BR112019010923B1 - Elemento de separação por fluxo tangencial integrando canais flexuosos - Google Patents

Abstract

O objeto da invenção refere-se a um elemento de separação por fluxo tangencial comportando um suporte poroso rígido monobloco (2) no interior do volume do qual pelo menos um canal (41) para a circulação do meio fluido a tratar apresenta um volume flexuoso de circulação (V1) definido pelo deslocamento em torno de um eixo de referência ao longo de uma trajetória curvilínea, de uma seção geratriz e em que este eixo de referência não atravessa a referida seção geratriz e se encontra contido no volume do suporte poroso.

Description

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio técnico dos elementos de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retido, geralmente chamados membranas de filtração.

[0002] Mais precisamente, a invenção refere-se a novas geometrias de canais destes elementos de separação permitindo aumentar o fluxo do filtrado e/ou reduzir o consumo de energia das instalações empregando estes elementos de separação.

[0003] A invenção refere-se também a um processo de fabricação por método aditivo de tais elementos de separação por fluxo tangencial.

[0004] Os processos de separação utilizando membranas são utilizados em numerosos setores, notadamente no ambiente para a produção de água potável e o tratamento de efluentes industriais, na indústria química, petroquímica, farmacêutica, agroalimentar e no domínio da biotecnologia.

[0005] Uma membrana constitui uma barreira seletiva que permite, sob a ação de uma força de transferência, a passagem ou a parada de certos componentes do meio fluido a tratar. A passagem ou a parada dos componentes resulta de seu tamanho em relação ao tamanho poros de membrana que se comporta, então, como um filtro. Em função do tamanho dos poros, estas técnicas são nomeadas microfiltração, ultrafiltração ou nanofiltração.

[0006] Existem membranas de estruturas e texturas diferentes. As membranas, em geral, são constituídas de um suporte poroso que assegura a resistência mecânica da membrana e que, definindo o número e a morfologia dos canais, determina a superfície filtrante total da membrana. É com efeito sobre as paredes interiores destes canais que uma camada dita camada separadora, camada de filtração, camada separadora, camada ativa ou pele assegura a separação. Durante a separação, a transferência do fluido filtrado é efetuada através da camada separadora, depois este fluido espalha-se na textura porosa do suporte para dirigir-se em direção à superfície periférica exterior do suporte poroso. Esta parte do fluido a tratar tendo atravessado a camada separadora e o suporte poroso é chamada permeado ou filtrado e se encontra recuperada por uma câmara de coleta envolvendo a membrana. A outra parte é chamada retido e é, com maior frequência, reinjetado no fluido a tratar a montante da membrana, graças a um circuito de circulação.

[0007] De modo clássico, quando o suporte é de material cerâmico, o primeiro suporte é fabricado de acordo com o formato desejado por extrusão, depois sinterizado a uma temperatura e durante um tempo suficiente para assegurar a solidez necessária, conservando ao mesmo tempo, na cerâmica obtida, a textura porosa aberta e interconectada desejada. Este processo limita à obtenção de um ou vários canais retilíneos no interior dos quais são depois depositadas e sinterizadas a ou as camadas separadoras. Os suportes são tradicionalmente de formato tubular e comportam um ou vários canais retilíneos dispostos paralelamente ao eixo central do suporte. Em geral, a superfície interna dos canais é lisa e não apresenta nenhuma irregularidade.

[0008] Ora, foi constatado que as membranas de filtração fabricadas a partir de suportes tendo tais geometrias defrontam-se com problemas de colmatagem e apresentam, deste fato, desempenhos limitados em termos de taxa de fluxo. Com efeito, as pequenas partículas e as macromoléculas podem ser adsorvidas sobre a superfície da camada separadora ou depositar-se formando um gel ou um depósito, elas podem mesmo penetrar na porosidade e bloquear alguns poros.

[0009] O princípio de qualquer separação membranar e, notadamente, tangencial, empregando elementos de filtração, reside em uma transferência seletiva da qual a eficácia é dependente da seletividade da membrana (a camada ativa) e da permeabilidade (fluxo) do elemento de filtração considerado em sua totalidade (suporte + camada ativa). A seletividade e a permeabilidade não somente são determinadas pelas características da camada ativa e de seu suporte, porque elas podem ser reduzidas ou limitadas pelo aparecimento de uma colmatagem resultante de uma polarização de concentração, de um depósito ou um de bloqueio dos poros.

[0010] O fenômeno de polarização de concentração opera quando de uma operação de filtração quando as macromoléculas presentes no fluido a tratar concentram-se na interface membrana/solução onde elas exercem uma contrapressão osmótica oposta à força de separação ou retrodifundem no núcleo do fluido a tratar segundo a lei de Fick. O fenômeno de polarização de concentração resulta do acúmulo dos compostos retidos na proximidade da membrana devido à permeação do solvente.

[0011] É quando a concentração em partículas na superfície da membrana aumenta até provocar o aparecimento de uma fase condensada sob forma de um gel ou de um depósito coeso que aparece uma resistência hidráulica adicional à da membrana.

[0012] O bloqueio dos poros opera quando há intrusão de partículas de tamanhos inferiores ou iguais às dos poros, o que provoca uma redução da superfície filtrante.

[0013] A colmatagem, sua reversibilidade ou sua irreversibilidade, são fenômenos complexos que dependem do elemento de filtração e, em particular, das camadas separadoras, do fluido a tratar e dos parâmetros operacionais.

[0014] A colmatagem é um grande obstáculo à atratividade econômica da filtração porque conduz, quando do dimensionamento das instalações de filtração, ao aumento das superfícies instaladas a fim de atender às necessidades de volumes a tratar, por um lado, e torna necessário o emprego de meios técnicos específicos para remediar a posteriori, como ciclos de limpeza utilizando detergentes ou retrofiltrações periódicas, por outro lado.

[0015] Na técnica anterior, já foram propostas numerosas soluções técnicas a fim de aumentar o fluxo de filtrado visando reduzir o fenômeno de colmatagem pela criação de um regime de escoamento turbulento no interior do canal de um elemento filtrante.

[0016] De acordo com um primeiro tipo de solução, propôs-se introduzir nos canais elementos tubulares de filtração, hélices ou parafusos destinados a criar turbulências ou vórtices, como é ensinado pela patente US 3.648.754 ou na publicação "Reduction of membrane fouling using a helical baffle for cross flow microfiltration" Scholl of chemical engineering, University Sains Malaysia - 2003, A.L Ahmad, A. Mariadas, M. M. D. Zulkalt. A hélice introduzida no canal é um objeto adicionado que necessita ser fixado (com maior frequência na entrada do canal). A introdução em cada canal desta hélice e a sua fixação na entrada de cada canal revela-se difícil de realizar. Além disso, o diâmetro da hélice é inferior ao do canal propriamente dito, de modo a permitir a sua introdução e, se necessário, também a sua extração. Resulta daí a existência de um jogo que faz com que a hélice flutue e possa vibrar livremente no canal provocando um atrito contra a camada ativa que ela danifica de modo irreversível. Além disso, a existência de um jogo gera uma fuga lateral que contorna a circulação do fluido ao longo da hélice, o que reduz a eficácia da hélice.

[0017] Outro tipo de solução visa a realização de impressões ou de relevos sobre a parede interna dos canais para criar na superfície da superfície filtrante, uma perturbação para o meio fluido, limitando assim o acúmulo de material e colmatagem. A patente EP 0.813.445 propõe que cada canal comporte, na sua parede, uma ranhura helicoidal de passo simples, duplo ou triplo, com uma seção transversal da ordem de 25% da seção total do canal. O pedido FR 2.736.843 ensina preparar tubos porosos comportando um único canal cujas paredes comportam impressões, enquanto que a parede periférica do suporte é lisa. Para isto, o tubo poroso é conformado, por meio de uma fieira de extrusão que comporta um espeto cilíndrico disposto ao longo de seu eixo, o espeto ou a matriz de saída da fieira sendo montado giratório e de seção não circular.

[0018] A realização de ranhuras ou de impressões sobre a superfície interna dos canais não impõe uma trajetória helicoidal à totalidade do meio fluido, limitando o interesse de tais soluções. Além disso, a técnica de fabricação destes elementos de separação é limitada a certos tipos de impressões, a saber, impressões que são contínuas de uma extremidade à outra do elemento de separação e que não podem gerar nenhuma variação da seção de passagem do canal. Além disso, ela não pode ser transposta à fabricação de elementos de separação comportando diversos canais internos. Ora, os elementos de separação multicanais são cada vez mais procurados porque permitem aumentar a superfície filtrante e, assim, melhorar os desempenhos.

[0019] Com o mesmo objetivo, o pedido de patente FR 3.024.665 propõe um elemento de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retido. Este elemento comporta um suporte poroso rígido monobloco com pelo menos um canal para a circulação do meio fluido a tratar entre uma entrada e uma saída. O suporte poroso comporta uma superfície exterior de recuperação do filtrado tendo atravessado o suporte.

[0020] Este documento propõe realizar, a partir da parede interna dos canais, obstáculos à circulação do fluido a filtrar tendo uma continuidade de material e de textura porosa com o suporte. De acordo com o pedido de patente FR 3.024.664, pelo menos um canal apresenta um obstáculo se apresentando em particular sob forma de uma hélice disposta sobre a parede interna do suporte. Tais obstáculos impedem ou perturbam a passagem do fluido obrigando seu contorno, onde a criação de turbulências propícias a uma redução de colmatagem, com, contudo, inconveniente principal a criação simultânea, imediatamente a jusante de cada obstáculo, de uma zona inoperante onde a velocidade do fluido é quase nula.

[0021] Outro tipo de solução refere-se à criação de vórtice de Dean para reduzir a colmatagem e aumentar o fluxo de permeado em membranas orgânicas de ultrafiltração. Assim, a publicação “Developing lengths in woven and helical tubes with Dean vortices fiows” Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Vol. 3, No. 1, pp. 123-134 (2009) F. Springer, E. Carretier, D. Veyret, P. Moulin, trata de modo teórico e por simulação numérica do aparecimento vórtice de Dean e aumentos de velocidade que eles induzem localmente em fibras ocas orgânicas de seção circular curvadas de modo helicoidal, com contudo, como inconvenientes principais, uma limitação do diâmetro da referida seção circular um máximo de 2 mm. Além disso, as modalidades de curvatura da fibra orgânica, tal como descritas nesta publicação, induzem uma dependência entre o passo e o diâmetro de espiras.

[0022] Neste contexto, a presente invenção propõe-se a fornecer novos elementos de filtração rígidos que apresentam uma estrutura monocanal ou multicanal com uma geometria adaptada para aumentar o fluxo do filtrado e reduzir o consumo de energia das instalações empregando estes elementos de separação.

[0023] Para atingir este objetivo, o objeto da invenção refere-se a um elemento de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retido, o referido elemento de separação comportando um suporte poroso rígido monobloco no interior do volume do qual pelo menos um canal para a circulação do meio fluido a tratar é disposto entre uma entrada para o meio fluido a tratar e uma saída para o retido, este suporte poroso rígido monobloco comportando uma superfície exterior de recuperação do filtrado tendo atravessado o referido suporte. De acordo com a invenção, pelo menos um canal apresenta, entre a entrada e a saída, um volume flexuoso de circulação definido pelo deslocamento em torno de um eixo de referência ao longo de uma trajetória curvilínea, de uma seção plana geratriz e este eixo de referência não atravessa a referida seção geratriz e encontra-se contido no volume do suporte poroso.

[0024] O elemento de separação comporta, igualmente, em combinação, uma e/ou outra das características adicionais seguintes: - o volume flexuoso de circulação de pelo menos um canal é definido sobre uma parte apenas de seu comprimento tomado entre a entrada e a saída ou sobre todo o seu comprimento desde sua entrada até sua saída; - o suporte poroso rígido monobloco comporta vários canais de circulação para o meio fluido dispostos no interior do referido suporte; - pelo menos um canal apresenta uma seção geratriz com uma área constante ou variável; - pelo menos um canal apresenta uma seção geratriz com uma forma constante ou variável; - a seção geratriz de pelo menos um canal é afastada do eixo de referência de uma distância constante; - pelo menos um canal é afastado do eixo de referência de uma distância variável; - o eixo de referência é tangente à seção geratriz de pelo menos um canal; - uma série de vários canais apresentando seções geratrizes afastadas do eixo de referência de uma distância R adaptada para serem separados entre si por divisórias de separação; - a seção geratriz de pelo menos um canal evolui ao longo de uma trajetória resultando de um movimento de translação de direção constante ou variável combinado sobre, pelo menos, uma porção tomada entre a entrada e a saída, a um movimento de rotação em torno do eixo de referência ao longo de um passo constante ou variável e ao longo de um sentido levogiro ou dextrogiro; - a trajetória apresenta um passo p compreendido entre 0,1 mm e 250 mm e a distância entre a trajetória curvilínea e o eixo de referência está compreendida entre 0,1 mm e 100 mm; - a seção geratriz de pelo menos um canal tomada sobre, pelo menos, uma porção entre a entrada e a saída, evolui ao longo de uma trajetória helicoidal; - a seção geratriz de pelo menos um canal, tomada sobre uma porção limitada a partir da entrada e da saída, evolui ao longo de uma trajetória resultando de um movimento de translação paralelo ao eixo de referência; - pelo menos um canal apresenta uma seção geratriz, se estendendo perpendicularmente ou paralelamente ao eixo de referência; - o suporte poroso é realizado de um material escolhido entre os materiais orgânicos como poliamida, poliétercetonacetona, poliestireno, Alumide, polifenilsulfona, elastômeros termoplásticos fluorados, polipropileno, polietileno, epóxi, acrilato, acrilonitrila butadieno estireno, polimetacrilato de metila, policarbonato, Nylon, polieterimida, acrilonitrila estireno acrilato, ácido polilático, policloreto de vinila e suas misturas, selecionado dentre os seguintes materiais inorgânicos como óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de zircônio, titanato de alumínio, nitreto de alumínio, nitreto de titânio, nitreto de boro, nitreto de silício, Sialon, carbono grafite, carbeto de silício, carbeto de tungstênio e suas misturas, selecionado dentre os seguintes materiais metálicos como alumínio, ligas de alumínio, ligas de cobalto e de cromo, ligas de níquel, ligas de níquel e de cromo, aços e aços inoxidáveis, titânio, ligas de titânio, ligas de cobre e de estanho, ligas de cobre, de estanho e de alumínio, ligas de cobre e de zinco e suas misturas; - um suporte poroso e pelo menos uma camada separadora continuamente depositada sobre a parede interna de cada canal, cada uma constituída de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou de outros materiais cerâmicos e suas misturas e, em particular, de óxido de titânio, de alumina, de zircônio ou uma de suas misturas, de nitreto de titânio, de nitreto de alumínio, de nitreto de boro, de carbeto de silício, eventualmente em mistura com outro material cerâmico; - os canais apresentam diâmetros hidráulicos pertencendo à faixa indo de 0,5 mm a 20 mm; - cada canal apresenta um diâmetro hidráulico constante ou variável; - o suporte apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 4 μm a 100 μm; - o diâmetro médio de poros corresponde ao valor d50 da distribuição volumétrica, pela qual 50% do volume total de poros correspondem ao volume de poros de diâmetro inferior a este d50; a distribuição volumétrica sendo obtida por penetração de mercúrio, por exemplo, de acordo com a técnica descrita na norma ISO 15901-1: 2005.

[0025] Outro objeto da invenção é propor um novo processo de fabricação de um elemento de separação por fluxo tangencial no qual o suporte é realizado por formação de estratos elementares sobrepostos e ligados sucessivamente entre eles, de modo a fazer crescer progressivamente o formato tridimensional do suporte no qual é disposto pelo menos um canal flexuoso de acordo com a invenção.

[0026] Além disso, o processo de acordo com a invenção consiste em realizar o suporte por técnica aditiva pela qual graças um "software" de projeto por computador, o formato do suporte é recortado em fatias, estas fatias sendo realizadas uma a uma, sob a forma de estratos elementares sobrepostos e ligados sucessivamente entre si, pela repetição das duas etapas seguintes: depósito de um leito contínuo, homogêneo e de espessura constante de um material em pó destinado a formar o suporte, o leito cobrindo uma superfície superior na seção do referido corpo poroso a formar, tomado a nível do estrato, consolidação localizada ao longo de um padrão determinado para cada estrato, de uma parte do material depositado para criar o estrato elementar, estas duas etapas sendo repetidas de modo a permitir, em cada repetição, a ligação simultânea do estrato elementar assim formado ao estrato previamente formado, de modo a fazer crescer progressivamente o formato do suporte.

[0027] Diversas outras características surgem da descrição feita abaixo em referência aos desenhos em anexo, mostrando, a título de exemplos não limitativos, modalidades do objeto da invenção.

[0028] A Figura 1A é uma vista de face ilustrando um primeiro exemplo de realização de um elemento de separação de acordo com a invenção.

[0029] A Figura 1B é uma vista em perspectiva do elemento de separação ilustrado na Figura 1A.

[0030] A Figura 1C é um corte longitudinal do elemento de separação tomada ao longo das linhas C-C da Figura 1A.

[0031] A Figura 1D é uma vista mostrando em perspectiva a trajetória servindo à construção de um canal flexuoso disposto no elemento de separação ilustrado na Figura 1B.

[0032] A Figura 2A ilustra o modo de construção de um volume flexuoso de circulação para um canal de um elemento de separação de acordo com a invenção.

[0033] A Figura 2B é uma vista em perspectiva de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção mostrando diferentes formas possíveis de realização de referência F1 a F5 e descritas adicionalmente.

[0034] A Figura 3A ilustra um exemplo de construção de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção pelo qual o plano contendo a seção plana geratriz do volume é inclinado de 90° em relação a um eixo de referência.

[0035] A Figura 3B ilustra o volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção obtido de acordo com o modo de construção ilustrado na Figura 3A.

[0036] A Figura 4A ilustra um exemplo de construção de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção pelo qual o plano contendo a seção geratriz do volume contém igualmente o eixo de referência.

[0037] A Figura 4B ilustra o volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção obtido de acordo com o modo de construção ilustrado na Figura 4A.

[0038] A Figura 5A ilustra um exemplo mais geral de construção de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção pelo qual o plano contendo a seção plana geratriz apresenta uma inclinação em relação ao eixo de referência compreendida entre 0° e 90°, os limites sendo excluídos.

[0039] A Figura 5B ilustra o volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção obtido de acordo com o modo de construção ilustrado na Figura 5A.

[0040] A Figura 6 é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a distância entre a seção plana geratriz e um eixo de referência é tal que o eixo de referência é tangente a esta seção geratriz.

[0041] A Figura 7 é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a distância entre a seção plana geratriz e um eixo de referência varia.

[0042] A Figura 8 é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a distância entre a seção plana geratriz e um eixo de referência é constante enquanto o passo é igualmente constante e o eixo de referência curvilíneo.

[0043] A Figura 9A é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a trajetória de sentido levogiro é religada a uma trajetória de sentido dextrogiro por uma trajetória retilínea paralela ao eixo de referência.

[0044] A Figura 9B é uma vista em corte transversal ilustrando o exemplo de realização do volume flexuoso de circulação conforme a Figura 9A.

[0045] A Figura 10A é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a forma de uma seção geratriz varia.

[0046] A Figura 10B é uma vista seguindo um plano de corte longitudinal passando pelo eixo de referência ilustrando o exemplo de realização do volume flexuoso de circulação conforme a Figura 10A.

[0047] A Figura 11A é uma vista em perspectiva ilustrando um exemplo de realização de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pelo qual a área da seção geratriz varia.

[0048] A Figura 11B é uma vista seguindo um plano de corte longitudinal passando pelo eixo de referência ilustrando o exemplo de realização do volume flexuoso de circulação conforme a Figura 11A.

[0049] A Figura 12A é uma vista em perspectiva ilustrando a porção de um volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção, pela qual os segmentos de trajetória de sentido levogiro alternam diretamente com os segmentos de trajetória de sentido dextrogiro.

[0050] A Figura 12B é uma vista em perspectiva ilustrando o exemplo de realização do volume flexuoso de circulação conforme a Figura 12A.

[0051] A Figura 13A é uma vista em elevação de um suporte equipado com um par de canais de acordo com a invenção.

[0052] A Figura 13B é uma vista em perspectiva ilustrando o suporte equipado com um par de canais de acordo com a invenção e Figura 13A.

[0053] A Figura 13C é uma vista em corte longitudinal do suporte tomado ao longo das linhas C-C Figura 13A.

[0054] A Figura 13D é uma vista em perspectiva mostrando, tomados separadamente, os volumes flexuosos de circulação V1 e V2 de acordo com a invenção para cada um dos dois canais ilustrados nas Figuras 13A a 13C.

[0055] A Figura 13E é uma vista em perspectiva mostrando, tomadas separadamente, as trajetórias H1 e H2 dos volumes flexuosos V1 e V2 de circulação de acordo com a invenção de cada um dos dois canais, ilustrados nas Figuras 13A a 13D.

[0056] A Figura 14A é uma vista em elevação de um suporte equipado com a duplicação de sete pares de canais, conforme cada uma das Figuras 13A a 13E.

[0057] A Figura 14B é uma vista em perspectiva mostrando os volumes flexuosos de circulação de acordo com a invenção, como ilustrados nas Figuras 13A a 13E, duplicados sete vezes em um mesmo suporte.

[0058] A Figura 15A é uma vista em elevação de um suporte equipado com vinte e três canais comportando três categorias de canais.

[0059] A Figura 15B é uma vista em corte longitudinal do suporte tomado ao longo das linhas B-B da Figura 15A.

[0060] A Figura 15C é uma vista em perspectiva mostrando o volume de circulação do canal central ilustrado na Figura 15A.

[0061] A Figura 15D é uma vista em perspectiva mostrando o volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção de um dos seis canais pertencendo à categoria intermediária.

[0062] A Figura 15E é uma vista em perspectiva mostrando os volumes flexuosos de circulação de acordo com a invenção dos seis canais pertencendo à categoria intermediária e envolvendo o canal central.

[0063] A Figura 15F é uma vista em perspectiva mostrando o volume flexuoso de circulação de acordo com a invenção de um dos dezesseis canais pertencendo à categoria periférica.

[0064] A Figura 15G é uma vista em perspectiva mostrando os volumes flexuosos de circulação de acordo com a invenção de um dos dezesseis canais periféricos envolvendo os canais da categoria intermediária.

[0065] A Figura 15H é uma vista em perspectiva mostrando no núcleo de um mesmo suporte, os volumes flexuosos de circulação de acordo com a invenção de vinte e dois canais envolvendo um canal central como ilustrados nas Figuras 15D a 15G.

[0066] Em preliminar, algumas definições dos termos utilizados no quadro da invenção serão apresentadas.

[0067] Por tamanho médio dos grãos, entende-se o valor d50 de uma distribuição volumétrica pela qual 50% do volume total dos grãos correspondem ao volume dos grãos de diâmetro inferior a este d50. A distribuição volumétrica é a curva (função analítica) representando as frequências dos volumes dos grãos em função de seu diâmetro. O d50 corresponde à mediana separando, em duas partes iguais, a área situada sob a curva das frequências obtida por granulometria, por difração laser que é a técnica de referência mantida no quadro da invenção para a medida do diâmetro médio dos grãos. Em particular, é feita referência para a técnica de medida do d50: - à norma ISO 13320:2009, no que se refere à técnica de medição por granulometria laser; - à norma ISO 14488:2007, no que se refere às técnicas de amostragem do pó analisado; - à norma ISO 14887:2000, no que se refere a uma colocação em dispersão reprodutível da amostra de pó no líquido antes da medição por granulometria laser.

[0068] Por diâmetro médio de poros, entende-se o valor d50 de uma distribuição volumétrica pela qual 50% do volume total de poros correspondem ao volume de poros de diâmetro Inferior a este d50. A distribuição volumétrica é a curva (função analítica) representando as frequências dos volumes de poros em função de seu diâmetro. O d50 corresponde à mediana separando, em duas partes iguais, a área situada sob a curva das frequências obtida por penetração de mercúrio, para diâmetros médios da ordem de cerca de nm ou, no caso de diâmetro de poros mais baixos, por adsorção de gás, e notadamente de N2, estas duas técnicas sendo mantidas como referências no quadro da invenção para a medição do diâmetro médio de poros.

[0069] Em particular, pode-se utilizar as técnicas descritas em: - a norma ISO 15901-1: 2005, no que se refere à técnica de medição por penetração de mercúrio; - as normas ISO 15901-2: 2006 e ISO 15901-3: 2007, no que se refere à técnica de medição por adsorção de gás.

[0070] A invenção propõe elementos de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retido, que comporta um suporte poroso monolítico equipado com um ou vários canais cuja geometria é selecionada para assegurar uma circulação ao longo de uma trajetória flexuosa, sinuosa e com vantagem helicoidal na maior parte ou na totalidade do fluido a filtrar, a outra parte do fluido podendo circular em um ou vários canais não flexuosos.

[0071] Neste suporte poroso, um ou vários canais de circulação para o fluido a filtrar são dispostos. Estes canais de circulação apresentam uma entrada e uma saída. Em geral, a entrada dos canais de circulação é posicionada em uma das extremidades, esta extremidade desempenhando o papel de zona de entrada para o meio fluido a tratar e a sua saída é posicionada na outra extremidade do suporte desempenhando o papel de zona de saída para o retido.

[0072] Em tais elementos de separação, o corpo constituindo o suporte apresenta uma textura porosa. Esta textura porosa é caracterizada pelo diâmetro médio de poros deduzido de sua distribuição medida por porometria por penetração de mercúrio. Tipicamente, o suporte poroso apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 4 μm a 100 μm.

[0073] A textura porosa do suporte é aberta e forma uma rede de poros interconectados, o que permite ao fluido filtrado pela camada separadora de filtração atravessar o suporte poroso e ser recuperado em periferia. É de uso comum medir a permeabilidade à água do suporte para qualificar a resistência hidráulica do suporte. Com efeito, em um meio poroso, o escoamento estacionário de um fluido viscoso incompressível é regido pela lei de Darcy. A velocidade do fluido na porosidade (o permeado) é proporcional ao gradiente da pressão e, inversamente, proporcional à viscosidade dinâmica do fluido, via um parâmetro característico chamado permeabilidade que pode ser medido, por exemplo, de acordo com a norma francesa NF X 45-101 de dezembro de 1996.

[0074] O permeado é, portanto, ele mesmo, recuperado sobre a superfície periférica do suporte poroso. A parede dos canais é continuamente recoberta por, pelo menos, uma camada separadora de filtração que assegura a filtração do meio fluido a tratar. As camadas separadoras de filtração, por definição, devem ter um diâmetro médio de poros inferior ao do suporte. As camadas separadoras delimitam a superfície do elemento de separação por fluxo tangencial destinada a estar em contato com o fluido a tratar e ao longo do qual irá circular o fluido a tratar.

[0075] As espessuras das camadas separadoras de filtração variam tipicamente entre 1 μm e 100 μm de espessura. Como evidente, para assegurar sua função de separação, e servir de camada ativa, as camadas separadoras apresentam um diâmetro médio de poros inferior ao diâmetro médio de poros do suporte. Com maior frequência, o diâmetro médio de poros das camadas separadoras de filtração é pelo menos inferior de um fator 3 e, preferivelmente, de pelo menos um fator 5, em relação ao do suporte.

[0076] As noções de camada separadora de microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração são bem conhecidas do versado na técnica. Geralmente, é admitido que: - as camadas separadoras de microfiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 0,1 μm e 10 μm; - as camadas separadoras de ultrafiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 10 nm e 0,1 μm; - as camadas separadoras de nanofiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 0,5 nm e 10 nm.

[0077] É possível que esta camada de micro- ou de ultrafiltração, dita camada ativa, seja depositada diretamente sobre o suporte poroso, ou ainda sobre uma camada intermediária de diâmetro médio de poros menor, ela mesma depositada diretamente sobre o suporte poroso.

[0078] A camada de separação pode, por exemplo, ser constituída de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou outros materiais cerâmicos e suas misturas, e, em particular, óxido de titânio, alumina, zircônio ou um de sua mistura, nitreto de titânio, nitreto de alumínio, nitreto de boro, carbeto de silício eventualmente em mistura com outro material cerâmico.

[0079] A camada de separação também pode, por exemplo, ser constituída por um ou vários polímeros como PAN, PS, PSS, PES, PVDF, acetato de celulose ou outros polímeros.

[0080] As Figuras 1A a 1D ilustram um primeiro exemplo de realização de um elemento de separação por fluxo tangencial 1, de acordo com a invenção, comportando um suporte poroso 2 realizado sob um formato alongado de modo que este suporte poroso seja qualificado de retilíneo. O suporte poroso 2 ilustrado nas Figuras 1A a 1D possui uma seção reta transversal circular e apresenta assim uma superfície exterior 3 cilíndrica, mas esta seção reta transversal poderia ser qualquer uma ou poligonal. De acordo com uma característica preferida de realização da invenção, a superfície exterior ou periférica 3 do suporte apresenta um perfil constante. Em outros termos, a superfície exterior 3 não apresenta nenhuma irregularidade de superfície além da gerada por uma rugosidade de superfície inerente ao material e ao processo de conformação propriamente dito. Assim, a superfície exterior 3 não possui deformações ou impressões.

[0081] O suporte poroso 2 comporta pelo menos um canal e, de um modo geral, vários canais 4i de circulação para o meio fluido dispostos cada um no interior do referido suporte poroso 2. (O índice i é utilizado para designar de modo geral uma característica do suporte e toma os valores 1, 2, 3... em função do número de características descritas nos exemplos de realização).

[0082] Em um primeiro exemplo de realização ilustrado nas Figuras 1A a 1D, o suporte poroso 2 comporta um único canal 41 e, em um segundo exemplo de realização ilustrado na Figura 13A, dois canais 41 e 42. De acordo com um terceiro exemplo de realização ilustrado por Figura 14A, o suporte poroso 2 comporta catorze canais enquanto que, de acordo com um quarto exemplo ilustrado por Figura 15A, o suporte poroso 2 comporta vinte e três canais repartidos em três categorias de canais 41, 42 e 43.

[0083] Cada canal 4i corresponde a uma zona do suporte poroso 2 não comportando material poroso e encontra-se delimitado no interior do suporte poroso, por uma parede 5 apresentando uma superfície recoberta por pelo menos uma camada separadora destinada a estar em contato com o meio fluido a tratar, circulando no interior dos canais. Uma parte do meio fluido atravessa a camada separadora depositada sobre a parede 5 e o suporte poroso 2, de modo que esta quantidade do fluido tratado, chamada permeado, escoa pela superfície exterior 3 do suporte poroso. O meio fluido a tratar circula no canal, entre uma entrada 6 e uma saída 7 ao longo de um sentido de circulação representado pela seta f. A entrada 6 está situada em uma extremidade do suporte poroso e a saída 7 na outra extremidade do suporte poroso.

[0084] De acordo com a invenção, o suporte poroso 2 comporta pelo menos um canal 4i cuja geometria é adaptada para aumentar a taxa de fluxo de filtrado. Esta geometria é definida pelo fato de cada um destes canais 4i apresenta entre a entrada 6 e a saída 7, pelo menos um volume flexuoso de circulação Vi definido pelo deslocamento em torno de um eixo de referência Ai ao longo de uma trajetória curvilínea Hi, de uma seção geratriz Si situada em um plano P dito de referência. Além disso, este eixo de referência Ai não atravessa a referida seção geratriz Si e se encontra contido no volume do suporte poroso 2.

[0085] Deve ser compreendido que um canal 4i, de acordo com a invenção, comporta pelo menos um volume flexuoso de circulação Vi tal como caracterizado acima. Este volume flexuoso de circulação Vi corresponde, como evidente, a uma zona do suporte poroso 2 não comportando material poroso, e limitada pelas paredes do canal. É necessário notar que o suporte poroso 2 apresenta ao longo do plano P, entre sua superfície exterior 3 e a parede 5 do canal tomado, uma espessura variável.

[0086] Este volume flexuoso de circulação Vi, de acordo com a invenção, é definido entre a entrada 6 e a saída 7. Este volume flexuoso de circulação Vi está presente sobre uma parte apenas do comprimento do canal tomado entre a entrada 6 e a saída 7 ou sobre todo o comprimento do canal tomado desde sua entrada até sua saída. Como evidente, o suporte poroso 2 pode comportar pelo menos um canal de circulação para o meio fluido a tratar que não comporta um volume flexuoso de circulação Vi de acordo com a invenção.

[0087] O princípio geral de construção de um canal flexuoso apresentando um volume de circulação Vi de acordo com a invenção é particularmente bem ilustrado com a Figura 2A. O princípio geral de construção de um canal flexuoso consiste em fazer seguir, a uma seção plana geratriz Si, uma trajetória curvilínea Hi construída entre as duas extremidades deste volume de circulação Vi pelo movimento de um ponto M pertencendo a esta seção plana geratriz e situado a uma distância R de um eixo de referência Ai. O movimento deste ponto M segue uma rotação em torno deste eixo de referência Ai e uma translação concomitante de acordo com este mesmo eixo de referência. Esta rotação pode ser constante ou variável. Do mesmo modo, esta translação pode ser constante ou variável. A distância R pode ser, igualmente, constante ou variável. O ponto M é um ponto qualquer de uma seção geratriz Si que se estabelece em um plano de referência P. A trajetória curvilínea Hi do volume de circulação Vi confere bem, aliás, ao canal, pelo menos sobre o comprimento deste volume de circulação, um carácter flexuoso.

[0088] Nota-se, a partir da descrição precedente, que o volume flexuoso de circulação Vi do canal pode apresentar características geométricas muito diversificadas. Como é ilustrado na Figura 2B, o eixo de referência Ai pode ser retilíneo e/ou curvo sem ponto cúspide. Este eixo de referência Ai pode ser retilíneo, ao longo de uma parte ou na totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi. Do mesmo modo, este eixo de referência Ai pode ser curvo, ao longo de uma parte ou na totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi. Este eixo de referência Ai não corta a seção geratriz, isto é, que ele se encontra sempre fora do volume flexuoso de circulação Vi. Assim, este eixo de referência Ai pode ser tangente a esta seção geratriz Si ou ser afastado de uma distância determinada variável ou constante.

[0089] Como o canal flexuoso deve estar necessariamente contido dentro do volume do suporte poroso 2, resulta que a trajetória curvilínea Hi e o eixo de referência Ai devem estar, eles mesmos, contidos no interior do volume do suporte poroso 2.

[0090] A trajetória curvilínea Hi pode apresentar características geométricas muito diversificadas em função dos valores da distância R, da rotação e da translação concomitante.

[0091] A morfologia do canal flexuoso depende do eixo de referência Ai, da trajetória curvilínea Hi e também das dimensões e da forma de uma seção geratriz Si e da posição desta seção geratriz Si em relação à trajetória a curvilínea Hi e ao eixo de referência Ai. Mais precisamente, as Figuras 3A e 3B ilustram o caso pelo qual uma seção circular Si contida em um plano perpendicular ao eixo de referência retilíneo Ai segue uma trajetória Hi helicoidal em torno do eixo de referência Ai. De acordo com este exemplo, o plano de referência p contendo a seção circular Si é perpendicular ao eixo de referência retilíneo Ai. A rotação da seção circular Si em torno do eixo de referência retilíneo, combinada com a translação desta seção circular Si ao longo eixo de referência retilíneo Ai permite obter um canal flexuoso cuja forma geométrica obtida é conhecida sob o nome de “coluna torsa”. As Figuras 3A e 3B mostram, a título de ilustração, unicamente duas seções circulares S1 e S2 contidas cada em um plano P1, P2 perpendicular ao eixo de referência retilíneo Ai.

[0092] As Figuras 4A e 4B ilustram o caso pelo qual uma seção circular Si contida em um plano de referência contendo o eixo de referência retilíneo Ai segue uma trajetória Hi helicoidal em torno do eixo de referência Ai. De acordo com este exemplo, o plano de referência p contendo a seção circular Si é paralelo ao eixo de referência retilíneo Ai. A rotação da seção circular Si em torno do eixo de referência retilíneo, combinada com a translação desta seção circular Si ao longo do eixo de referência retilíneo Ai permite obter um canal flexuoso cuja forma geométrica obtida é conhecida sob o nome de “parafuso de Saint-Gilles”. As Figuras 4A e 4B mostram, a título de ilustração, apenas duas seções circulares S1 e S2 contidas cada em um plano P1, P2 paralelo ao eixo de referência retilíneo Ai.

[0093] As Figuras 5A e 5B ilustram um caso intermediário mais geral pelo qual uma seção circular Si contida em um plano que apresenta um inclinação compreendida entre 0° e 90° em relação ao eixo de referência retilíneo Ai segue uma trajetória Hi helicoidal em torno do eixo de referência Ai. A rotação da seção circular Si em torno do eixo de referência retilíneo, combinada com a translação desta seção circular Si, ao longo do eixo de referência retilíneo Ai, permite obter um canal flexuoso cuja forma geométrica obtida é conhecida sob o nome “serpentina”. Trata-se tipicamente da forma geométrica obtida quando se enrola um tubo em torno de um cilindro. As Figuras 5A e 5B mostram, a título de ilustração, apenas duas seções circulares S1 e S2 contidas cada em um plano P1, P2 inclinadas em relação ao eixo de referência retilíneo Ai.

[0094] A tabela 1 abaixo lembra as particularidades destes três exemplos:

[0095] De um modo geral, o passo p ou o valor da rotação de uma seção geratriz Si em torno do eixo de referência Ai pode tomar diferentes valores. No caso de uma trajetória Hi helicoidal, o valor da rotação de uma seção geratriz Si em torno do eixo de referência Ai é igual a um múltiplo de radianos de 2π (para uma hélice com várias rotações) ou uma fração de radianos de 2π (para uma hélice ao longo de menos de uma rotação).

[0096] Como é notado nas Figuras 3A-3B, 4A-4B e 5A-5B, a trajetória curvilínea Hi apresenta, para estes três exemplos, um valor de passo p constante. Como evidente, a trajetória curvilínea Hi pode apresentar um valor de passo p variável porque dependente dos valores de rotação e de translação.

[0097] A trajetória curvilínea Hi apresenta um passo p constante ao longo de uma parte ou de todo o comprimento do volume flexuoso de circulação Vi ou um passo p variável ao longo de uma parte ou na totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi.

[0098] Na Figura 2B, o segmento F2 ilustra notadamente o caso de um passo p invariável, enquanto o segmento F3 ilustra notadamente o caso de um passo p variável.

[0099] É necessário notar que a Figura 2B ilustra diferentes outros parâmetros que intervêm na definição do canal flexuoso de acordo com a invenção. Assim, o segmento F4 ilustra notadamente o caso de uma alternância levogiro - dextrogiro separada por uma porção Tr de canal reto e o segmento F5 ilustra notadamente o caso de uma seção Si de morfologia variável, enquanto que o segmento F1 ilustra notadamente o caso de uma distância R variável.

[0100] O eixo de referência Ai pode ser afastado da trajetória curvilínea Hi de uma distância R invariável (Figuras 3A-3B, 4A-4B, 5A-5B) sobre a totalidade ou uma parte do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi ou de uma distância variável ao longo de uma parte ou da totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi, como ilustrado na Figura 7, onde a distância R varia de modo regular mas poderia, como evidente, evoluir de modo irregular. De acordo com este exemplo, o canal evolui ao longo de uma trajetória hélico-espiral.

[0101] É lembrado que a distância R pode ser tal que o eixo de referência Ai seja tangente a esta seção geratriz Si. Se no exemplo ilustrado nas Figuras 1A a 1D, o eixo de referência A1 é afastado de uma seção geratriz S1, ele pode ser visado como ilustrado no exemplo da Figura 6 que a seção geratriz S1 seja tangente ao eixo de referência A1 que é igualmente o eixo de simetria longitudinal do suporte poroso.

[0102] É necessário notar que a Figura 6 ilustra o caso particular pelo qual o plano contendo a seção plana geratriz Si do volume (aqui um triângulo) é inclinado de 90° em relação a um eixo de referência Ai tangente (aqui a um dos topos do triângulo) à referida seção plana geratriz triangular. Esta Figura ilustra o caso para o qual uma seção plana triangular Si contida em um plano Pi perpendicular ao eixo de referência retilíneo Ai segue uma trajetória Hi helicoidal em torno do eixo de referência Ai tangente à referida seção plana geratriz triangular. A rotação da seção triangular em torno do eixo de referência retilíneo Ai que ela toca aqui em um ponto, combinada à translação desta seção triangular Si ao longo do eixo de referência retilíneo Ai permite obter um canal flexuoso cuja forma geométrica é conhecida sob o nome de “parafuso Archimedes”. Convém notar que é obtido um canal flexuoso cuja forma geométrica também é conhecida sob o nome de “parafuso de Archimedes” no caso particular para o qual o plano contendo a seção plana geratriz do volume é paralelo a um eixo de referência Ai tangente em um ponto ou em vários pontos à referida seção plana geratriz e no caso mais geral para o qual o plano contendo a seção plana geratriz do volume é inclinado de um ângulo qualquer em relação a um eixo de referência Ai tangente em um ponto à referida seção plana geratriz.

[0103] A trajetória curvilínea Hi é dita helicoidal quando simultaneamente o passo p e a distância R são constantes (Figuras 3B, 4B, 5B). Esta trajetória curvilínea Hi pode girar em torno do eixo de referência Ai ao longo de uma parte ou de todo o comprimento do volume flexuoso de circulação Vi no sentido trigonométrico (dextrogiro) e/ou o sentido oposto (levogiro). Assim, a trajetória curvilínea Hi pode estabelecer-se ao longo de um único e mesmo sentido ou alternativamente ao longo dos dois sentidos opostos, sobre segmentos escolhidos de comprimentos iguais ou diferentes.

[0104] No exemplo ilustrado na Figura 8, a seção geratriz segue uma trajetória helicoidal Hi de sentido dextrogiro com um passo p invariável em torno de um eixo de referência Ai curvilíneo.

[0105] No exemplo ilustrado nas Figuras 9A-9B, a trajetória H1 de sentido levogiro é ligada a uma trajetória de sentido dextrogiro H2 por uma trajetória retilínea Tr paralela ao eixo de referência Ai, enquanto que, no exemplo ilustrado nas Figuras 10A10B, a trajetória H1 de sentido levogiro é ligada diretamente a uma trajetória de sentido levogiro H2.

[0106] Com vantagem, a trajetória curvilínea Hi estabelece-se alternativamente ao longo do sentido dextrogiro e o sentido levogiro de acordo com segmentos, por exemplo, de mesmo modo comprimento (Figuras 12A-12B).

[0107] A seção geratriz Si deste volume flexuoso de circulação Vi pode apresentar qualquer tipo de perfil.

[0108] A morfologia ou a forma de uma seção geratriz Si pode ser constante ao longo de uma parte ou em todo o comprimento do volume flexuoso de circulação Vi ou variar ao longo de uma parte ou na totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi. A morfologia da seção geratriz Si deste volume de circulação pode, assim, a título de exemplos não limitativos, ser poligonal, circular, semicircular ou oblonga. As Figuras 10A-10B ilustram o caso para o qual a morfologia de uma seção geratriz Si varia.

[0109] A área de uma seção geratriz Si pode possuir uma área invariável ao longo de uma parte ou em todo o comprimento do volume flexuoso de circulação Vi ou uma área que varia ao longo de uma parte ou na totalidade do comprimento do volume flexuoso de circulação Vi. As Figuras 11A11B ilustram o caso pelo qual a área de uma seção geratriz Si varia.

[0110] As particularidades dos exemplos de volumes flexuosos ilustrados nas Figuras precedentes são recapituladas na tabela 2 seguinte:

[0111] A descrição seguinte dá exemplos de realização preferidos, mas não limitativos, de suportes porosos 2 comportando canais 4i com volumes flexuosos de circulação Vi, de acordo com a invenção.

[0112] No exemplo ilustrado nas Figuras 1A a 1D, a seção geratriz S1 é uma porção de disco e o eixo de referência A1 é uma reta confundida com o eixo longitudinal de simetria do suporte poroso. A trajetória curvilínea H1 é helicoidal, isto é, que a distância R entre a trajetória curvilínea H1 e o eixo de referência A1 é constante da mesma maneira que o passo p da hélice que é constante. O eixo de referência A1 não atravessa a seção geratriz Si que se estende no exemplo ilustrado em distância deste eixo. Como evidente, a seção geratriz S1 pode ser tangente ao eixo de referência A1.

[0113] O volume flexuoso de circulação V1 do canal 41 estende-se entre a entrada 6 e a saída 7 do canal, ao longo de uma parte apenas do comprimento do canal. Como se nota mais precisamente na Figura 1B, o volume flexuoso de circulação V1 do canal é disposto ao longo de um comprimento L do suporte poroso inferior ao comprimento total deste suporte poroso.

[0114] De acordo com uma característica vantajosa de realização, a seção geratriz S1, tomada sobre uma porção limitada a partir da entrada 6 e da saída 7, evolui ao longo de uma trajetória resultando de um movimento de translação paralelo ao eixo de referência A1. O canal 41 comporta, assim, a partir da entrada 6 e da saída 7, volumes de circulação respectivamente de entrada Ve e saída Vs retilíneos paralelos ao eixo de referência A1 e se comunicando com o volume flexuoso de circulação V1 do canal. O canal 41 apresenta, assim, respectivamente, entre sua entrada 6 e sua saída 7, um volume de entrada de circulação Ve, um volume flexuoso de circulação V1 e um volume de saída de circulação Vs.

[0115] No exemplo ilustrado nas Figuras 13A a 13E, o suporte poroso 2 é de formato tubular de seção circular e comporta dois canais 41 e 42. Estes dois canais apresentam seções geratrizes S1, S2 separadas entre elas por uma divisória de separação 11. Estas seções geratrizes S1, S2 apresentam formatos em porções de discos idênticos com áreas igualmente idênticas.

[0116] Cada canal 41 e 42 apresenta um volume flexuoso de circulação V1, V2, que se estabelece ao longo de uma trajetória curvilínea H1, H2 helicoidal que gira em torno de um eixo de referência A1, A2. As trajetórias curvilíneas H1 e H2, que apresentam passos constantes idênticos são paralelas entre elas. Os eixos de referência A1 e A2 são confundidos ao longo de uma reta comum correspondendo, com vantagem, ao eixo longitudinal de simetria do suporte poroso. Cada trajetória curvilínea H1, H2 encontra-se afastada do eixo de referência A1, A2 ao longo de uma mesma distância R constante, de modo que os canais se estendam de modo simétrico em relação ao eixo de referência comum ao se encaixarem um no outro.

[0117] No exemplo ilustrado, nas Figuras 13A a 13E, os dois canais possuem trajetórias paralelas, mas é claro que pode ser prevista uma série dos vários canais superiores a 2, cujas trajetórias são paralelas ou mesmo não paralelas. Neste último caso, os canais apresentam, como evidente, seções geratrizes afastadas do eixo de referência Ai de uma distância R adaptada para serem separadas entre si por divisórias de separação 11.

[0118] De modo análogo ao exemplo ilustrado nas Figuras 1A a 1D, o volume flexuoso de circulação V1, V2 dos canais estende-se entre a entrada 6 e a saída 7 do canal, ao longo de uma parte apenas do comprimento do canal. Assim, cada canal 41 e 42 apresenta, respectivamente, entre a sua entrada 6 e a sua saída 7, um volume de entrada de circulação Ve de trajetória retilínea, o volume flexuoso de circulação V1, V2 e um volume de saída de circulação Vs de trajetória retilínea, sendo entendido, de acordo com a invenção, que não há sentido de circulação e que a entrada e a saída podem ser indiferentemente permutadas.

[0119] De acordo com o exemplo ilustrado nas Figuras 13A a 13E, o suporte poroso 2 comporta dois canais 41 e 42, mas é evidente que ele pode comportar um número superior de canais dispostos simetricamente ou não em torno de um eixo de referência comum ou não, ao serem separados entre si por divisórias de separação 11.

[0120] Deve notar-se que esta estrutura de canais 41 e 42 encaixados pode ser duplicada como no exemplo ilustrado nas Figuras 14A e 14B, em que o suporte poroso 2 comporta uma série de sete estruturas de dois canais 41 e 42 descritos nas Figuras 13A a 13E. Neste exemplo ilustrado nas Figuras 14A e 14B, o suporte poroso 2 comporta, assim, catorze canais, mas é evidente que pode ser previsto realizar um suporte poroso com um número diferente de canais.

[0121] De acordo com o exemplo ilustrado nas Figuras 15A a 15H, o suporte poroso 2 comporta vinte e três canais 4 decompostos em três categorias dispostas concentricamente do centro até a periferia do suporte poroso. O suporte poroso 2 que apresenta, no exemplo, um formato tubular de seção circular, comporta, em uma primeira categoria, um canal central 41 retilíneo centralizado no eixo longitudinal de simetria A1 do suporte poroso 2. Este canal central 41 comporta um volume de circulação V1 que não apresenta o carácter flexuoso de acordo com a invenção (Figura 15C).

[0122] O suporte poroso 2 apresenta, em uma segunda categoria dita intermediária, uma série de seis canais 42 dispostos ao longo de uma coroa centralizada ao longo do eixo longitudinal de simetria A1 do suporte poroso 2. Os canais 42 apresentam seções geratrizes S2 de formatos e áreas idênticos. No exemplo, cada seção geratriz S2 apresenta uma forma geral não circular. Cada canal 42 apresenta um volume flexuoso de circulação V2, que se estabelece ao longo de uma trajetória curvilínea H2 em hélice de passo constante e de distância R constante, esta trajetória curvilínea H2 girando em torno de um eixo de referência correspondendo ao eixo longitudinal de simetria A1 (Figura 15D).

[0123] Cada volume flexuoso de circulação V2 estabelece-se à distância em torno do canal central 41. Como se nota da Figura 15E, os volumes flexuosos de circulação V2 do conjunto dos canais 42 da categoria intermediária, estabelecem-se ao longo de trajetórias curvilíneas H2 em hélice com passos idênticos e distâncias R idênticas em torno de um eixo de referência correspondendo ao eixo longitudinal de simetria A1. Os seis canais 42 estendem-se de modo simétrico em relação ao eixo de referência comum A1 encaixando-se uns nos outros.

[0124] De modo análogo ao exemplo ilustrado nas Figuras 1A a 1D, o volume flexuoso de circulação V2 dos canais estende-se entre a entrada 6 e a saída 7 do canal, ao longo de uma parte apenas do comprimento do canal. Assim, cada canal 42 da categoria intermediária apresenta, respectivamente, entre a sua entrada 6 e a sua saída 7, um volume de entrada de circulação Ve de trajetória retilínea, o volume flexuoso de circulação V2 e um volume de saída de circulação Vs de trajetória retilínea.

[0125] O suporte poroso 2 apresenta uma terceira categoria dita periférica, uma série de dezesseis canais 43 dispostos ao longo de uma coroa centralizada ao longo do eixo longitudinal de simetria A1 do suporte poroso 2 e se estendendo concentricamente em torno da coroa dos canais 42 da segunda categoria. Os canais 43 desta terceira categoria apresentam seções geratrizes S3 de formatos e áreas idênticos. No exemplo, cada seção geratriz S3 apresenta uma forma geral de trapézio isósceles. Cada canal 43 apresenta um volume flexuoso de circulação V3, que se estabelece ao longo de uma trajetória helicoidal H3, esta trajetória curvilínea H3 girando em torno de um eixo de referência correspondendo ao eixo longitudinal de simetria A1 (Figura 15F). Cada volume flexuoso de circulação V3 estabelece-se à distância em torno dos canais 42 da segunda categoria. Como se nota na Figura 15G, os volumes flexuosos de circulação V3 dos canais 43 da terceira categoria estabelecem-se ao longo de trajetórias curvilíneas H3 em hélice com passos idênticos e raios de rotação idênticos que giram em torno de um eixo de referência que corresponde ao eixo longitudinal de simetria A1. Os dezesseis canais 43 estendem-se de modo simétrico em relação ao eixo de referência comum A1 encaixando-se uns nos outros.

[0126] De modo análogo ao exemplo ilustrado nas Figuras 1A a 1D, o volume flexuoso de circulação V3 dos canais estende-se entre a entrada 6 e a saída 7 do canal, ao longo de uma parte apenas do comprimento do canal. Assim, cada canal 43 da categoria periférica apresenta, respectivamente, entre a sua entrada 6 e a sua saída 7, um volume de entrada de circulação Ve de trajetória retilínea, o volume flexuoso de circulação V3 e um volume de saída de circulação Vs de trajetória retilínea.

[0127] A Figura 15H ilustra um suporte poroso 2 no qual são dispostos os canais 41, 42 e 43 das três categorias cujos volumes flexuosos de circulação são descritos pelas Figuras 15C a 15G. Como evidente, o objeto da invenção pode ser empregado para um suporte poroso comportando canais realizados em número diferente, divididos de acordo com um número de categorias diferentes.

[0128] As simulações numéricas de tipo CFD “Computational Fluid Dynamic” aplicadas ao exemplo ilustrado nas Figuras 13A a 13E forneceram, em termos de desempenhos e consumos de energia comparados com canais retos de mesmo diâmetro hidráulico, os resultados seguintes. Trata-se de resultados das simulações feitas a partir de um modelo numérico estabelecido sobre a base de resultados de medições experimentais obtidas ao se fazer circular, como fluido a tratar, um vinho tinto em monocanal circular retilíneo, com uma pressão transmembrana de 1,5 bar e um limiar de corte de 0,2 μm.

[0129] Na tabela 3 a seguir, a razão Qp/Qa expressa em % entre a taxa de fluxo volúmico de permeado Qp (m3/h) e a taxa de fluxo volúmico de alimentação do fluido a tratar Qa (m3/h) reportam o desempenho intrínseco dos canais flexuosos em relação aos canais retilíneos de mesmo diâmetro hidráulico (Dh) para uma mesma pressão transmembrana (PTM) e um mesmo limiar de corte (μm).

[0130] A eficiência energética da unidade de filtração na qual os elementos de filtração comportam canais flexuosos deste tipo é, ela mesma, expressa em metro cúbico de permeado extraído por kilojoule de energia necessária para fazer circular o fluido a tratar nos canais (m3/KJ). A velocidade média (m/s) nos canais correspondente é dada neste quadro 3 a título indicativo.

[0131] Os resultados apresentados nesta tabela mostram, para este exemplo de canais flexuosos helicoidais ilustrado nas Figuras 1A a 1D, que, em comparação com um elemento de filtração comportando canais retilíneos de mesmo diâmetro hidráulico: - no caso em que o passo da hélice vale 24mm, o desempenho intrínseco do elemento de filtração é multiplicado por 17 e a sua eficiência energética é multiplicada por 5, em comparação com um elemento de filtração comportando canais retilíneos. - no caso em que o passo da hélice vale 12mm, o desempenho intrínseco do elemento de filtração é multiplicado por 26 e a sua eficiência energética é multiplicada por 8.

[0132] De acordo com uma característica vantajosa da invenção, os canais flexuosos 4i de acordo com a invenção podem apresentar um passo p de valor independente do valor da distância R entre a trajetória curvilínea H1 e o eixo de referência A1. Assim, é possível realizar canais flexuosos com um passo p de valor baixo, combinado com um baixo valor da distância R. Tipicamente, pode ser previsto realizar canais flexuosos apresentando um passo p compreendido entre 1 mm e 250 mm com uma distância R compreendida entre 0,1 mm e 100 mm. Além disso, de acordo com uma característica vantajosa, os canais flexuosos de acordo com a invenção apresentam diâmetros hidráulicos pertencendo à faixa indo de 0,5 mm a 20 mm. É lembrado que o diâmetro hidráulico Dh é tal que Dh=4A/P, onde A é a área da seção de passagem do canal e P é o perímetro molhado desta seção.

[0133] Com vantagem, cada canal possui um diâmetro hidráulico podendo ser constante ou variável.

[0134] No quadro da invenção, a fabricação do suporte poroso 2, ou mesmo do elemento de separação por fluxo tangencial em sua totalidade, é realizada graças a uma técnica aditiva. O processo de acordo com a invenção consiste em realizar a estrutura tridimensional do suporte por formação de estratos elementares sobrepostos e ligados sucessivamente entre si, de modo a fazer crescer progressivamente a estrutura tridimensional do suporte.

[0135] O processo tem a vantagem, em relação às técnicas anteriores, de realizar o suporte em uma única etapa de produção que não necessita de ferramental, nem de usinagem e, portanto, de permitir o acesso a uma maior gama de geometrias de suporte e permite fazer variar os formatos e dimensões dos obstáculos nos canais.

[0136] No caso da utilização de um material sólido tal como um pó, a espessura do leito de pó e, portanto, de cada estrato sucessivamente consolidado, é relativamente baixa para permitir a sua ligação ao estrato inferior, por aplicação do fornecimento de energia ou projeção do líquido. Em particular, uma espessura de 20 μm a 200 μm de pó será depositada, esta espessura sendo em função da técnica aditiva selecionada.

[0137] É a repetição da sequência binária que permite, estrato após estrato, construir o formato tridimensional desejado. O motivo de consolidação pode variar de um estrato ao outro. O crescimento do formato tridimensional desejado é realizado ao longo de uma direção de crescimento escolhida.

[0138] A granulometria do pó depositado é um dos fatores que determina a espessura mínima de cada leito de pó, bem como o diâmetro médio de poros final obtido. Em particular, será utilizado um pó do material destinado a constituir o suporte, por exemplo, um pó de óxido metálico, ou mesmo um pó do um de seus precursores. O pó depositado apresentará, por exemplo, um tamanho médio de grãos da ordem de 35 μm para a obtenção de um diâmetro médio de poros no suporte de cerâmica da ordem de 10 μm.

[0139] A requerente constatou que a regulagem de diferentes parâmetros como a escolha do material e, para um material dado, o tamanho médio dos grãos do pó empregado, e para um material e uma granularidade dados, a espessura da leito de pó repetida camada após camada, por um lado, e a regulagem de diferentes parâmetros apropriados para a tecnologia escolhida para a consolidação permite a obtenção e o controle de uma textura porosa residual interconectada no núcleo do monolito consolidado. Esta textura porosa residual é o resultado de uma sinterização ou de uma colagem controlada dos grãos de pó deixando vazios intergranulares interconectados.

[0140] No caso da utilização de um feixe de energia, os principais parâmetros, sobre os quais é possível atuar, são a sua focalização, isto é, o diâmetro do feixe a nível do impacto com o leito de pó, a velocidade de varredura do leito de pó pelo feixe de fótons ou de elétrons ou, ainda, a taxa de recobrimento das superfícies de impacto do feixe de energia quando da constituição de um estrato.

[0141] No caso da utilização de uma projeção de líquido, os principais parâmetros, sobre os quais é possível atuar, são o peso das gotas, sua frequência, a velocidade de varredura do leito de pó pelo “jato” de gotas ou ainda pela taxa de recobrimento quando de cada passagem.

[0142] A requerente constatou igualmente que era possível, modulando os diferentes parâmetros previamente descritos, ajustar a distribuição de tamanho dos poros e, para cada população de poros dada, controlar o seu número e sua tortuosidade.

[0143] Uma vez o pó aglomerado nas zonas selecionadas, os grãos de pó de material não aglomerado são eliminados por qualquer técnica apropriada, a fluidez inicial do pó utilizado facilitando esta operação. É possível utilizar técnicas de circulação de ar (aspiração) ou de circulação de água ou ainda vibrações para se livrar dos últimos traços de pó permanecendo nos canais flexuosos ou em paredes das formas realizadas.

[0144] A consolidação final do elemento filtrante e o estado final da textura porosa são, geralmente, obtidos por um ou vários pós-tratamentos térmicos tendo por objetivo a eliminação dos ligantes (remoção de ligante) e/ou sinterização do material propriamente dito. A temperatura escolhida para tal sinterização final será em função da natureza do material inorgânico utilizado e do tamanho médio dos grãos do pó utilizado.

[0145] O suporte, ou mesmo o elemento de separação por fluxo tangencial em sua totalidade, é assim realizado estrato após estrato. Para isto, a montante, graças a um "software" de projeto por computador, a estrutura tridimensional do suporte ou do elemento de separação por fluxo tangencial a realizar, é recortada em fatias. O objeto virtual em três dimensões a realizar é, assim, recortado em fatias bidimensionais de espessuras muito finas. Estas finas fatias serão, então, realizadas uma a uma, sob a forma de estratos elementares sobrepostos e ligados entre si, de modo a fazer crescer progressivamente o formato tridimensional desejado.

[0146] Esta estrutura tridimensional é realizada: - quer pela repetição das etapas seguintes: realização de um leito de um material sólido (pó orgânico ou inorgânico) ou líquido (precursor orgânico ou líquido no qual é dispersado um pó que pode ser orgânico ou inorgânico) destinado a formar o suporte poroso, o leito sendo de espessura constante ao longo de uma superfície superior na seção do referido suporte poroso tomado a nível do estrato; consolidação localizada ao longo de um padrão determinado para cada estrato, de uma parte de material realizada para criar o estrato elementar, e ligação simultânea do estrato elementar, assim formado, ao estrato precedente; - quer pela criação sucessiva de cordões de material formados após a fusão de um pó orgânico ou inorgânico projetado no feixe de um laser segundo o motivo predeterminado para cada estrato; - quer por fusão contínua ou descontínua (gota) de um fio de um precursor sólido termofundível. Quando o precursor é um polímero orgânico termofundível utilizado apenas o suporte é de natureza orgânica e imediatamente utilizável para o depósito de uma camada de natureza orgânica. Quando o precursor é uma mistura de um polímero orgânico termofundível e de um pó inorgânico, cerâmico ou metálico, o suporte está, após eliminação do polímero servindo de ligante e após sinterização dos grãos do pó inorgânico, de natureza inorgânica.

[0147] De um modo geral, no primeiro caso, o material utilizado é quer sólido ou líquido e a consolidação dos estratos elementares é realizada por um fornecimento de energia ou por projeção de um líquido em finas gotículas. O consumo localizado de energia pode ser feito com um feixe de luz dirigido (LED ou LASER) ou um feixe de elétrons dirigidos, ou ainda com qualquer fonte de energia permitindo sua focalização e uma varredura do leito de pó segundo o motivo selecionado por CAO. A interação energia-material conduz, então, quer a uma sinterização, quer a uma fusão/solidificação do material, quer ainda a uma foto-polimerização ou foto- reticulação do material, de acordo com sua natureza e a da fonte de energia utilizada.

[0148] O fornecimento localizado de líquido sobre um leito de pó pode ser feito com microgotículas criados com a ajuda de um sistema piezoelétrico, eventualmente carregadas e dirigidas em um campo eletrostático. O líquido é então uma ligante ou um agente ativador do ligante previamente adicionado ao pó de cerâmica.

[0149] A utilização de uma técnica aditiva visada no âmbito da invenção permite obter, em relação às técnicas anteriores, por um lado, um ganho em termos de segurança e ritmo de produção e, por outro lado, uma grande variabilidade quanto à escolha dos formatos do suporte e formatos e relevos que podem ser conformados no ou nos canais no interior do referido suporte.

[0150] No quadro da invenção, para o projeto do formato tridimensional, diferentes técnicas aditivas podem ser utilizadas, como por exemplo, SLS (do inglês Selective Laser Sintering) ou SLM (do inglês Selective Laser Melting), a impressão 3D ou Binder-Jetting, LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing), FDM (Fused Deposition Modeling), estereolitografia (Stereolithography Apparatus SLA).

[0151] No quadro da invenção, são visados elementos de separação de um meio fluido por filtração tangencial, geralmente chamadas membranas de filtração. Tais elementos de separação comportam um suporte poroso realizado de um material orgânico ou inorgânico.

[0152] Para um suporte poroso orgânico, pode ser previsto escolher, a título de exemplos não limitativos, entre os materiais orgânicos seguintes: poliamida, poliétercetonacetona, poliestireno, Alumide, polifenilsulfona, elastômeros fluorados termoplásticos, polipropileno, polietileno, epóxi, acrilato, acrilonitrila butadieno estireno, polimetacrilato de metila, policarbonato, Nylon, polieterimida, acrilonitrila estireno acrilato, ácido polilático, policloreto de vinila e as suas misturas.

[0153] Para um suporte poroso inorgânico não metálico (cerâmica), pode ser previsto escolher, a título de exemplos não limitativos, entre os materiais inorgânicos seguintes: óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de zircônio, titanato de alumínio, nitreto de alumínio, nitreto de titânio, nitreto de boro, nitreto de silício, Sialon, carbono grafite, carbeto de silício, carbeto de tungstênio e suas misturas.

[0154] Para um suporte poroso inorgânico metálico (metais e ligas), pode ser previsto escolher, a título de exemplos não limitativos, entre os materiais metálicos seguintes: alumínio, ligas de alumínio, ligas de cobalto e de cromo, ligas de níquel, ligas de níquel e cromo, aços e aços inoxidáveis, titânio, ligas de titânio, ligas de cobre e de estanho, ligas de cobre, de estanho e de alumínio, ligas de cobre e de zinco e suas misturas.

Claims (22)

1. Elemento de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retido, o referido elemento de separação comportando um suporte poroso rígido monobloco (2) no interior do volume do qual pelo menos um canal (4i) para a circulação do meio fluido a tratar é disposto entre uma entrada (6) para o meio fluido a tratar e uma saída (7) para o retido, este suporte poroso rígido monobloco comportando uma superfície exterior (3) de recuperação do filtrado tendo atravessado o referido suporte, caracterizado pelo fato de que pelo menos um canal (4i) apresenta entre a entrada e a saída, um volume flexuoso de circulação (Vi) definido pelo deslocamento em torno de um eixo de referência (Ai) ao longo de uma trajetória curvilínea (Hi), de uma seção plana geratriz (Si) e pelo fato de que este eixo de referência (Ai) não atravessa a referida seção geratriz (Si) e encontra-se contido no volume do suporte poroso.

2. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume flexuoso de circulação (Vi) de pelo menos um canal (4i) é definido sobre uma parte apenas de seu comprimento tomado entre a entrada e a saída ou sobre todo o seu comprimento desde sua entrada até sua saída.

3. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o suporte poroso rígido monobloco (2) comporta vários canais (4i) de circulação para o meio fluido dispostos no interior do referido suporte.

4. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos um canal (4) apresenta uma seção geratriz (Si) com uma área constante ou variável.

5. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um canal (4i) apresenta uma seção geratriz (Si) com uma forma constante ou variável.

6. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a seção geratriz de pelo menos um canal (4i) é afastada do eixo de referência (Ai) de uma distância constante.

7. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a seção geratriz de pelo menos um canal (4i) é afastada do eixo de referência (Ai) de uma distância variável.

8. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o eixo de referência (Ai) é tangente à seção geratriz de pelo menos um canal (4i).

9. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ele comporta pelo menos uma série de vários canais apresentando seções geratrizes afastadas do eixo de referência (Ai) de uma distância R adaptada para ser separada entre si por divisórias de separação (11).

10. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a seção geratriz (Si) de pelo menos um canal (4i) evolui ao longo de uma trajetória resultando de um movimento de translação de direção constante ou variável combinado sobre, pelo menos, uma porção tomada entre a entrada e a saída, com um movimento de rotação em torno do eixo de referência (Ai) ao longo de um passo (p) constante ou variável e ao longo de um sentido levogiro ou dextrogiro.

11. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a trajetória apresenta um passo p compreendido entre 0,1 mm e 250 mm e que a distância (R) entre a trajetória curvilínea (H1) e o eixo de referência (A1) está compreendida entre 0,1 mm e 100 mm.

12. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a seção geratriz (Si) de pelo menos um canal (4i) tomado sobre, pelo menos, uma porção entre a entrada e a saída, evolui ao longo de uma trajetória helicoidal (Hi).

13. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a seção geratriz (Si) de pelo menos um canal (4i), tomado sobre uma porção limitada a partir da entrada (6) e da saída (7), evolui ao longo de uma trajetória (Hi) resultando de um movimento de translação paralelo ao eixo de referência.

14. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos um canal (4i) apresenta uma seção geratriz (Si), se estendendo perpendicularmente ou paralelamente ao eixo de referência.

15. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o suporte poroso (2) é realizado de um material escolhido entre os materiais orgânicos como poliamida, poliétercetonacetona, poliestireno, Alumide, polifenilsulfona, elastômeros termoplásticos fluorados, polipropileno, polietileno, epóxi, acrilato, acrilonitrila butadieno estireno, polimetacrilato de metila, policarbonato, Nylon, polieterimida, acrilonitrila estireno acrilato, ácido polilático, policloreto de vinila e suas misturas, selecionado dentre os seguintes materiais inorgânicos como óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de zircônio, titanato de alumínio, nitreto de alumínio, nitreto de titânio, nitreto de boro, nitreto de silício, Sialon, carbono grafite, carbeto de silício, carbeto de tungstênio e suas misturas, selecionado dentre os seguintes materiais metálicos como alumínio, ligas de alumínio, ligas de cobalto e de cromo, ligas de níquel, ligas de níquel e de cromo, aços e aços inoxidáveis, titânio, ligas de titânio, ligas de cobre e de estanho, ligas de cobre, de estanho e de alumínio, ligas de cobre e de zinco e suas misturas.

16. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que comporta um suporte poroso (2) e pelo menos uma camada separadora continuamente depositada sobre a parede interna de cada canal (4i) cada um constituído de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou outros materiais cerâmicos e suas misturas e, em particular, de óxido de titânio, de alumina, de zircônio ou uma de suas misturas, de nitreto de titânio, de nitreto de alumínio, de nitreto de boro, de carbeto de silício eventualmente em mistura com outro material cerâmico.

17. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os canais (4i) apresentam diâmetros hidráulicos pertencendo à faixa indo de 0,5 mm a 20 mm.

18. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada canal (4i) apresenta um diâmetro hidráulico constante ou variável.

19. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte (2) apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 4 μm a 100 μm.

20. Elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o diâmetro médio de poros corresponde ao valor d50 da distribuição volumétrica, para a qual 50% do volume total de poros correspondem ao volume de poros de diâmetro inferior à de d50; a distribuição volumétrica sendo obtida por penetração de mercúrio, por exemplo, de acordo com a técnica descrita na norma ISO 15901-1: 2005.

21. Processo de fabricação de um elemento de separação por fluxo tangencial de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte é realizado por formação de estratos elementares sobrepostos e ligados sucessivamente entre si, de modo a fazer crescer progressivamente o formato tridimensional do suporte no qual é disposto pelo menos um canal flexuoso (4i), definido em uma das reivindicações 1 a 20.

22. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que consiste em realizar o suporte por técnica aditiva pela qual, graças a um "software" de projeto por computador, o formato do suporte é recortado em fatias, estas fatias sendo realizadas uma a uma, sob a forma de estratos elementares sobrepostos e ligados sucessivamente entre eles, pela repetição das duas etapas seguintes: depósito de um leito contínuo, homogêneo e de espessura constante de um material em pó destinado a formar o suporte, o leito cobrindo uma superfície superior na seção do referido corpo poroso a formar, tomado a nível do estrato; consolidação localizada ao longo de um padrão determinado para cada estrato, de uma parte do material depositado para criar o estrato elementar, estas duas etapas sendo repetidas de modo a permitir, em cada repetição, a ligação simultânea do estrato elementar, assim formado, ao estrato previamente formado, de modo a fazer crescer progressivamente o formato do suporte.