UN APARATO PARA LA FILTRACIÓN Y DESINFECCIÓN DE AGUA DE MAR/AGUA DE LASTRE DE BARCOS Y MÉTODO DEL MISMO.

Un aparato para la filtración y desinfección de agua de mar / agua de lastre de barcos y método del mismo. [0001] La presente invención se refiere a un aparato para la filtración y desinfección del agua de mar/agua de lastre de barcos y un método de lo mismo. La presente invención particularmente se refiere a un aparato y método para la filtración y desinfección simultanea del agua de lastre de barcos, como el agua de mar, en base a la centrifugación y la cavitación hidrodinámica creada usando diodos vórtice. Este aparato y método de la presente invención para el tratamiento del agua de mar tiene una particular utilidad en un barco para tratar el agua de lastre del barco que está siendo transportada de una región a otra. El aparato y método de la presente invención puede encontrar otros usos, como hacer agua potable de agua contaminada. [0002] Este aparato y método de la presente invención para el tratamiento del agua de mar tiene una particular utilidad en un barco para tratar el agua de lastre del barco que está siendo transportada de una región a otra. El aparato y método de la presente invención puede encontrar otros usos, como hacer agua potable de agua contaminada. [0003] Cuando un barco deja un puerto vacio, o parcialmente cargado, toma agua de mar en tanques de lastre para mantener la estabilidad y ajustar la flotabilidad. En prácticamente cada caso, esta agua de lastre contendrá organismos vivientes. Cuando el barco llega a su destino y se prepara para cargar su cargamento, descarga esta agua de lastre, introduciendo así especies potencialmente invasivas al medioambiente acuático del puerto de destino. Aproximadamente 70.000 buques de carga transportan billones de toneladas de agua de lastre alrededor del mundo anualmente. Esto introduce cientos de especies invasivas marinas en medioambientes no nativos. Esta forma de contaminación medioambiental da lugar a desequilibrio ecológico y causa daños indeterminados, estimados en billones de dólares. [0004] Para enfocar este problema, muchos países han aprobado regulaciones que rigen el tratamiento y la gestión del agua de lastre. La Organización Marítima Internacional (OMI) ha adoptado un tratado para el control y la gestión del agua de lastre de barcos y de los sedimentos. El tratado de la OMI ha establecido directrices, pendientes de ratificación, para la calidad del agua de lastre que puede ser descargada en cualquier localización. Una variedad de opciones está bajo consideración para el tratamiento/desinfección del agua de lastre en los buques marítimos. La presente invención usa específicamente, simultáneamente, la centrifugación y la cavitación hidrodinámica para el tratamiento del agua de lastre. [0005] La cavitación es un fenómeno de formación, crecimiento y colapso de micro burbujas dentro de un líquido. En la cavitación hidrodinámica, la variación de presión en el líquido fluyente causa cavitación. Si la presión cae por debajo de un valor crítico, habitualmente por debajo de la presión de vapor del medio a temperatura operativa, entonces se forman pequeñas burbujas o cavidades de vapor en el fluido. La condición a la que pueden ser producidas estas burbujas finas es denominada inicio de cavitación. Un aumento en la velocidad resultará en una caída adicional de la presión y en un aumento en la intensidad de la cavitación. Generalmente la recuperación de la presión tiene lugar corriente abajo donde estas cavidades colapsan generando un pulso de presión de alta magnitud. Si el contenido de gas dentro de la cavidad es lo suficientemente pequeño, el impulso de la presión puede ser muy alto, del orden de varios cientos de bares, lo que es suficiente para romper las células microbianas causando su destrucción. El colapso asimétrico de cavidades también resulta en chorros de líquido de muy alta velocidad. La velocidad de corte alrededor de los mencionados chorros es adecuada para matar microorganismos. La presente invención aprovecha el fenómeno de la cavitación hidrodinámica usando un nuevo aparato y un método para tratar el agua de lastre. Este nuevo aparato permite la filtración y la desinfección en un solo equipo. Tal tratamiento limita los efectos medioambientalmente peligrosos que pueden resultar de las prácticas actuales. [0006] El uso de aparatos y métodos de tratamiento de agua es conocido en el estado de la técnica. Por ejemplo, la Patente US 6.840.983 de McNulty describe un sistema y método de tratamiento de agua usando un inyector venturi para la retirada del oxígeno disuelto del agua. Sin embargo, el enfoque está más en la retirada del oxígeno para la inhibición de la corrosión y menos en la retirada de microorganismos. El sistema divulgado no es efectivo par amatar los microorganismos en el agua de lastre al nivel deseado. [0007] Se puede hacer referencia a la patente US Nº 6.835.307 y la patente Australiana Nº 6497400, que describen el tratamiento térmico para el agua de lastre. El tratamiento no usa la cavitación o productos químicos para tratar el agua de lastre. El sistema no es efectivo para matar los microorganismos en el agua de lastre al nivel deseado. Se puede hacer otra referencia a la patente US Nº 6.773.607, en donde se describen sistemas y métodos para aniquilar especies marinas no indígenas y bacterias patogénicas en el agua de lastre de barcos. Estos métodos confían en la adición de un agente exterminador que necesita ser almacenado a bordo. Sin embargo, las técnicas de desinfección químicas sufren de desventajas como la formación de subproductos posiblemente cancerígenos. [0008] Se puede hacer referencia a una patente US similar Nº 6.773.611, en la que se divulgan los aparatos y métodos de un sistema de tratamiento de agua de lastre que incluye un sistema de control y un sistema de tanque de lastre. Este método está también basado en añadir biocidas para tratar el agua de lastre y por lo tanto requiere la 2   producción y almacenamiento de productos químicos peligrosos a bordo además de generar subproductos no deseables. [0009] Un tratamiento de agua de lastre basado en la cavitación ultrasónica se divulga en la patente US 6.770.248. El tratamiento requiere anillos piezoeléctricos sumergidos en un medio de transmisión presurizado. Además de estos requisitos, la penetración de la cavitación ultrasónica es pequeña y su rendimiento se deteriora con el aumento progresivo. El método falla en usar la cavitación hidrodinámica más eficaz. [0010] Se puede hacer también referencia a la patente US 6.761.123, que revela un método para matar especies acuáticas molestas (ANS) en el agua de lastre de los barcos permeando al equilibrio una mezcla gaseosa. El método consume tiempo y requiere un vacio durante un largo periodo (pocos días). Esto limita severamente su utilidad para tratar el agua de lastre en los barcos. [0011] Se puede hacer referencia adicional a las patentes US Nº 6.516.738, 6125778, 20020066399 A1 y 20030015481 A1 y a la patente PCT Nº WO0210076, que describen métodos para el tratamiento de agua de lastre usando Ozono. Los sistemas requieren la generación y almacenamiento de Ozono a bordo. Los sistemas no usan cavitación. Los métodos no permiten el tratamiento del agua de lastre sin la ocurrencia de reacciones químicas. [0012] En las patentes US Nº: 6.500.345, 2003029811 y 20050016933; patentes PCT Nº: WO2004002895 A2, WO02072478 A2 y WO0244089 A2, se describen aparatos y métodos para tratar agua de lastre usando UV o biocidas químico o agentes exterminadores. La eficiencia del sistema basado en UV se degrada con la escala de operación. El uso de biocidas químicos no es deseable debido a los peligros en el almacenamiento y la formación de subproductos. El método no permite el tratamiento del agua de lastre sin la ocurrencia de reacciones químicas. [0013] La Patente Europea EP1517860 y la patente US 2004055966 describen métodos que implican la filtración del agua a través de un filtro de membrana seguida por radiación UV, que tiene ciertas limitaciones en conseguir la eficiencia requerida al eliminar organismos así como en la tasa de filtración. [0014] En las patentes US Nº: 6.284.793, 2004129645, 2004099608 y 2005016933 A1 y la patente PCT Nº WO2005061388, se describen métodos que están basados en el tratamiento químico. En este método, los organismos son destruidos por la adición de ácido carboxílico, peróxido de hidrógeno, gases de ionización, dióxido de cloro y cianuro. El método confía en varios productos químicos tóxicos y peligrosos. El método no permite el tratamiento del agua de lastre sin la ocurrencia de reacciones químicas. [0015] Se puede hacer referencia a la patente US 6.171.508, que describe un método y aparato para tratar agua de lastre de barco en base a oxigenaciones y desoxigenaciones. Los pasos de oxigenación y desoxigenación están basados... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para la filtración y desinfección de agua de mar / agua de lastre de barcos, que comprende un medio de toma de agua (17 & 18) que consiste de una fuente de toma de agua de lastre (17) y medio de bombeo (18) conectados en serie a través de un manómetro (3) y válvula(s) de retención a un puerto de entrada de una cámara de cavitación de la forma de diodo vórtice (5), caracterizado porque la mencionada cámara de cavitación del diodo vórtice (5) está provista en la periferia con un único o múltiples agujeros de purga de diámetro(s) estando en el intervalo de 0,01 a 0,25 veces la profundidad de la cámara, la salida de la mencionada cámara de cavitación del diodo vórtice (5) pasando a través de un punto de control de calidad (6) y válvula(s) de retención (7) a un tanque de lastre (8), la salida del mencionado tanque de lastre (8) estando conectada a una bomba de descarga (9) a través de la(s) válvula(s) de retención a una salida de descarga y la salida de los agujeros de purga de la mencionada cámara de cavitación del diodo vórtice (5) estando conectada a la mencionada fuente de toma (17). 2. Un aparato de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la fuente de toma de agua de lastre (17) es agua de mar y el medio de bombeo (18) comprende una bomba de lastre. 3. Un aparato de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en el que el diámetro de cada agujero de purga está en el intervalo de 0,04 a 0,25 veces la profundidad de la cámara. 4. Un aparato de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que además comprende un intercambiador de calor (4) localizado antes de la cámara de cavitación. 5. Un aparato de acuerdo a la reivindicación 4, en donde el intercambiador de calor (4) está conectado a una fuente de energía que es una fuente estándar o un método conocido en la técnica, o vapor o gases de escape del motor del motor del barco. 6. Un aparato de acuerdo a las reivindicaciones 1-5, en donde la proporción del diámetro de la cámara de cavitación del diodo vórtice a la profundidad de la cámara está en el intervalo de 2 a 13 y la mencionada cámara está provista con un puerto de entrada tangencial que tiene una conicidad con un ángulo que varía de 2 a 10 grados y un puerto de salida axial que tiene una conicidad con un ángulo que varía de 1 a 7 grados y el puerto de salida se expande a una parte recta con una tasa de expansión en el intervalo de 2 a 30. 7. Un aparato de acuerdo a las reivindicaciones 1-6, en donde el número de agujeros de purga está en el intervalo de 1 a 60, los agujeros son o circulares o no circulares con o sin bordes afilados y cada agujero tiene un diámetro en el intervalo de 500 micrómetros a unos pocos milímetros. 8. Un aparato de acuerdo a las reivindicaciones 1-7, que comprende un agujero de purga en forma de ranura que se extiende alrededor de la periferia completa de la cámara del diodo. 9. Un aparato de acuerdo a las reivindicaciones 1-7, en donde para permitir la re-circulación del agua tratada o una parte de la misma si se requiere por el punto de control de calidad (6), la salida de descarga de la mencionada bomba de descarga (9) está conectada a través de un manómetro (10) y válvula(s) de retención, y opcionalmente a través de un intercambiador de calor (11), a un puerto de entrada de una cámara de cavitación (12) que tiene un único o múltiples agujeros de purga y de vuelta al mencionado tanque de lastre (8) a través de un punto de control de calidad (13) y válvulas de retención (14, 7). 10. Un método para la filtración y desinfección de agua de mar / agua de lastre de barcos usando el aparato que se ha reivindicado en la presente anteriormente, que comprende someter al agua de lastre a ser tratada a cavitación hidrodinámica bombeando la toma de agua de agua de mar, opcionalmente precalentada a una temperatura en el intervalo de 10 a 70º C, en un puerto de entrada de una cámara de cavitación que tiene un único o múltiples agujeros de purga, a un caudal de agua a través de la mencionada cámara de cavitación tal que las velocidades del líquido en el puerto de entrada tangencial de la cámara están en el intervalo de 1 a 15 m/s y la presión del agua está en el intervalos de 0,5 a 150 kg/cm 2 ; el agua de lastre tratada siendo pasada a través de un punto de control de calidad a un tanque de lastre, re-circular el agua tratada o una parte de la misma si se requiere por el control de calidad, para cavitación hidrodinámica adicional. 17   18   19     21   22   23   24