carreteras, paredes de edificios, túneles, etc. Gracias a su actividad, son capaces de transformar sustancias orgánicas e inorgánicas nocivas en compuestos inocuos como CO2 y H2O. Evaluar la actividad fotocatalítica de dichos materiales en condiciones cercanas a la realidad es por lo tanto necesario para asegurar su correcta aplicación.

En la bibliografía, tanto de patentes como de artículos científicos, se pueden encontrar

numerosos sistemas para evaluar la actividad fotocatalítica de materiales para purificar el aire en condiciones de laboratorio, alejadas de las condiciones reales de exposición de un material situado en el exterior. En lo que respecta al tratamiento de óxidos de nitrógeno, existen diferentes sistemas experimentales para evaluar la actividad de materiales fotoactivos tipo cemento, hormigón o telas en condiciones de laboratorio (Norma ISO 22197,

UNI 11247, JIS Tr Z 0018) , pero son escasos los sistemas que permiten evaluar la eficiencia de materiales en condiciones cercanas a las reales, a la intemperie, bajo cambios bruscos de temperatura, humedad y bajo irradiación solar. En el proyecto internacional PICADA (Photocatalytic Innovative Covering Applications for Depollution Assessment) , cuyo objetivo era el desarrollo y validación de recubrimientos capaces de reducir la contaminación atmosférica, se llevaron a cabo ensayos de laboratorio a pequeña y gran escala, en ambos casos empleando cámaras de reacción con condiciones de reacción controladas e irradiación artificial. Para la evaluación de los materiales en condiciones reales se construyó un emplazamiento piloto denominado Canyon Street, modelo que reproduce las condiciones medioambientales de dos calles situada entre dos bloques de una zona urbana genérica (18 m longitud y 2.5 altura y 5 m altura) . Las paredes de las calles son revestidas, una con un 5 material fotoactivo y la otra con un material convencional. La evaluación de los materiales bajo este modelo es costosa, complicada y fuera del alcance de la mayor parte de las empresas que pretenden evaluar la eficiencia fotocatalítica de materiales comerciales con valor añadido. Chen et al. (Journal of Cleaner Production 19 (2011) 1266-1272) pavimentaron un tramo de autopista, tras realizar experimentos en laboratorio con un reactor 10 de acero inoxidable. El grupo italiano Italcementi S.A., empresa pionera en la comercialización de cementos fotoactivos en Europa e involucrada en el proyecto PICADA, describe en diversos informes diferentes métodos empleados para la evaluación de la eficiencia de materiales fotoactivos, incluyendo el estudio con colorantes, experimentos con cámaras en condiciones de laboratorio y experimentos in-situ (Canyon Street, pavimentación 15 vial en Segarte-Milán, y pavimentación en Calusco-Bergamo) , donde es difícil evaluar con certeza si la reducción de la concentración de contaminantes se debe al efecto fotocatalítico.

En el estado de la técnica se pueden encontrar numerosos dispositivos para la purificación del aire en el interior de edificios que emplean generalmente radiación artificial con 20 catalizadores cerámicos, en configuración de panal de abeja (CN201423037) , sustratos tubulares recubiertos con el material fotoactivo (EP1896173) o placas dispuestas en ángulo (KR20030034590) . Estos sistemas se han utilizado para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles (COV´s, EP1896173) , eliminación de partículas, eliminación de olores, (JP2008173296A) , desinfección (CN2666431, CN2628914) , eliminación de óxidos de 25 nitrógeno (KR20010037128) , en aire y agua (WO2006134149) , incluyendo dispositivos específicos para uso en vehículos (CN2666431) . EP2282203 describe la utilización de un método para la determinación de la actividad fotocatalítica de materiales de construcción. La invención se basa en la medida de la fuerza electromotriz generada entre dos electrodos colocados en contacto con una zona en oscuridad y otra iluminada. Sin embargo, la medida de la corriente eléctrica generada no implica que se produzca efecto fotocatalítico, ya que no se tienen en cuenta efectos de recombinación de carga ni el papel que juega la naturaleza del contaminante en el proceso.

La mayor parte de los métodos y dispositivos de medida desarrollados evalúan la eficiencia fotocatalítica de materiales en condiciones de laboratorio, a humedad y temperatura controladas, mediante el uso de lámparas generalmente UV como fuente de excitación (CN201423037, CN2809481) , pudiendo incluir sistemas de generación de radiación UV mediante plasma (JP2008173296) con y sin generación de ozono (KR20030034590) , dispositivos LED (ES2289850, JP2007298328) o sistemas de fibra óptica (US2008308405) .

Respecto a dispositivos para la evaluación de materiales utilizando radiación solar a concentraciones de ppb (partes por billón) , CN101464029 describe un sistema tipo ventana de purificación fotocatalítico de aire interior que utiliza energía solar. Este sistema consiste en un cuerpo con forma de caja trapezoidal, con una ventana óptica inclinada que recibe la radiación solar. Una membrana reflectante situada en el interior asegura la iluminación del

material fotoactivo. La radiación solar únicamente incide en la ventana óptica por lo que este sistema no permite la evaluación de la actividad fotocatalítica de los materiales en condiciones solares reales a irradiancia variable, característica de los ciclos día-noche y de inclinación solar.

No existen sin embargo dispositivos diseñados específicamente para la evaluación de la actividad catalítica que sean económicos, de fácil instalación y mantenimiento, larga duración y que ofrezcan una evaluación fiable de los materiales a la intemperie en condiciones reales de radiación solar, humedad y temperatura.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Los problemas descritos anteriormente se resuelven gracias a un sistema de ensayo de eficiencia fotocatalítica de materiales que comprende: una primera cámara destinada a ser empleada como cámara de referencia y primer punto de muestreo, una segunda cámara adaptada para alojar el material fotoactivo y que constituye un segundo punto de muestreo, donde cada cámara está provista de un orificio de entrada y otro de salida para el gas de muestra, una bomba, dos electroválvulas y medios de conmutación de las electroválvulas. Opcionalmente, el sistema presenta un punto de muestreo exterior a las dos cámaras destinado a ser un tercer punto de muestreo provisto de una tercera electroválvula.

En una puesta en práctica, dentro de cada cámara y en el tercer punto hay al menos un sensor de humedad relativa, un sensor de irradiancia, un sensor de temperatura y un ventilador (éstos dentro de las cámaras) , situando los orificios de entrada y salida del gas a distintas alturas y en puntos opuestas de la cámara. El sistema puede comprender también un rotámetro para la medida de caudal. Las cámaras, en sus partes esenciales, están compuestas preferentemente entre el 50-100% de su superficie exterior de un material traslucido distinto del vidrio, por ejemplo un polímero orgánico, con una transmitancia a 300 nm de al menos el 80% y pueden ser idénticas

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

La Figura 1 representa un esquema del dispositivo de la invención.

La Figura 2 muestra una comparación de los datos de concentración de óxidos de nitrógeno (NO, NO2 y NOx) medidos en el punto exterior (3) y datos suministrados por la estación metereológica situada en Madrid (Barrio del Pilar) , perteneciente al Ayuntamiento de Madrid. La Figura 3 muestra los datos obtenidos con el modelo de utilidad que se presenta.

DESCRIPCIÓN...

1. Sistema de ensayo de eficiencia fotocatalítica de materiales que comprende al menos una primera cámara (1) destinada a ser empleada como cámara de referencia y primer

punto de muestreo y al menos una segunda cámara (2) adaptada para alojar el material fotoactivo y que constituye un segundo punto de muestreo, donde cada cámara está provista de un orificio de entrada y otro de salida para el gas de muestra, caracterizado porque el sistema comprende además una bomba (8) , electroválvulas en el primer y segundo punto de muestreo (EV1, EV2) y medios de conmutación de las electroválvulas.

1.

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende un punto exterior a las dos cámaras destinado a ser un tercer punto de muestreo (3) con una tercera electroválvula (EV3) .

3. Sistema según las reivindicaciones 1 o 2 caracterizado porque comprende además, en de cada punto de muestreo, al menos un sensor de humedad relativa (RH) , un sensor de irradiancia (UV) y un sensor de temperatura (T) .

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los 20 orificios de entrada y salida están en caras opuestas de las cámaras y a diferente altura.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque entre e.

5. 100% de la superficie exterior de las cámaras están compuesto de un material traslucido diferente al vidrio.

6. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado porque el material traslúcido es un polímero orgánico con una transmitancia a 300 nm de al menos el 80%.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque cada 30 cámara está provista de un ventilador (V1, V2) .

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende un sistema de adquisición de datos (5) y un procesador de datos.

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque está provisto de un rotámetro (7) .

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las cámaras son idénticas.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dispone de una pluralidad de cámaras para alojar material fotoactivo.

0, 10

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0, 02

0, 1027/jun 28/jun 29/jun 30/jun 01/jul 02/jul 03/jul 04/jul

FIG. 2

[NO ], ppmv

[NOx], ppmv

0, 10

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0, 0.

2. ju.

2. ju.

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3. jun 01-jul

FIG. 3a

0, 10

0, 08

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0, 04

0, 02

0, 0.

2. jun

28-ju.

2. ju.

3. jun 01-jul

[NOx], ppmv

27-ju.

2. ju.

2. ju.

3. jun 01-jul 02-jul 03-jul 04-jul

FIG. 3c