Sistema modular de purificación de agua de peso ligero con opciones de alimentación de bomba reconfigurables.

Un sistema de purificación de agua, que comprende:

una pluralidad de módulos (22,

24, 44, 26, 52) conectables mediante conductos de flujo de agua, transportando los módulos por lo menos un elemento de filtración de agua (35), y por lo menos una bomba de agua (30) acoplada mediante los conductos al elemento de filtración de agua;

un motor eléctrico (25);

en el que los módulos incluyen un módulo de filtración;

caracterizado porque los módulos incluyen por lo menos dos módulos de accionamiento de la bomba (22, 24), en el que los por lo menos dos módulos de accionamiento de la bomba incluyen un módulo (24) que transporta el motor eléctrico (25) y otro módulo (22) que transporta un motor de combustión interna (23);

en el que la bomba de agua (30) se configura para su acoplamiento y desacoplamiento mecánico de modo intercambiable selectivo a uno del motor eléctrico (25) y el motor de combustión interna (23) acoplando la bomba de agua con uno de dicho módulo de accionamiento de la bomba (24) que transporta el motor eléctrico y dicho módulo de accionamiento de la bomba (22) que transporta el motor de combustión interna;

en el que, en cada uno de los módulos de accionamiento de la bomba (22, 24) el motor (25) o motor de combustión interna (23) presenta un acoplamiento del árbol separable para la bomba de agua (30) y la construcción del módulo comprende una disposición de anclaje mediante la cual los módulos de accionamiento de la bomba que transportan dicho motor (25) y dicho motor de combustión interna (23) se acoplan alternativamente con, y alimentan mecánicamente, la bomba (30).

Sistema modular de purificación de agua de peso ligero con opciones de alimentación de bomba reconfigurables Antecedentes

Esta descripción se refiere a sistemas de purificación de agua de despliegue sobre el terreno, especialmente para uso militar, asistencia en catástrofes y otras situaciones que requieren que un conjunto de elementos escalado para la aplicación concreta se transporte, monte y opere fácilmente para producir agua potable purificada a partir de fuentes no potables. Se da a conocer una configuración para tales sistemas en la que una bomba de agua que se puede montar y desmontar se acciona alternativamente utilizando un motor primario seleccionado de entre dos o más alternativas, tales como un motor diésel o un motor eléctrico, motores primarios que se transportan sobre elementos diferentes respectivos del sistema modular. Esta configuración es beneficiosa para un sistema en el que la bomba desmontable es una bomba de alta presión de desplazamiento positivo muy pesada que acciona una unidad de filtración por osmosis inversa.

Como se da a conocer, por ejemplo, en las patentes estadounidenses US 21/25337, 5.972.216 y 5.788.858, es conocido desplegar un sistema modular de purificación de agua que tiene elementos de bomba, elementos de filtro, tanques de almacenamiento y similares. Los elementos modulares pueden montarse total o parcialmente en camiones o remolques, o pueden ser unidades Individuales que se transportan como carga hasta un emplazamiento en donde se necesitan para producir agua potable. El agua potable se puede obtener purificando agua de cualquiera de diversas fuentes, tales como agua de un curso natural de agua tal como un arroyo o un río. El agua del mar es una fuente a partir de la cual se puede desallnlzar agua mediante técnicas de filtración adecuadas. El agua se puede extraer y purificar asimismo de fuentes que podrían haber sido consideradas aceptables pero que están contaminadas o pueden estar contaminadas, tales como tanques de avenida o piscinas. El agua se puede filtrar asimismo debido a que se origina en una fuente que puede estar expuesta a la introducción de materiales extraños tales como patógenos por un atacante.

El tratamiento de agua en tales situaciones comprende una pluralidad de etapas de filtración. Material sólido tal como limos atrapados y algas se separan por filtración, decantado, movimiento centrífugo, etc. Las fracciones químicas que puedan estar disueltas o atrapadas se absorben, por ejemplo mediante una reacción química que produce un precipitado que se separa, o mediante la exposición a una superficie reactiva en la cual se inmoviliza la fracción química. El agua puede ser sometida a materiales que liberan iones, tales como cobre, plata y otros materiales biocidas. El agua puede ser forzada a pasar a través de una etapa de filtración por osmosis inversa para retirar iones, microbios y partículas hasta un tamaño muy pequeño. El producto final se clora y se puede suministrar o almacenar, por ejemplo en tanques o en vejigas infiables de los que se dispensa el agua purificada y clorada. Ventajosamente, estas distintas etapas de filtración y tratamiento se realizan mediante el bombeo de agua obtenida partir de una fuente, a través de sucesivas etapas de tratamiento que se realizan en módulos de filtración por bombeo, tratamiento y almacenamiento modulares.

Los módulos pueden ser etapas de procesamiento en un sistema de tratamiento de agua autocontenido, pero se proporciona un sistema más versátil y más fácil de mantener mediante un sistema en el que las etapas están separadas sustanclalmente en partes modulares distintas que se pueden utilizar o no según sea necesario, y acopladas en diferentes configuraciones para distintos propósitos. Por ejemplo, para satisfacer requerimientos de capacidad, puede ser necesario proporcionar conductos, bombas y medios de filtración que definen trayectorias de flujo paralelas para multiplicar la capacidad de flujo respecto a la que estaría disponible con una única trayectoria de flujo. Diferentes configuraciones y etapas de filtración pueden ser adecuadas para distintas necesidades. Por ejemplo, el tratamiento de agua corriente fangosa puede requerir la separación de partículas más que otras etapas. El tratamiento de agua del mar limpia puede requerir la desalinización más que la separación de partículas. Es útil proporcionar módulos con conexiones que permitan diferentes despliegues y configuraciones.

Los medios de filtración se pueden disponer en cartuchos de filtro que son útiles para un cierto volumen de flujo nominal que es una función de las características del agua de partida que se va a tratar, tras lo cual los cartuchos necesitan ser sustituidos. Para adaptarse a distintas configuraciones de flujo y permitir que los elementos en las respectivas etapas de funcionamiento se conecten y desconecten, se dispongan en trayectorias de flujo alternativas y en general se configuren para la necesidad del momento, las patentes estadounidenses 5.972.216 y 5.738.858 anteriormente citadas proporcionan disposiciones modulares en las que los elementos operativos tales como bombas, separadores, tanques y filtros se conectan en el emplazamiento de acuerdo con requerimientos operaclonales alternativos.

Los sistemas de filtración que emplean elementos de purificación de agua por osmosis inversa, por ejemplo para desallnlzar, tienen requerimientos de presión de bombeo que son generalmente superiores de lo que se requeriría simplemente para mover agua desde una fuente de agua de partida a través de un separador y al interior de un tanque. La recogida Inicial de agua de partida, la filtración de sólidos y el paso del agua a través de medios de filtración se realizan a una presión de agua relativamente baja. Una bomba que mueve el agua a través de una etapa de filtro de osmosis Inversa necesita aplicar un diferencial de presión a través de la membrana de osmosis

inversa que sea suficiente para superar la tendencia del agua a difundirse a través de la membrana hacia el lado con mayor densidad de iones. Para desalinizar, el diferencial de presión permite que el agua pura se difunda hacia el lado de baja presión, dejando atrás una salmuera de mayor salinidad en el lado de mayor presión, que será expulsada. Asumiendo que se obtiene un caudal dado proporcionando un área superficial de membrana predeterminada, el caudal se puede aumentar añadiendo etapas de filtro de osmosis inversa en paralelo.

Las diversas configuraciones alternativas son tales que son ventajosos acoplamientos de conexión rápida. Es necesario que estén disponibles múltiples módulos de bombeo que funcionan respectivamente a alta o baja presión. Se necesita organizar conductos y accesorios de alta y baja presión. Colectores adecuados y diversas válvulas son útiles para conmutar y derivar trayectorias de flujo cuando se necesite.

Fuentes de agua potable desplegables sobre el terreno son más eficientes que transportar agua purificada hasta un emplazamiento en el que se necesita siempre que la necesidad de agua supere un corto periodo de tiempo. Las unidades de purificación de agua sobre el terreno son útiles para el despliegue de una fuerza militar, la ayuda en catástrofes y otras situaciones en las que surge una necesidad temporal y las fuentes municipales no están disponibles. Las instalaciones de tratamiento de aguas se pueden trasportar en camiones o remolques y utilizadas para rellenar tanques transportados en camiones o remolques, pero en la medida en que las instalaciones se necesiten en cierto emplazamiento, la movilidad no es un requerimiento. El despliegue sobre el terreno se puede proporcionar utilizando elementos modulares empaquetados para su transporte hasta un emplazamiento y descargados en el mismo. Los elementos modulares se dimensionan para unas especificaciones de peso que permitan la manipulación de los elementos por unos pocos soldados u otros trabajadores. Por ejemplo, si un conjunto montado de módulos de tratamiento de agua se deposita cerca de una fuente de agua de partida, y ninguno de los módulos pesa más de unos 1 kg (unas 2 libras), dos soldados trabajando conjuntamente pueden configurar una planta de tratamiento de agua en el mismo día, que producirá agua potable suficiente para dar servicio a un batallón de soldados.

Un sistema de tratamiento de agua dividido en elementos relativamente pequeños tiene el beneficio potencial de que cada elemento individual se puede fabricar de peso ligero y es más fácil de manejar o requiere de menos personas que un elemento más pesado. Si hay numerosos módulos que se pueden mezclar y emparejar y acoplar de distintas maneras, el sistema de tratamiento de agua puede ser más versátil, pero configurar y conectar las partes modulares es complejo.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de purificación de agua, que comprende:

una pluralidad de módulos (22, 24, 44, 26, 52) conectables mediante conductos de flujo de agua, transportando los módulos por lo menos un elemento de filtración de agua (35), y por lo menos una bomba de agua (3) acoplada mediante los conductos al elemento de filtración de agua;

un motor eléctrico (25);

en el que los módulos incluyen un módulo de filtración;

caracterizado porque los módulos incluyen por lo menos dos módulos de accionamiento de la bomba (22, 24), en el que los por lo menos dos módulos de accionamiento de la bomba incluyen un módulo (24) que transporta el motor eléctrico (25) y otro módulo (22) que transporta un motor de combustión interna (23);

en el que la bomba de agua (3) se configura para su acoplamiento y desacoplamiento mecánico de modo intercambiable selectivo a uno del motor eléctrico (25) y el motor de combustión interna (23) acoplando la bomba de agua con uno de dicho módulo de accionamiento de la bomba (24) que transporta el motor eléctrico y dicho módulo de accionamiento de la bomba (22) que transporta el motor de combustión interna;

en el que, en cada uno de los módulos de accionamiento de la bomba (22, 24) el motor (25) o motor de combustión interna (23) presenta un acoplamiento del árbol separable para la bomba de agua (3) y la construcción del módulo comprende una disposición de anclaje mediante la cual los módulos de accionamiento de la bomba que transportan dicho motor (25) y dicho motor de combustión Interna (23) se acoplan alternativamente con, y alimentan mecánicamente, la bomba (3).

2. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 1, en el que cada uno de los por lo menos dos módulos de accionamiento de la bomba Incluyendo el módulo (24) que transporta el motor eléctrico (25) y el módulo (22) que transporta el motor de combustión Interna (23) comprenden un montaje permanente para uno respectivo de dicho motor y motor de combustión interna y un montaje separable (13, 15, 16) para la bomba (3), por lo que la bomba es accionada alternativa e intercambiablemente por uno del motor (25) y el motor de combustión interna (23) mediante la Instalación de la bomba (3) en el montaje separable del módulo (24, 22) que transporta uno respectivo de dicho motor y motor de combustión interna.

3. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 2, en el que el elemento de filtración comprende una membrana de filtro de osmosis inversa (35) y la bomba comprende una bomba de alta presión (3) que desarrolla una presión de funcionamiento para mantener un flujo a través de la membrana.

4. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 2, en el que dicho uno del motor (25) y el motor de combustión interna (23) como tal fijado por el montaje permanente comprende un árbol de accionamiento giratorio y en el que la bomba (3) comprende un árbol de la bomba accionado giratoriamente que se puede acoplar a lo largo de un tren de accionamiento al árbol de accionamiento.

5. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende además una unidad reductora en el tren de accionamiento entre el árbol de accionamiento y el árbol de la bomba.

6. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende además un acoplamiento (85) a lo largo del tren de accionamiento entre el árbol de accionamiento y el árbol de la bomba, acoplamiento que se puede fijar para rotación con uno del árbol de accionamiento y el árbol de la bomba, y en el que el acoplamiento (85) se acopla y se desacopla por desplazamiento manual a lo largo de un eje longitudinal.

7. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 6, que comprende además un montaje de base para

montar de modo retirable e intercambiable la bomba (3) a un módulo seleccionado de dichos módulos de

accionamiento de la bomba (24, 22) que transportan el motor (25) y el motor de combustión interna (23), respectivamente, en el que el montaje de base comprende una gula de deslizamiento (13) fijada a uno del módulo seleccionado y un alojamiento (31) de la bomba, y un receptáculo de gula (16) fijado al otro de los módulos seleccionados (24, 22) y al alojamiento de la bomba, en el que el receptáculo de guía recibe la gula de deslizamiento (13).

8. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 7, que comprende además por lo menos una fijación

operable mecánicamente para fijar la guía de deslizamiento (13) al montaje de base en una posición en la que el

acoplamiento (85) está acoplado.

9. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 2, en el que la bomba (3) comprende un alojamiento de la bomba (31) y un eje giratorio de la bomba, y comprende además un conjunto de bomba (75) que incluye el

alojamiento de la bomba, comprendiendo el conjunto de bomba un montaje de base para montar de modo retlrable e intercambiable la bomba a cualquiera de dichos módulos de accionamiento de la bomba (24, 22) que transportan el motor (25) y el motor de combustión Interna (23), respectivamente, en el que el montaje de base comprende una guía de deslizamiento (13) fijado a uno del módulo y el conjunto de bomba (75), y un receptáculo de guía (16) fijado al otro del módulo (24, 22) y el conjunto de bomba, en el que el receptáculo de guía recibe la guía de deslizamiento (13).

1. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 9, en el que el conjunto de bomba (75) comprende por lo menos una placa terminal de la bomba (82) fijada al alojamiento (31) de la bomba (3), y por lo menos una barra alargada (83) que se extiende desde la placa terminal de la bomba en un lado de la bomba opuesto al montaje de base y a una distancia de la placa de base (17), formando un asa para manipular el conjunto de bomba (75) como una unidad.

11. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 9, en el que el conjunto de bomba (75) comprende dos placas terminales de la bomba (82) fijadas en lados opuestos al alojamiento (31) de la bomba (3), y por lo menos una barra alargada (83) que se extiende entre las placas terminales de la bomba en un lado de la bomba opuesto al montaje de base y a una distancia de la placa de base (17), formando un asa para manipular el conjunto de bomba (75) como una unidad.

12. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que el árbol de la bomba se extiende a través de una de las placas terminales (82) y transporta un acoplamiento giratorio (85) que se empareja con el árbol de accionamiento de uno respectivo del motor (25) y el motor de combustión interna (23).

13. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 12, que comprende por lo menos un accesorio montado en una de las placas terminales (82) que se opone al acoplamiento giratorio (85), para acoplar un conducto de agua a la bomba (3).

14. El sistema de purificación de agua de la reivindicación 1, en el que los módulos comprenden bastidores rectilíneos, transportando cada uno de los bastidores elementos funcionales de purificación de agua y por lo menos dos de los bastidores transportando respectivamente dicho por lo menos un elemento de filtración de agua (35) y dicha por lo menos una bomba de agua (3), en el que los bastidores se dimensionan relativamente para apilarse unos encima de otros y apoyándose unos en otros de tal modo que un conjunto de bastidores que forma un sistema operable para purificación de agua ocupa completamente un volumen rectilíneo para uno de envío y almacenamiento.