SISTEMA HIBRIDO MODULAR DE CAMARAS ESTATICAS CON ROTACION VIRTUAL PARA AHORRO ENERGETICO DE DESALACION POR OSMOSIS INVERSA MEJORADO.

Mejoras a la patente principal P200902004 por "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa" basadas principalmente en que las válvulas (7,

10) que regulan el paso de la salmuera son automáticas y se comandan con una señal eléctrica a unas solenoides (23-23') las cuales dejan paso a la salmuera (5) que sale de las membranas (13) a alta presión y se encarga de manejar a unos pistones (24-24') que reciben la presión y que la transforman en la fuerza de empuje para la maniobra. Los asientos de las válvulas están mecanizados en la tapa de la cámara (11). La tapa de las válvulas (7-l0) tiene una serie de pequeños orificios (18) por donde el agua atrapada escapará con cierta lentitud y harán de difusores de presión evitando el gran ruido que se origina en las cámaras causado por ese golpe de presión estática.

MEJORAS A LA PATENTE PRINCIPAL N° P 200902004 POR "SISTEMA HíBRIDO MODULAR DE CÁMARAS ESTÁTICAS CON ROTACiÓN VIRTUAL PARA AHORRO ENERGÉTICO EN DESALACIÓN POR ÓSMOSIS INVERSA"

Sector técnico de la invención La invención se encuadra en el sector técnico de las desaladoras con tecnología de ósmosis inversa.

Estado de la técnica Con fecha , se presentó la invención denominada "Sistema híbrido modular

de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por

ósmosis inversa", bajo el número de solicitud P 200902004 Y del mismo solicitante e inventor que la memoria de adición que aquí se presenta.

En dicha realización inventiva, se reivindica un sistema para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa que comprenden una instalación de ósmosis inversa con membrana donde se separa el agua de mar en agua desalada y en salmuera de rechazo a elevada presión, la cual se hace pasar por una o varias cámaras tubulares presurizables. El sistema comprende una serie de elementos unitarios cada uno de los cuales está formado por una cámara tubular convencional con dos válvulas antirretorno en uno de los extremos y una válvula de tres vías servopilotada de pistón o membrana por el otro extremo; dicha válvula es accionada por la presión de la salmuera de rechazo que procede directamente de las membranas. Los elementos unitarios se encuentran supervisados y controlados por un equipo electrónico que consigue, mediante el manejo de las válvulas, una secuencia que, sin necesidad de rotar físicamente las cámaras, hace que los flujos de agua se comporten exactamente igual que lo harían en un sistema convencional de cámaras rotatorias. Las ventajas de este sistema son innumerables, puesto que se eliminan las grandes válvulas externas y los mecanismos motorizados de apertura y cierre de estas en los sistemas de grandes cámaras estáticas, que existían en el estado de la técnica. Por otra parte, al ser simples elementos independientes, se trata de un diseño totalmente modular que permite adaptar el equipo al espacio del que se disponga. Además, no hay piezas sometidas a fricción ni a rotación y lo más complejo que se le puede atribuir es un simple programa electrónico con un autómata de escasa potencia. Por lo tanto también los materiales más comprometidos son los expuestos a la salinidad del rechazo de salmuera, característica que está más que superada en estos momentos, con los materiales existentes en la actualidad.

En cuanto al objeto de la presente adición consiste en introducir una serie de mejoras, perfeccionamientos técnicos y aclaraciones acerca del modo de funcionamiento del "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa", propio de la patente principal, más concretamente, detallar el tipo de cámaras tubulares a usar con todos los elementos que comprenden, detallando cómo serían las válvulas, el pistón, el tubo, así como su esquema de funcionamiento.

Descripción de la invención En esta patente de adición se muestran las mejoras conseguidas para las cámaras tubulares y los elementos que las componen, tanto en su diseño como en su funcionamiento. En cuanto al diseño, se mejoran las cámaras tubulares, también llamadas cámaras isobáricas o de presión, ya que se presentan formadas por un tubo de acero recubierto de plástico interiormente. En cada cámara o cilindro va alojado un pistón suelto o flotante, con un diseño muy especial sin rozamientos, que actúa como tabique de separación entre la salmuera y el agua a desalar, como el descrito en la patente P9701877 del mismo solicitante, donde también se describe un sistema de posicionamiento de dicho pistón con unos imanes que son detectados desde fuera del tubo por sensores del tipo red o efecto Hall. Debemos mencionar que los aceros austeníticos empleados en desalación y también los de estructura dúplex ferroaustenítico y superdúplex, son permeables a los campos magnéticos y pueden captar la señal. Este pistón funciona perfectamente estabilizado con la densidad del agua que queda equilibrado sin peso en el seno del fluido. En esta nueva realización se le colocan unos aros suaves a ese pistón de manera que rocen solo ellos, sin apenas presión, puesto que la presión diferencial la creará este propio segmento, dependiendo de lo apretado que esté. De esta forma el pistón se moverá con una precisión y suavidad absoluta, sin ningún esfuerzo, sin pérdida de energía y sin que se mezcle la salmuera con el agua de mar. Además este pistón, como se mueve sin diferencial de presión sino porque es arrastrado por la corriente de agua, lleva una válvula de especial diseño, en el centro, que funciona de forma bidireccional, de manera que si llega al final de su recorrido ya sea en uno u otro sentido y actúa la presión por encima de un valor prefijado, la válvula se abre, como medida de seguridad, dejando pasar el agua. En cuanto a las válvulas, es conveniente recordar que en las cámaras isobáricas el

agua circula en los dos sentidos con el pistón intermedio que se describía anteriormente. Las válvulas antirretorno pasivas que se abren y cierran con el flujo de agua que vence a un muelle, corresponden a las de agua que viene del mar y son dos, una para la baja presión y otra para la alta presión, estando ambas en el mismo lado del tubo o cámara isobárica. Las otras dos válvulas, las que corresponden al paso de salmuera, son comandadas y automáticas y están en el mismo lado de la cámara. Una de las dos válvulas, la que se encuentra en el lado de baja presión se abre para expulsar la salmuera fuera de las cámaras; la otra válvula, la que se encuentra en el lado de alta presión, da paso a la salmuera de alta presión que viene de las membranas a las cámaras y que se encarga de empujar al agua de mar mediante el pistón separador, la cual abre la válvula de alta del lado opuesto que va a las membranas. En cuanto a las válvulas que abren y cierran el paso del fluido a las cámaras, otro de los avances que supone esta invención es que estarán colocadas directamente en la tapa de las cámaras que se presurizan, dispuestas de la misma forma y manera que lo están en los motores de combustión interna, como los de los automóviles. Por geometría, para el buen paso del fluido, podrán ser de dos o de cuatro válvulas en cabeza. Los asientos de las válvulas están mecanizados en la tapa de la cámara o añadidos a esta culata. Es importante reseñar que el tipo de válvulas a emplear son de plato de asiento cónico

o plano y con vástago de guía. En el estado de la técnica, todas las cámaras isobáricas tienen las válvulas instaladas en el exterior de las cámaras y conectadas a estas por medio de tubos que quedan fuera de las cámaras. Esto referido a las válvulas antirretorno, porque las que son comandadas, siempre son del tipo de correderas con lumbreras, rotatorias o de bola, pero nunca del tipo todo o nada como las que se emplean en motores de combustión interna, como es el caso de la invención reivindicada. Al incluir la invención reivindicada las válvulas en las tapas de las cámaras o culata, sólo quedan en el exterior los tubos consiguiéndose dos objetivos esenciales: el primero es el ahorro en materiales y mano de obra de tubos y sistemas de bridas de conexión, lo que se traduce en una importante disminución de costes y el segundo, mucho mas importante, es que como las cámaras cambian de presión según se estén llenando con agua de mar a presión atmosférica o estén desplazando a esta a las membranas empujada por la alta presión de la salmuera de rechazo, las tuberías que salen se ven sometidas también a estas fluctuaciones junto con sus válvulas, bridas de conexión, juntas de estanqueidad y la tornillería correspondiente, lo que aumenta considerablemente el riesgo de averías. En el caso de la invención presentada no existe nada de esto lo que aumenta considerablemente la vida útil y sin averías ni goteos del equipo. Esta presión constante en los cuatro tubos de conexión de las cámaras, hace posible poder usar las uniones comerciales (tipo junta vitaulic) consistentes en una abrazadera hecha en dos piezas que se unen con dos tornillos que comprime las dos mitades contra un anillo de un elastómero y que reúnen las ventajas de la rapidez de la instalación, integridad del diseño, confiabilidad del funcionamiento pero que no puede funcionar con variaciones bruscas de presión. Hasta ahora, la presión constante en los cuatro tubos de conexión ha sido exclusivo de las cámaras rotatorias, pero no pensable en las estáticas. Las válvulas, dentro de ser del tipo plato con vástago, tienen una particularidad en su diseño que consiste en que, a parte...

1. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa" que cuenta con dos válvulas (8, 9) que regulan la entrada y salida de agua de mar a la cámara (1) y otras dos válvulas (7, 10) que regulan la entrada y salida de la salmuera a la cámara (1) , una (10) para expulsar la salmuera a baja presión (5') y otra (7) para dejar pasar la salmuera de alta presión (5) que viene de las membranas (13) a la cámara (1) , caracterizada porque las válvulas (7, 10) que regulan el paso de la salmuera son servopilotadas y están en el mismo lado de la cámara (1) y unas válvulas solenoides o piezoeléctricas (23-23') que se activan por la señal de un autómata, dejan paso a la salmuera o a agua a alta presión, la cual se introduce en el espacio trasero (22, 22') de unos pistones (24, 24') los cuales, al recibir dicha presión, empujan a las válvulas (7, 10) , abriéndolas.

2. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa" según reivindicación 1 caracterizado porque, los asientos de las válvulas están mecanizados en la tapa (11) de la cámara siendo el tipo de válvulas a emplear de plato de asiento cónico o plano y con vástago de guía (21) y hay 2 ó 4 válvulas en cada tapa (11) .

3. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa" según reivindicación 2 caracterizado porque las válvulas (7-10) tienen una particularidad en su diseño pues dejan una pequeña cámara de agua atrapada (12) entre la tapa (11) y el cuerpo de la válvula que consigue amortiguar el golpe del cierre.

4. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis inversa" según reivindicación 3 caracterizado porque la tapa (11) de las válvulas tiene una serie de pequeños orificios (18) por donde el agua atrapada escapará con cierta lentitud para que el cierre sea menos brusco y que durante la apertura funcionarán como difusores para que se equilibren las presiones de forma paulatina.

5. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras

estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis

inversa" según reivindicación 1 caracterizado porque lleva cada cámara o

cilindro (1) alojado un pistón separador (3) suelto o flotante, que actúa como

tabique de separación entre la salmuera (5, 5') Y el agua a desalar (6, 6') Y a ese

5 pistón (3) se le introduce al menos un anillo (4) de polímero antifricción y una

válvula (19) la cual, por encima de un valor de presión de seguridad prefijado, se

abre.

6. Mejoras a la patente principal P200902004 "Sistema híbrido modular de cámaras

estáticas con rotación virtual para ahorro energético en desalación por ósmosis

10 inversa" según reivindicación 1 caracterizado porque al no existir una rotación

física de las cámaras (1) se puede adelantar o retrasar de forma electrónica, en

grados, minutos o segundos de grados, las entradas y salidas de cada cámara

(1) para proporcionar agua a la membrana (13) y que la presión de alimentación

sea lo mas estable posible.

15

5'

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Figura 1

Figura 2A

Figura 28

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3A

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3B

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Figura 3

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Figura 4 Figura 5