ES1066216U - Dispositivo de desalacion por campo magnetico y canales divergentes. - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo de desalación por campo magnético y canales divergentes que permite la desalación de un flujo de agua salada mediante la distribución en dos o más canales de flujos de agua con diferentes concentraciones salinas.
Description
Dispositivo de desalación por campo magnético y
canales divergentes.
El dispositivo de desalación por campo magnético
y canales divergentes se engloba dentro de los dispositivos de
desalación por membranas. En este caso se aprovecha el fenómeno que
sufren las cargas eléctricas al atravesar un campo magnético. Estas
cargas se desvían de su trayectoria al pasar por un campo
magnético. Con este nuevo dispositivo conseguimos que un flujo
laminar de agua, que circula por una tubería, se divida en dos
flujos diferenciados por una mayor o menor concentración salina.
Esta división se consigue gracias a un fuerte campo magnético. El
campo magnético es el necesario para conseguir inducir a los iones
cargados eléctricamente una tendencia a circular por uno de los
canales en los que se divide la conducción principal.
Este dispositivo de desalación es similar a la
desalación por electrodiálisis. En la electrodiálisis la separación
de los iones positivos y negativos se lleva a cabo sometiendo al
flujo de agua salada a un diferencia de potencias entre sus paredes
a la vez que las membranas mantienen estratificada el agua con
menos salinidad del agua con mas salinidad. En nuestro caso una
conducción central se va a dividir en dos canales divergentes. Uno
de los canales va a permitir el movimiento de cargas eléctricas y
el otro canal no lo va a permitir. De esta manera los iones
cargados eléctricamente van a tener una tendencia natural a circular
por el canal que permite el flujo de cargas eléctricas.
La ciencia que estudia el comportamiento de un
fluido dentro de un campo magnético es la magnetohidrodinámica y
antecedentes a este tipo de máquinas los tenemos en los prototipos
de barcos impulsados por motores basados en la magnetohidrodinámica
del agua salada.
El dispositivo de desalación por campo magnético
y membranas selectivas a iones según su carga eléctrica consta
principalmente de un cuerpo central y dos cuerpos colocados en los
extremos. Todos los cuerpos tienen forma tetraédrica. El conjunto
del dispositivo ha de instalarse de manera que el flujo de agua
salada pase a través de O. El dispositivo está pensado para ser
instalado en medio de una conducción de agua bien de sección
rectangular o de sección circular. Si dividimos al dispositivo en
tres partes encontramos las siguientes: cuerpo inicial, cuerpo
central y cuerpo final.
El cuerpo inicial es la pieza cuya finalidad es
la de servir de adaptación entre la conducción de agua salada y el
dispositivo de desalación. Por tanto esta primera pieza adoptará la
forma geométrica para permitir la transición de una sección
cualquiera a una sección rectangular que es la sección que utiliza
el cuerpo central.
El cuerpo central se divide a su vez en tres
partes. Polo norte, conducción central y Polo sur. Los polos norte
y sur están situados paralelos al cuerpo tetraédrico central. Estos
polos pueden construirse con formas geométricas varias pero en el
diseño inicial serán tetraédricos. Los polos norte y sur forman un
dipolo magnético formado por superconductores para conseguir un
campo magnético de elevado valor. La conducción central es una
conducción hueca tetraédrica dividida longitudinalmente y
perpendicularmente a los polos norte y sur por una membrana
selectiva a cargas eléctricas. Esta membrana es perpendicular a las
líneas de campo magnético que unen por el camino mas corto a los
polos norte y sur. La membrana está compuesta por una parte que es
selectiva a los cationes y otra parte que es selectiva a los
aniones. Esta membrana divide la conducción central en dos
partes.
En las paredes de la conducción tetraédrica, que
quedan paralelas a las líneas de fuerza que unen por el camino más
corto los polos norte y sur, pletinas de un material conductor de
la electricidad. Estas pletinas estarán unidas eléctricamente a
través de un cable eléctrico exterior. Estas pletinas solo se
colocarán en uno de los canales en los que queda dividido la
conducción central. La finalidad de estas pletinas es permitir la
circulación de cargas eléctricas entre los dos extremos de la
conducción. Estas cargas eléctricas se generan espontáneamente por
es solo hecho que iones crucen un campo magnético.
El cuerpo final es simétrico, según un plano
trasversal al plano de las membranas y perpendicular al flujo del
agua, al cuerpo inicial. No obstante interiormente el cuerpo final
está dividido interiormente igual que la conducción central. Esto
es así para permitir que la separación de agua según su salinidad
se mantenga una vez haya atravesado el agua salada el cuerpo
central. A partir del cuerpo central existirán al menos dos
conducciones de agua diferentes. Por una conducción transcurrirá el
agua con una concentración salina menor y por la otra transcurrirá
el agua con una concentración salina mayor.
El cuerpo inicial del dispositivo de desalación
puede fabricarse en PVC u otro material termoplástico. Este
material permite mediante modelado alcanzar casi cualquier
geometría. De esta manera es más fácil alcanzar el objetivo de esta
pieza que es realizar la transición de la conducción hasta el
cuerpo central del dispositivo de desalación. Los requisitos para
la fabricación de esta pieza es que la sección inicial del cuerpo
inicial sea igual o ligeramente superior a la sección final de la
conducción a la que va a ser unida. De esta manera se garantiza que
se puedan unir ambas piezas.
La sección final del cuerpo inicial tendrá la
sección tipo de la conducción central del cuerpo central del
dispositivo de desalación. Como dimensiones tipo para la conducción
central del cuerpo central se ha elegido una sección rectangular de
30 cm de ancho por 40 cm de alto. Si suponemos que la conducción
por la que circula el agua salada es una tubería de sección
rectangular con las mismas medidas el cuerpo inicial queda reducido
a un tubo de PVC de sección rectangular de 30x40 cm. La longitud de
este tramo inicial puede ser variable solo limitada por el objetivo
de conseguir un flujo lo más laminar posible. Por tanto una
dimensión inicial de 100 cm es adecuada inicialmente.
El cuerpo final puede ser fabricado igualmente
como el cuerpo inicial pero con la diferencia de que su interior
está dividido por un panel de PVC dispuesto de idéntica manera a
como se encuentra la membrana selectiva dentro de la conducción
central del cuerpo central.
La construcción del cuerpo central se divide en
tres partes. Por un lado los polos norte y sur están formados por
bobinas de material superconductor dentro de un recipiente estanco
y aislante, bañadas por helio líquido. De esta manera se consigue
que la temperatura del superconductor esté sobre los 10 grados
Kelvin. Ambos polos están conectados a un criostato que mantiene la
temperatura del helio inferior a los 10 grados Kelvin. Estas
bobinas estarán dispuestas de tal manera que creen un campo
magnético perpendicular a la dirección del flujo del agua dentro de
la conducción central.
Los materiales a utilizar para la fabricación de
los polos son Acero inoxidable para construir el habitáculo que va
a contener el helio líquido. El habitáculo tendrá una forma
tetraédrica de dimensiones suficientes para conseguir la inserción
de todos los elementos necesarios para construir los polos
magnéticos. Para evitar conducciones de calor desde el exterior al
interior la estructura tetraédrica estará rodeada por un aislante
térmico.
Las bobinas estarán constituidas por un material
superconductor tal como el YBa2Cu3O7.
La envolvente exterior de la conducción central
puede ser construida igualmente en PVC. Los electrodos pueden ser
de un material como aleaciones de platino que garantiza una gran
resistencia a la destrucción por oxidación. La membrana selectiva
es una membrana bipolar de las que se utilizan en la desalación por
electrodiálisis.
La aplicación industrial de este dispositivo es
la desalación de agua del mar para su utilización en regadío. Este
dispositivo permite reducir la concentración salina del agua de una
manera controlada. Por tanto esta agua puede ser utilizada en
regadío.
La aplicación es notable ya que se consigue una
desalación a bajo coste. Coste que puede ser asumido por los
regantes. Esta es la principal diferencia con los dispositivos
actuales que tienen un coste alto en la desalación del agua.
En el dibujo 1 se puede observar la máquina en
su conjunto. En el dibujo se puede distinguir que longitudinalmente
la máquina se divide en tres partes. Tal y como las hemos llamado
tenemos el cuerpo inicial (1), el cuerpo final (2) y el cuerpo
central.
El cuerpo central se divide a su vez en tres
partes, conducción central (5), polos (3) y electrodos exteriores
(4).
En el dibujo 2 se representa una visión más
clara de los cuerpos inicial (1) y cuerpo foral (2). En el cuerpo
central se observa también la división interior del conducto
(8).
En el dibujo 3 se puede ver el conjunto del
cuerpo central. Aquí se ve como están dispuestos los polos (3),
electrodos exteriores (4) y conducción central
(5).
(5).
En el dibujo 4 se observa con más detalle la
composición de la conducción central (5). La disposición de los
electrodos interiores (6) y de la membrana selectiva (7).
Aunque aquí se hace una distinción entre
electrodos interiores y exteriores en realidad es lo mismo ya que
están unidos físicamente y además están hechos del mismo material.
Por tanto en la descripción no se ha hecho distinción entre
electrodos interiores y
exteriores.
exteriores.
Claims (3)
1. Dispositivo de desalación por campo magnético
y canales divergentes que permite la desalación de un flujo de agua
salada mediante la distribución en dos o más canales de flujos de
agua con diferentes concentraciones salinas.
2. Dispositivo de desalación por campo magnético
y canales divergentes según reivindicación (1) caracterizado
por la colocación de polos magnéticos de fuerte intensidad creados
a partir de la utilización de superconductores.
3. Dispositivo de desalación por campo magnético
y canales divergentes según reivindicación (1) y (2)
caracterizado por la colocación de electrodos conductores en
los canales para así diferenciar la intensidad eléctrica que
circula por un canal respecto a la que puede circular por otro de
los canales.
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