ES2199557T3 - Metodo y aparato para la electrocoagulacion de liquidos. - Google Patents
Metodo y aparato para la electrocoagulacion de liquidos.Info
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Abstract
Un dispositivo de tratamiento de electrocoagulación para el tratamiento de un flujo de líquido, que comprende: una envoltura (12, 74, 132) que incluye superficies internas que definen una cámara de reacción, teniendo dicha envoltura un extremo superior y un extremo inferior; una entrada (28, 82, 138) que se comunica con dicha envoltura en dicho extremo inferior para permitir el flujo de líquido a dicha envoltura; una salida (37, 98, 138) que se comunica con dicha envoltura en dicho extremo superior para permitir el flujo de líquido hacia fuera de dicha envoltura; caracterizado porque hay previstas una pluralidad de placas (26, 90, 134) de reacción en dicha envoltura y que se extienden en esencia verticalmente en la misma, estando dicha pluralidad de placas de reacción separadas unas de otras para crear espaciamientos entre placas de reacción adyacentes, produciéndose dicho flujo de líquido en una dirección de flujo ascendente a través de dichos espaciamientos entre dicha pluralidad de placas de reacción, teniendo dichas placas de reacción superficies no aisladas para contacto directo con dicho flujo de líquido y para ser consumidas con el tiempo debido a la electrocoagulación; por lo menos dos lengüetas (27, 92, 136) de placa de reacción enterizas con placas seleccionadas de dicha pluralidad de placas de reacción; y una unidad de control (54, 94, 150) conectada eléctricamente a dichas por lo menos dos lengüetas de placa de reacción, prorporcionando dicha unidad de control un voltaje de línea a dichas lengüetas con el fin de crear un campo eléctrico para el tratamiento de electrocoagulación dentro de dicha cámara de reacción; en el que las lengüetas de placa de reacción se extienden de tal manera que las conexiones eléctricas estén situadas, en funcionamiento, más allá de dicho líquido.
Description
Método y aparato para la electrocoagulación de
líquidos.
La presente invención se refiere a un método y
aparato para tratar un líquido y, de modo particular, a un método y
aparato para la electrocoagulación de líquidos mediante tratamiento
electrolítico para causar que las impurezas en el líquido sean
removidas o puedan ser separadas.
Se conoce en la técnica el tratamiento
electrolítico de líquidos para permitir la separación de un amplio
rango de contaminantes, incluyendo metales, sólidos, patógenos,
coloides y otras sustancias indeseables. El tratamiento
electrolítico involucra el uso de un campo eléctrico que es aplicado
a un líquido contenido en una cámara con el fin de coagular y de ese
modo permitir la remoción de impurezas encontradas en el líquido. Un
ejemplo de un dispositivo y método de la técnica anterior para
tratamiento electrolítico es descrito en la Publicación PCT Nº WO
9640591. De acuerdo con esta invención, una corriente de desecho es
pasada en primer lugar a través de un medio de polarización que
tiene un potencial eléctrico que es diferente del potencial de
tierra, y luego es pasada a través de una cámara de
electrocoagulación que incluye una pluralidad de electrodos
alargados o cuchillas de electrocoagulación que tienen diferentes
potenciales eléctricos comparados unos con otros. Una pluralidad de
agujeros son provistos en los electrodos para causar turbulencia en
la corriente de desecho lo cual, a su vez, aumenta la eficiencia de
la electrocoagulación. Aunque este dispositivo puede ser adecuado
para su propósito proyectado, una desventaja de este dispositivo es
que la trayectoria de flujo tortuosa de la corriente de desecho a
medida que pasa a través del dispositivo requiere que los electrodos
o cuchillas de electrocoagulación tengan una alta resistencia
mecánica para soportar la alta presión de agua que debe ser usada
con el fin de mantener la corriente de desecho libre de
obstrucciones. Debido a que las cuchillas de estos dispositivos
tienen que tener un tamaño y una resistencia mecánica importantes,
un número limitado de las mismas puede ser usado en un volumen
especificado, lo cual reduce el área efectiva disponible para el
tratamiento de electrocoagulación. Adicionalmente, estas cuchillas
de coagulación requieren voltajes de línea de entrada superiores con
el fin de obtener el amperaje deseado entre las cuchillas en el
campo eléctrico, debido a que su área está limitada por la presión
elevada. Placas más pequeñas pueden soportar presiones superiores,
pero la capacidad de mantener un amperaje deseado es sacrificada
debido a que el área de cuchilla disponible dentro de un dispositivo
de electrocoagulación está directamente relacionada con el amperaje
que puede ser mantenido. Adicionalmente, la trayectoria tortuosa
también causa problemas debido a los gases atrapados producidos por
la reacción electrolítica en la cámara, lo cual aumenta
adicionalmente la presión sobre las cuchillas. Por consiguiente,
debe emplearse una bomba de gran potencia para superar la tendencia
natural de la corriente de desecho a atascarse dentro de la cámara.
Esta publicación PCT abarca la misma materia que se describe en las
Patentes de EE.UU. números 5.611.907 de Herbst et al. y 5.423.962 de
Herbst, y adicionalmente incluye materia no encontrada en estas
otras patentes.
Otros ejemplos de dispositivos de tratamiento
electrolítico son descritos en la Patente de EE.UU. Nº 4.293.400 de
Liggett y la Patente de EE.UU. Nº 4.872.959 de Herbst et al. Estos
dispositivos utilizan electrodos en forma de tubos o tuberías de
metal pero requieren un gran esfuerzo a la hora de la reparación o
el reemplazo de los tubos. Esta cantidad de tiempo de paralización
es inaceptable para muchas aplicaciones comerciales.
La Patente de EE.UU. 5.043.050 de Herbst describe
electrodos planos usados dentro de una cámara de coagulación; sin
embargo, con el fin de utilizar el aparato de esta invención, los
bordes de la cámara de coagulación deben estar herméticamente
sellados. Después de largos períodos de uso, los sellos son
difíciles de mantener.
La Patente de EE.UU. Nº 3.925.176 de Okert
describe el uso de una pluralidad de placas de electrodo para el
tratamiento electrolítico de líquidos. Sin embargo, estas placas no
están destinadas a ser removidas como un todo ni individualmente.
Adicionalmente, el dispositivo descrito en esta referencia no puede
ser alimentado en una conexión eléctrica en serie, lo cual es
deseable en muchas circunstancias.
La Patente de EE.UU. Nº 5.302.273 de Kemmerer
describe un dispositivo de reacción iónica que incluye una envoltura
tubular con múltiples placas de electrodo circulares para el
tratamiento de un fluido. Debido a la trayectoria tortuosa utilizada
en la cámara de reacción de este dispositivo, se requieren
presiones elevadas para mover el líquido a través del dispositivo, y
el dispositivo parece susceptible al atascamiento y a una excesiva
acumulación de gases.
Una desventaja de todas las anteriores
referencias de la técnica anterior es que no hay medio por el cual
transformar el voltaje de línea de entrada al voltaje y amperaje
necesarios para optimizar el tratamiento de electrocoagulación sin
tener que usar un transformador separado. En otras palabras, las
cámaras de electrocoagulación propiamente dichas no tienen la
capacidad de transformar el voltaje de línea de entrada a un voltaje
y amperaje deseados dentro del campo eléctrico del dispositivo de
electrocoagulación.
Otra desventaja de la técnica anterior que
utiliza una trayectoria de flujo tortuosa es que los electrodos o
cuchillas de electrocoagulación requieren que se corten agujeros de
precisión para permitir que unas empaquetaduras sean atornilladas
entre las cuchillas con el fin de soportar la presión creada por la
trayectoria tortuosa. Adicionalmente, las cuchillas tienen que ser
cortadas con láser con extrema precisión con el fin de mantener la
trayectoria deseada exacta. La desviación de una trayectoria
predeterminada puede resultar en atascamientos debido a acumulación
de sólidos coagulados que forman un puente entre cuchillas mal
alineadas. Estos requerimientos de fabricación aumentan mucho el
costo de construir un dispositivo de electrocoagulación.
Otra desventaja de la técnica anterior, que
incluye muchas de las anteriores descripciones, es que las cuchillas
no son fácilmente removibles para su reemplazo o limpieza.
Particularmente para aquellas cámaras que utilizan una trayectoria
tortuosa, se requiere un gran número de tornillos y empaquetaduras
para mantenerlas en alineación. Por consiguiente, estas piezas de
equipo deben ser retiradas con el fin de reemplazar las
cuchillas.
Cada una de las desventajas precedentes son
superadas por el aparato y el método de esta invención.
Adicionalmente, el aparato y el método de esta invención logran
otras ventajas que se exponen de manera más completa más
adelante.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato para la electrocoagulación de
líquidos. En su forma más simple, el dispositivo o aparato incluye
una envoltura que define una cámara de reacción, y una pluralidad de
placas/cuchillas de reacción espaciadas que están orientadas en una
posición vertical dentro de la cámara de reacción. Una entrada está
prevista para permitir un flujo deseado de líquido a la cámara de
reacción y a las brechas o espacios entre las cuchillas. Una salida
está prevista a una altura superior respecto a la entrada y
corriente abajo de la misma para permitir que el líquido fluya desde
la cámara después de que el líquido ha sido tratado en la cámara.
Unas cuchillas seleccionadas se conectan a conductores eléctricos
que llevan un voltaje de línea de entrada. Un campo eléctrico es
creado en la cámara entre las cuchillas conectadas eléctricamente.
Los conductores eléctricos pueden estar unidos a cuchillas
seleccionadas con el fin de proporcionar a la cámara de reacción el
voltaje y el amperaje deseados para optimizar la electrocoagulación
del líquido particular. La capacidad de variar el voltaje y el
amperaje dentro del campo eléctrico de la cámara puede ser lograda
sin el uso de un transformador separado. El flujo de la corriente de
líquido es en una dirección ascendente a través de la cámara de
reacción en las brechas entre las placas/cuchillas. Por
consiguiente, la salida está situada en un nivel superior por encima
de la entrada. Una bomba puede estar colocada corriente arriba de la
entrada con el fin de proporcionar una carga adicional para el flujo
de líquido que pasa a través del aparato. Una serie de prefiltros u
otros medios de preacondicionamiento pueden ser colocados en línea
con la bomba y también corriente arriba de la entrada con el fin de
remover sólidos u otros materiales que de otro modo pueden obstruir
la cámara de reacción. Una unidad de control rectifica el voltaje de
línea de CA de entrada a un voltaje de CC. Unos conductores
eléctricos interconectan las cuchillas al voltaje de CC disponible a
partir de la unidad de control. Además de rectificar el voltaje de
línea de entrada, la unidad de control puede incorporar varias otras
funciones que ayuden a controlar el aparato, tales como un medio
para controlar la velocidad de la bomba y un voltímetro y
amperímetro para vigilar las condiciones dentro de la cámara. Sin
embargo, la unidad de control no necesita un transformador, ya que
las conexiones eléctricas efectuadas con las cuchillas permiten que
el voltaje y el amperaje deseados en las mimas sean ajustados, como
se expone adicionalmente más adelante. Adicionalmente, la unidad de
control puede tener la forma de un controlador lógico programable
que no solamente podría vigilar las entradas de condición de estado,
sino también producir unas salidas para controlar el proceso de
electrocoagulación. Por ejemplo, la polaridad del voltaje de los
conductores eléctricos que se extienden desde la unidad de control
puede ser invertida en base a una secuencia de sincronización
controlada por el controlador. Como ejemplo adicional, la unidad de
control puede medir el caudal de la corriente de líquido y ajustarlo
de conformidad manipulando la velocidad de la bomba, o ajustando el
caudal a través de una válvula situada corriente arriba de la
entrada. Después de que la corriente de líquido ha sido tratada de
manera electrolítica, la corriente de líquido puede ser pasada a
través de una cámara de desarrollo y/o a través de un tratamiento de
separación secundaria con el fin de remover la mayor parte de los
contaminantes que aún permanecen en la corriente de líquido. La
intención del dispositivo de electrocoagulación de esta invención es
remover la mayor parte de los contaminantes en un tratamiento de
separación secundaria. Aunque algunos contaminantes abandonarán la
corriente de líquido hacia la parte inferior de la cámara de
reacción, es deseable tratar el líquido dentro de la cámara de
reacción y, entonces, por la fuerza de la corriente de líquido,
mover los contaminantes hacia un punto de tratamiento de separación
secundaria corriente abajo. Si se permitiera que la mayor parte de
los contaminantes se sedimentaran desde la corriente de líquido
dentro de la cámara de reacción, entonces la cámara de reacción
tendría que ser limpiada y atendida con más frecuencia. El
tratamiento de separación secundaria puede ser logrado con varios
dispositivos colocados corriente abajo de la cámara de reacción. Por
ejemplo, la separación secundaria puede ser lograda con
clarificadores, filtros, separadores centrífugos, o centrífugas.
Cada uno de estos dispositivos puede ser usado dentro de la
separación secundaria como se menciona en la presente, o uno
cualquiera o una combinación de estos dispositivos puede ser usado
dependiendo del tipo de corriente de líquido tratada.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para electrocoagulación por
tratamiento electrolítico de una corriente de líquido. El método
puede incluir los pasos de hacer pasar la corriente de líquido a
través de un prefiltro y una bomba, y entonces a través de la
cámara de reacción en una dirección de flujo ascendente. El método
contempla adicionalmente los pasos de hacer pasar la corriente de
líquido a través de una salida de la cámara de reacción y entonces a
través de una cámara de desarrollo y/o separación secundaria. Unos
aditivos pueden ser introducidos a la corriente de líquido con el
fin de apuntar a la electrocoagulación de un contaminante
específico.
Las cámaras de electrocoagulación en todas las
realizaciones tienen la capacidad de transformar la energía del
voltaje de línea de entrada rectificado al voltaje y amperaje en el
campo eléctrico dentro de la cámara de reacción para optimizar el
tratamiento de electrocoagulación. Estas cámaras de
electrocoagulación transformadoras permiten por lo tanto que el
mismo suministro de energía proporcionado a la cámara de
electrocoagulación sea usado en un amplio rango de voltaje de línea
de entrada. Por consiguiente, no se requiere un transformador
separado, lo cual proporciona un ahorro grande en el costo de
incorporación de un dispositivo de electrocoagulación. También, la
capacidad de transformar el voltaje de rejilla de energía o voltaje
de línea de entrada permite que la invención sea usada en muchos
países que tienen diferentes voltajes de línea o rejilla de energía
standar.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la
cámara puede ser operada bajo vacío. Mediante la operación bajo
vacío, el gas creado por el proceso de electrocoagulación será
removido de la cámara más rápidamente. Adicionalmente, el uso de
vacío sobre la cámara reducirá la cantidad de aire disuelto dentro
de la corriente de líquido. Hay circunstancias en las cuales el
aire arrastrado impide el proceso de electrocoagulación, dependiendo
del tipo de líquido tratado y los contaminantes a ser removidos.
Adicionalmente, someter a la corriente de líquido a un vacío también
permite que los gases beneficiosos sean disueltos más
eficientemente en la corriente de líquido antes o después de la
coagulación. Por ejemplo, si la cantidad de oxígeno disuelto en la
corriente de líquido necesita ser aumentada, la corriente de líquido
se puede hacer pasar a través de un vacío para remover el aire
disuelto y luego se puede añadir oxígeno u ozono de regreso a la
corriente de líquido a través de un venturi. Como otro ejemplo, se
podría añadir dióxido de carbono para disminuir el pH de la
corriente de líquido o se puede usar amoníaco de la misma forma para
aumentar el pH de la corriente de líquido. Aunque se puede utilizar
un vacío, el aparato puede ser operado a presión atmosférica.
Otro beneficio de operar la cámara bajo vacío es
la remoción de compuestos y gases volatilizados que normalmente
permanecerían en la corriente de líquido en condiciones de presión
ambiental superior.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, un
vacío puede ser aplicado al aparato de esta invención mediante una
campana de vacío que es colocada sobre la cámara de reacción o,
alternativamente, la cámara de reacción entera puede ser colocada
dentro de un recipiente sellado o recipiente a presión que se
comunica con una fuente de vacío. Si se usa un recipiente a presión,
no solamente se puede aplicar un vacío, sino que la cámara puede ser
mantenida en un estado presurizado. Una cámara de reacción
presurizada sería ventajosa en situaciones en las cuales el aparato
es colocado en línea con una fuente de agua municipal que ya está a
presión. Por consiguiente, no se requeriría una bomba ni otro medio
de presión externo para mover la corriente de líquido a través del
dispositivo.
En otro aspecto de la invención, el amperaje y el
voltaje dentro de la cámara pueden ser ajustados colocando una
cuchilla no conductora o protección entre cuchillas conectadas
eléctricamente. Tal cuchilla no conductora o protección puede ser
elaborada a partir de plástico o PVC y puede ser removida o añadida
a la cámara de la misma manera que las cuchillas conductoras. El
voltaje y el amperaje dentro del campo eléctrico pueden ser también
modificados ajustando el área de una cuchilla conectada
eléctricamente en contacto con la corriente de líquido. Esto se
logra simplemente elevando o bajando una cuchilla eléctricamente
conectada en la corriente de líquido. Así, la cantidad del área de
la cuchilla expuesta está directamente relacionada con el amperaje
que transferirá en el campo eléctrico y a través de la corriente de
líquido.
En otro aspecto de la invención, la turbulencia
de la corriente de líquido puede ser aumentada proporcionando un
hidrociclón o una bomba del tipo de diafragma corriente arriba de la
cámara de reacción. La turbulencia aumenta la eficiencia del proceso
electrolítico. La turbulencia también puede ser aumentada inyectando
aire a la corriente de líquido corriente arriba de la entrada de la
cámara de reacción.
De acuerdo con una primera realización preferida,
el dispositivo de esta invención puede ser configurado para ser
usado en el hogar. Alternativamente, el tamaño de la primera
realización puede ser aumentado a una mayor escala en una segunda
realización para aplicación en usos de tipo más industrial que
requieren mayores cantidades de líquido tratado. En una tercera
realización preferida, el aparato de esta invención puede ser
modificado a una escala mucho más pequeña para uso portátil. En una
cuarta realización preferida, el aparato de esta invención puede ser
incorporado dentro de un recipiente a presión que es capaz de
presurizar o despresurizar el ambiente en el cual tiene lugar el
tratamiento electrolítico. La tercera realización difiere de las
otras realizaciones en que no ocurre flujo a través del dispositivo.
En cambio, una cantidad estática de líquido es tratada y luego
removida para su consumo.
Para cada una de las realizaciones de esta
invención, las cámaras de electrocoagulación no utilizan una
trayectoria de flujo tortuosa. La eliminación de una trayectoria de
flujo tortuosa de la corriente de líquido permite que se usen
cuchillas más delgadas debido a que la presión dentro de la cámara
es menor. El uso de cuchillas más delgadas permite emplear mayor
número de cuchillas dentro de una cámara. Al aumentar el número de
cuchillas dentro de la cámara se incrementa el área de las cuchillas
en contacto con la corriente de líquido, lo cual mejora el
tratamiento electrolítico de la corriente de líquido. En otras
palabras, las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la
cámara ocurren en las superficies de las cuchillas; por lo tanto, el
aumento del número de cuchillas dentro de un volumen establecido
asegura que tenga lugar un tratamiento electrolítico más intenso.
También, debido a que no hay una trayectoria de flujo tortuosa, los
gases que son producidos en el proceso electrolítico no crearán
bolsas de aire que, de otro modo, podrían de formar las cuchillas y
la cámara, y aumentar la presión requerida para bombear una
corriente de líquido constante a través de la cámara. La trayectoria
de flujo simple entre las cuchillas desde la parte inferior hasta la
superior de la cámara permite que los gases creados por el proceso
electrolítico asciendan como burbujas, como resultado de su
flotabilidad natural, y que puedan entonces escapar libremente a la
atmósfera o ser arrastrados hacia fuera por una fuente de vacío.
También, las burbujas se mueven en la dirección del flujo de
líquido, lo cual previene adicionalmente las obstrucciones y reduce
la cantidad de presión necesaria para mover el líquido a través del
dispositivo.
Debido a que se aumenta el área total de las
cuchillas dentro de la cámara, la unidad de electrocoagulación puede
ser operada con un consumo de energía mínimo. En general, el
tratamiento de electrocoagulación depende del amperaje del campo
eléctrico que está en contacto con la corriente de líquido. Si el
voltaje es mantenido dentro del campo eléctrico a un nivel de umbral
mayor de 2 voltios, tendrá lugar la reacción electrolítica en la
cual los iones de metal provenientes de las cuchillas son añadidos a
la corriente de líquido causando que las cuchillas se consuman con
el tiempo. Usualmente, el voltaje dentro del campo eléctrico sólo es
preocupante si no puede ser mantenido por encima del nivel de 2
voltios. El área total de las cuchillas dentro de las cámaras de
cada una de las realizaciones es aumentada lo suficiente para
mantener el mínimo umbral de 2 voltios mientras que también se
mantiene el amperaje necesario para un tratamiento efectivo. En
otras palabras, el aparato de esta invención puede ser operado a
voltajes menores que en la técnica anterior, lo cual resulta en un
consumo de energía reducido. Hay una relación directa entre el
voltaje que puede ser mantenido en el campo eléctrico para un
amperaje dado basándose en el área disponible. Un área aumentada
permite que un amperaje especificado sea mantenido a un voltaje
menor. Por ejemplo, si se requería 1 amperio para efectuar el
tratamiento del líquido y, si las áreas más grandes de las cuchillas
de esta invención permiten mantener 1 amperio a 2 voltios, entonces
la energía usada es de solamente 2 vatios. Si una cuchilla de la
técnica anterior que tiene un área más pequeña, digamos diez veces,
requiere un voltaje de 20 voltios para mantener 1 amperio, entonces
el consumo de energía aumentaría a 20 vatios. Tal como se expuso
anteriormente, el área disponible en el dispositivo de esta
invención es mucho mayor que en muchas cuchillas de la técnica
anterior. Típicamente, las cuchillas de la técnica anterior
requieren fabricación de precisión y, por lo tanto, son costosas de
elaborar. Adicionalmente, estas cuchillas de la técnica anterior
tenían que ser mantenidas en un tamaño mínimo con el fin de soportar
la presión dentro de la cámara de reacción. La superación de esta
limitación de tamaño no puede ser resuelta simplemente haciendo las
cuchillas más gruesas, ya que esto a su vez disminuiría el área de
cuchilla disponible dentro de la cámara de reacción. Hacer las
cuchillas de la técnica anterior más grandes o más anchas sin
aumentar el espesor requeriría menos presión en la cámara de
reacción, lo cual podría resultar en obstrucciones masivas o una
interrupción completa del flujo. Por consiguiente, el tamaño de
tales cuchillas de la técnica anterior tenía que ser mantenido en un
mínimo.
El aparato de esta invención es capaz de tratar
muchos tipos de líquidos incluyendo, sin limitación, agua, aceite y
anticongelante.
Las ventajas anteriormente expuestas, junto con
otras se harán evidentes a partir de una revisión de la descripción
que sigue en conjunto con las figuras correspondientes.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de electrocoagulación de esta invención, con una
porción de la pared lateral arrancada, de acuerdo con una primera
realización;
la Figura 2 es una vista en perspectiva
fragmentaria, similar a la figura 1, pero ilustrando adicionalmente
el interior de la cámara de reacción, y una cubierta superior
removible;
la Figura 3 es una vista plana superior de la
Figura 1 con todas las placas de reacción removidas excepto por una
placa, con fines de claridad;
la Figura 4 es un diagrama de bloques del aparato
de esta invención ilustrando los componentes principales de acuerdo
con una realización genérica;
la Figura 5 es una vista en perspectiva a escala
muy reducida de una segunda realización de la invención que puede
ser usada para la producción a gran volumen en ambientes
industriales;
la Figura 6 es una vista en perspectiva, en
despiece ordenado, de una tercera realización que no cae dentro de
la invención, en forma de unidad portátil o de viaje;
la Figura 7 es una vista en perspectiva de placas
o cuchillas de reacción que pueden ser removidas y reemplazadas como
una sola unidad;
la Figura 8 es una vista plana fragmentaria muy
agrandada de un par de placas de reacción que están fijadas dentro
de espaciadores correspondientes dentro de la cámara de
reacción;
la Figura 9 es una vista en perspectiva
fragmentaria de una cuarta realización de la invención que utiliza
un recinto sellado o recipiente a presión para mantener una presión
o vacío deseado dentro de la cámara de reacción;
la Figura 10 es una vista en perspectiva
fragmentaria de una cámara de reacción genérica y un ejemplo de la
forma en que placas de reacción seleccionadas puede ser conectadas a
un voltaje de línea rectificado de entrada para producir un voltaje
y un amperaje deseados dentro del campo eléctrico de la cámara de
reacción; y
la Figura 11 es otra vista en perspectiva
fragmentaria de una cámara de reacción genérica con placas de
reacción que están conectadas al voltaje de línea de entrada en una
configuración diferente con el fin de proporcionar un voltaje y un
amperaje diferentes dentro del campo eléctrico de la cámara de
reacción.
La Figura 1 ilustra un dispositivo de
electrocoagulación 10 de acuerdo con la primera realización de la
invención. Esta realización particular es representativa del tipo
de dispositivo que puede ser usado para el tratamiento de agua en el
hogar. El dispositivo 10 incluye una cámara de reacción 12 definida
por paredes laterales 14. Una base 16 de recolección de desechos
está conectada a la envoltura 12 de cámara por la brida superior 18
de la cámara de reacción 12 y por una brida inferior hermanable
correspondiente 20 de la base 16. Una cámara de recolección o
cámara de desarrollo 22 está dispuesta por encima de la cámara de
reacción 12. Como se muestra, la cámara de recolección 22 es más
amplia y más profunda que la cámara de reacción 12, pero es más
baja. La cámara de recolección 22 es definida por una pluralidad de
paredes laterales 24 y una pared inferior 36, como se demuestra en
la Figura 3, que se une directamente a las paredes laterales 14. Una
pluralidad de placas o cuchillas de reacción 26 están dispuestas
dentro de la cámara de reacción 12. Como se muestra, las placas de
reacción 26 se extienden verticalmente dentro de la cámara de
reacción y están colocadas lado a lado de modo que haya pequeñas
brechas entre caras opuestas de cada una de las placas. Unas placas
de reacción 26 seleccionadas pueden tener lengüetas de placa
integrales 27 que se extienden por encima de las paredes laterales
24. Aunque la Figura 1 muestra cada una de las placas de reacción 26
con una lengüeta de placa correspondiente, quedará entendido que
solamente se necesitan placas de reacción seleccionadas con
lengüetas de placa correspondientes 27, como se describe
adicionalmente más adelante. Un tubo de entrada 28 permite que la
corriente de líquido entre al dispositivo 10 cerca de la parte
inferior del mismo. Un tubo o tubería de salida 32 está previsto en
la porción superior del dispositivo 10. Tal como se muestra en la
Figura 3, el tubo de salida 32 está asegurado a la abertura de
salida 34 que está formada en la pared inferior 36. Por
consiguiente, el flujo de líquido a través del dispositivo es hacia
arriba a través de las brechas entre las placas 26, sobre el borde
superior 37 de las paredes laterales 14 y a la cámara de recolección
22. La corriente de líquido sale entonces a través del tubo de
salida 32. A medida que el proceso electrolítico tiene lugar, puede
ser necesario retirar algunos sólidos o cieno que precipiten fuera
de la corriente de líquido y que no son llevados por la corriente de
líquido fuera de la cámara de reacción. Por consiguiente, la base 16
incluye un desagüe 38 para retirar estos materiales así como para
proporcionar un medio para drenar el líquido con el fin de limpiar o
dar servicio a la cámara de reacción. La corriente de líquido que
entra al dispositivo a través del tubo de entrada 28 puede ser
distribuida regularmente entre las placas de reacción 26 por una
pluralidad de aberturas 29 que están dispuestas a lo largo de la
porción del tubo 28 dentro de la cámara de reacción.
Tal como se muestra en la Figura 2, una cubierta
superior opcional 42 puede ser provista para prevenir el acceso
directo a la cámara de reacción. Dependiendo del amperaje dentro de
la cámara de reacción, la cubierta superior actúa como dispositivo
de seguridad para prevenir que alguna persona se ponga en contacto
inadvertidamente con las placas de reacción o la corriente de
líquido. Adicionalmente, una cubierta de espuma 40 en forma de
pieza plana de Styrofoam® u otro material apropiado puede ser
primero colocada sobre las placas de reacción con aberturas para
permitir que las lengüetas de placa 27 sobresalgan a través de las
mismas. La cubierta superior 42 también puede tener una abertura
continua o una pluralidad de ranuras 46 con el fin de permitir que
las lengüetas de reacción sobresalgan a través de las mismas. Un
tubo de extracción de espuma 44 está también previsto para permitir
que la espuma sea extraída del dispositivo durante la operación.
Tal como se observa mejor en las Figuras 2, 3 y
8, un juego de espaciadores superiores 47 y un juego de espaciadores
inferiores 48 son provistos como guías para la ubicación apropiada
de las placas de reacción 26. La Figura 3 ilustra todas las
cuchillas/placas 26 removidas excepto por una placa, con el fin de
visualizar mejor el interior de la cámara de reacción. Tal como se
observa en la Figura 8, los espaciadores 47 y 48 son simplemente
guías ranuradas que permiten que los extremos 49 de las placas de
reacción sean fijados en las mismas. Los espaciadores son elaborados
a partir de un material no conductor. Las guías ranuradas aseguran
que se mantenga un espaciamiento G entre las placas. Tal como se
muestra en la Figura 8, las placas son sustancialmente paralelas
entre sí.
En la presente invención, la presión de líquido
que es experimentada por las placas de reacción 26 es mínima en
comparación con la mayoría de los dispositivos de la técnica
anterior. Ya que el dispositivo puede ser desahogado a la atmósfera,
los gases que son producidos en el proceso electrolítico no añaden
presión a la presión de líquido producida por la corriente de
líquido. Tales gases se forman como burbujas y se elevan dentro del
líquido por flotación. Las burbujas crean espuma que puede ser
retirada fácilmente. Por lo tanto, la resistencia mecánica de las
cuchillas no es una consideración significativa y se pueden usar
metales más puros en las cuchillas, los cuales pueden no tener
características de elevada resistencia mecánica en comparación con
las aleaciones. Adicionalmente, ya que las placas de reacción
operan en un ambiente de presión inferior, su vida útil se prolonga
ya que las placas no se romperán prematuramente debido a la presión
excesiva. Tal como se descubrió anteriormente, como las cuchillas
también pueden ser hechas más delgadas, un mayor número de placas
puede ser usado dentro de un volumen dado. Por consiguiente, el
número de brechas entre las cuchillas es aumentado lo cual, a su
vez, aumenta el área de exposición de la corriente de líquido al
tratamiento electrolítico.
Con el fin de remover las placas de reacción 26,
estas pueden ser simplemente levantadas hacia arriba y sacadas de la
cámara de reacción junto con los espaciadores 47 y 48. Los
espaciadores 47 y 48 proporcionan un medio simple por el cual las
placas pueden ser fijadas y reemplazadas sin un equipo adicional
excesivo que de otro modo podría hacer más difícil el reemplazo de
las placas.
Con el fin de facilitar más el desalojo de
burbujas de aire que son creadas durante el proceso electrolítico,
la cámara de reacción puede ser equipada con un dispositivo que
emite una frecuencia sónica o de radio. Este dispositivo (no
mostrado) podría ser simplemente unido a las paredes laterales 14 y
en comunicación con el interior de la cámara de reacción.
Tal como se muestra, en la Figura 4 se ofrece un
aparato genérico de esta invención en formato de diagrama de bloques
para ilustrar los componentes principales, y también para ilustrar
mejor el método de la invención. El líquido no tratado 51 puede ser
bombeado por la bomba 53 a la entrada 28, o el líquido no tratado
puede ser añadido directamente a la cámara de reacción 12 si ya está
a presión, como es el caso del agua municipal. El líquido no tratado
51 puede ser también pasado a través de un prefiltro 52 para remover
los sólidos. La corriente de líquido entra a la cámara de reacción
12 y experimenta un tratamiento electrolítico. Una unidad de control
54 proporciona un voltaje de línea rectificado a las placas de
reacción mediante conductores eléctricos 56. Los conductores
eléctricos 56 se unen a lengüetas de placa seleccionadas 27. La
corriente de líquido sale por la salida 32 y puede ser pasada a
través de una cámara de desarrollo 60. Una línea de recirculación 58
puede ser usada para reintroducir una porción deseada de la
corriente de líquido para tratamiento adicional. En el caso de la
primera realización de las Figuras 1-3, la cámara de
desarrollo 60 tiene la forma de la cámara de recolección 22 que
permite que la espuma producida por los gases ascendentes sean
removida. En otras realizaciones, la cámara de desarrollo 60
proporciona una oportunidad adicional para que la corriente de
líquido sea tratada con aditivos u otros productos químicos para
acondicionar el líquido para su uso final. Un medio de separación
secundaria 62 puede ser colocado corriente abajo de la cámara de
desarrollo 60 con el fin de separar y eliminar por filtración los
contaminantes o materiales coagulados antes del uso de la corriente
de líquido tratada.
La Figura 5 ilustra una segunda realización
preferida del aparato de la invención. Esta realización opera
bajo los mismos principios que la primera realización, pero
simplemente ilustra una disposición alternativa que es más adecuada
para situaciones en las cuales se requieren volúmenes elevados de
líquidos tratados en ambientes industriales. Tal como se muestra, el
dispositivo de electrocoagulación 70 de esta realización incluye un
tanque 72 de líquido crudo o no tratado que recibe un suministro de
líquido a través de la entrada 73. Un tanque de reacción 74 y un
tanque 76 de líquido tratado están dispuestos lado a lado con el
tanque 72 de líquido no tratado. Una bomba 80 fuerza al líquido no
tratado a través de las líneas de bomba 82 al tanque de reacción
74. Una cubierta de espuma 84 y una cubierta superior de seguridad
86 están situadas sobre el tanque de reacción 74 como se muestra. Un
interruptor de seguridad 88 puede ser incorporado dentro del
reborde superior 89 del tanque de reacción 74 con el fin de advertir
a un usuario si la cubierta superior es removida. El interruptor de
seguridad 88 puede ser cualquier interruptor limitador o de
contacto, industrial, que esté conectado a la unidad de control 94.
Tal como se muestra, la unidad de control 94 está montada al tanque
de reacción 74 para fácil acceso. Las placas de reacción 90 están
colocadas dentro del tanque de reacción 74 y, al igual que en la
primera realización, se extienden verticalmente a través del tanque
de reacción y están situadas en relación espaciada. Hay un número
aumentado de placas en esta realización en comparación con la
primera realización. Por consiguiente, esta realización requerirá
un mayor voltaje de línea de entrada, tal como 440 voltios, del que
se dispone fácilmente en la mayoría de los ambientes industriales.
La primera realización operaría normalmente con un voltaje de línea
de entrada de 110 voltios, que es el voltaje de línea de entrada más
común para áreas residenciales. Unos espaciadores similares a los
usados en la primera realización (espaciadores 47/48) pueden ser
también incorporados dentro de esta realización para fijar las
placas. Una pluralidad de lengüetas o extensiones 92 de placas de
reacción se extienden por encima de la cubierta de espuma 84.
Conductores eléctricos 96 se extienden desde la unidad de control 94
y se unen a las lengüetas o extensiones 92 de placa de reacción. Al
igual que con la primera realización, placas de reacción 90
seleccionadas pueden ser provistas de extensiones 92 de placa de
reacción con el fin de crear el amperaje y el voltaje deseados
dentro del campo eléctrico del tanque de reacción. Un vertedero o
rebosadero 98 permite que la corriente de líquido salga del tanque
de reacción 74. La cubierta de espuma permite que las extensiones 92
de placa de reacción pasen a través de la misma, pero fuerza a la
espuma y a la corriente de líquido a fluir hacia fuera de la cámara,
sobre el rebosadero 98. La cubierta superior 86 cubrirá todas las
conexiones eléctricas para fines de seguridad. Los conductores
eléctricos 96 pueden conectarse a las extensiones de placa de
reacción respectivas por cualquier medio conocido, tal como pinzas o
terminales de conexión que son usados en baterías industriales. El
área abierta entre la cubierta de espuma 84 y el rebosadero 98
permite que la espuma sea sacada por vacío o removida de otro modo
según se desee. El líquido tratado que se acumula dentro del tanque
76 de líquido tratado puede ser almacenado o removido según sea
necesario.
En una tercera realización no comprendida dentro
de la invención, se proporciona un dispositivo de electrocoagulación
portátil 100 como se muestra en la Figura 6. Este dispositivo
portátil 100 puede ser usado en aquellas circunstancias en las
cuales no hay agua potable disponible y se necesita una pequeña
cantidad de agua para beber, cocinar u otros fines similares. Esta
realización difiere de las realizaciones previas en que no hay flujo
de líquido a través del dispositivo, sino que se efectúa el
tratamiento de una cantidad estática y predeterminada de líquido. El
dispositivo 100 incluye una cámara de reacción 102 que alberga una
pluralidad de placas de reacción 104 que se extienden verticalmente
a través de la cámara de reacción y están espaciadas unas de otras.
Placas de reacción 104 seleccionadas pueden incluir lengüetas 106.
Están previstos espaciadores/divisores 107 para mantener las placas
de reacción en su relación espaciada. Terminales 108 están unidos a
las lengüetas 106 para una conexión eléctrica fácil. Una envoltura
100 para accesorios está montada en la cámara de reacción. La
envoltura 110 para accesorios puede incluir una fuente de voltaje,
tal como una batería 112. Conductores eléctricos 113 interconectan
la batería 112 y los terminales 108 de las lengüetas 106. La
envoltura 110 para accesorios puede ser también usada para almacenar
cables o conductores eléctricos adicionales 114 que podrían ser
usados para interconectar una fuente de energía al dispositivo 100,
tal como desde una batería de vehículo. Una cubierta superior 116
que tiene un medio de sellado 118 alrededor del borde inferior de la
misma es usada para cubrir el dispositivo 100. Después de que el
líquido ha sido tratado, el líquido puede ser extraído a través del
surtidor 120. Un filtro 122 es provisto para eliminar por filtración
cualesquiera sólidos o contaminantes. Tal como se muestra, el filtro
122 puede estar simplemente unido a la superficie interior de la
cubierta superior 116. La cubierta superior 116 puede ser elaborada
a partir de un material flexible, y el medio de sellado 118 puede
tener la forma de un sello tipo Tupperware® para prevenir la fuga
de líquido.
En el funcionamiento del dispositivo de
electrocoagulación portátil 100, la cubierta superior es removida,
el líquido es simplemente añadido a la cámara de reacción 102 y el
voltaje es alimentado a las placas de reacción 104 por la batería
112, u otra fuente de energía interconectada por los cables 114. Se
deja que el proceso electrolítico ocurra durante un período de
tiempo predeterminado basándose en el tipo de líquido que está
siendo tratado y los contaminantes objetivo a ser removidos. Se
tiene entonces acceso al líquido tratado abriendo el surtidor 120.
Se contempla que esta realización particular sería capaz de tratar
por lo menos 255,15 gr. de agua por carga. Esta realización contiene
preferiblemente seis placas o cuchillas de reacción que son
removibles. El filtro 122 puede ser un filtro de
16-24 micras que también es removible para limpieza.
Esta unidad de electrocoagulación portátil ha tratado de manera
efectiva agua proveniente de una corriente del exterior para
producir un agua libre de patógenos. En una prueba de laboratorios,
los coliformes, E. coli y enterococos totales fueron todos
reducidos a niveles aceptables (menos de 10 número más probable
(nmp)) en donde tales patógenos fueron originalmente encontrados a
12.000, 120 y 83 nmp, respectivamente. Además de los patógenos
expuestos anteriormente, se sabe en la técnica que la
electrocoagulación y la filtración son, también, efectivas en la
eliminación de iones de metal, sólidos suspendidos, pesticidas,
herbicidas y partículas coloidales.
Tal como se muestra en la Figura 7, cuando es
necesario remover y reemplazar las cuchillas/placas de reacción en
cualquiera de las realizaciones, pueden retirarse cuchillas
individuales o el juego entero de cuchillas usadas dentro del
dispositivo. Si el juego entero de cuchillas debe ser removido,
pueden ser usadas una pluralidad de varillas no conductoras 126 para
interconectar las placas de reacción. Las varillas no conductoras
126 podrían ser dimensionadas para encajar dentro de la cámara de
reacción específica usada. Estas varillas servirían no solamente
para estabilizar las placas dentro de la cámara de reacción, sino
también para mantener las placas de reacción separadas unas de otras
en la distancia G deseada. Para fines ilustrativos, el espaciamiento
G entre las placas de reacción respectivas 26 ha sido aumentado con
el fin de ilustrar mejor la forma en que las placas de reacción
pueden ser fijadas unas a otras a través de las varillas 126. El uso
de varillas no conductoras 126 eliminaría la necesidad de usar
espaciadores 47/48. Como también se muestra en la Figura 7, la
orientación de las placas de reacción puede ser configurada de tal
modo que las lengüetas 27 de placa sean situadas para permitir la
fácil conexión de los conductores eléctricos. La colocación de las
lengüetas en una disposición alternante ayuda a prevenir que los
conductores se crucen o enreden.
Aún otra realización del aparato de esta
invención es mostrada en la Figura 9. En esta realización, el
dispositivo de electrocoagulación 130 puede ser mantenido en un
ambiente presurizado o despresurizado por una envoltura 132 de
cámara de reacción que está completamente aislada del ambiente. La
envoltura 132 de cámara de reacción puede ser cualquier tipo
conocido de recipiente de presión que sea capaz de soportar presión
y vacío. Esta realización particular es ventajosa para ser usada en
aquéllas situaciones en las cuales la corriente de líquido se
encuentra en estado presurizado, tal como un suministro de agua
municipal. El uso de la envoltura 132 de cámara de reacción
eliminaría por lo tanto la necesidad de una bomba o de otro medio
para forzar a la corriente de líquido a través del dispositivo 130.
El principio de operación para esta realización particular es el
mismo de las realizaciones primera y segunda, en donde una corriente
de líquido pasa a través del dispositivo. Una pluralidad de placas
de reacción 134 se extienden verticalmente a través de la cámara de
reacción, y están en relación espaciada. Un número seleccionado de
lengüetas o extensiones 136 de placa de reacción se extienden hacia
arriba más allá de aquellas placas de reacción 134 sin lengüetas.
Una entrada 138 se comunica con la porción inferior de la envoltura
132 de cámara de reacción. Una cúpula o cámara de espuma 140 está
dispuesta por encima de la envoltura 132 de cámara de reacción en
relación sellada con la misma. Una tubería 142 de extracción de
espuma se comunica con el extremo superior de la cúpula de espuma
140. Una salida 144 de corriente de líquido está unida a la cúpula
de espuma 140 por encima de la cámara de reacción 132 y por debajo
de la tubería de extracción de espuma 142. A medida que la corriente
de líquido sale de la cámara de reacción a través de la salida 144,
se la puede hacer pasar entonces a través de un venturi 146 con el
fin de añadir un gas deseado a la corriente de líquido, tal como
oxígeno. Una línea de alimentación de venturi 148 permite que el gas
deseado entre al venturi 146. Por consiguiente, el lado corriente
abajo del venturi 146 en la tubería 149 contiene una mezcla de
corriente de líquido tratada y gas añadido desde la línea de
alimentación 148. La adición de oxígeno u otros gases puede ayudar
en el tratamiento de la corriente de líquido. Además de un gas
particular, pueden ser añadidos a la corriente de líquido en este
punto productos químicos u otros agentes para tratar adicionalmente
el líquido. Una unidad de control 150 proporciona un voltaje de
línea rectificado a las placas de reacción por medio de conductores
eléctricos 152. Los conductores eléctricos 152 se conectan con
conexiones selladas 154 que están eléctricamente acopladas a sus
lengüetas 136 de placa de reacción correspondientes. Aunque
solamente se ilustra un par de lengüetas 136 de placa de reacción
debe quedar entendido que el amperaje y el voltaje dentro de la
cámara de reacción pueden ser alterados como en las realizaciones
previas, proporcionando conexiones selladas adicionales 154 en
conjunto con lengüetas 136 de placa de reacción seleccionadas
correspondientes. Estas conexiones selladas 154 hacen contacto con
los conductores 152 externamente a la envoltura 132 de cámara de
reacción. El dispositivo de electrocoagulación de la Figura 9 puede
ser seguido corriente abajo por una cámara de desarrollo y un
separador centrífugo trifásico (no mostrado) o un filtro de lavado
en contracorriente (no mostrado). Este tipo de tratamiento es ideal
para un hogar, baño caliente o cualquier aplicación en donde se
necesite tratamiento de líquido en un sistema presurizado. Los
contaminantes pueden ser removidos de la corriente de líquido y el
líquido limpiado puede fluir según sea necesario sin
interrupción.
Una fuente de vacío (no mostrada) puede ser
conectada a la tubería de espuma 142 para ayudar a retirar la espuma
que se acumula dentro de la cúpula de espuma 140. La espuma creada
por el proceso electrolítico se colapsará, reduciendo así su volumen
durante la extracción a través de la tubería 142. La aplicación de
tal vacío puede ser también usada para ayudar en la retirada de
contaminantes desde el líquido, antes, durante o después de la
electrocoagulación, o para permitir una mayor saturación de gases
beneficiosos en el líquido. Por ejemplo, la corriente de líquido
dentro de la cámara de reacción podría ser saturada con un gas
particular, tal como oxígeno o dióxido de carbono, que sería
proporcionado por otra entrada formada en la cámara de reacción (no
mostrada), o el gas podría ser añadido directamente a la entrada
existente. El uso de un vacío para crear un ambiente de menor
presión permitiría que tales gases saturarán más completamente la
corriente de líquido a medida que pasa a través de la cámara de
coagulación. La cúpula de espuma 140 puede servir, también, como
torre de destilación, permitiendo la separación de varios
componentes de la corriente de líquido.
En cada una de las realizaciones, la forma de las
cuchillas no es crítica. Aunque las realizaciones preferidas
ilustran las cuchillas con perfiles rectangulares, debe quedar
entendido que pueden ser modificadas para ajustarse a la forma y al
tamaño particulares de la cámara de reacción que está siendo usada.
Los extremos o porciones inferiores de las cuchillas pueden ser
ahusados con respecto a los extremos superiores o porciones
superiores. El ahusamiento de las cuchillas de esta manera hace que
las cuchillas sean más fáciles de remover y reemplazar dentro de una
cámara de reacción. También, aunque las cuchillas de esta invención
son ilustradas sustancialmente planas, quedará entendido que el
aparato y método de esta invención no requiere que las cuchillas
tengan una configuración particular. La mayor preocupación con
respecto al perfil de las cuchillas es que las cuchillas permitan
que la corriente de líquido se mueva a través de la cámara de
reacción principalmente de una manera ascendente de modo que los
gases producidos en las reacciones electrolíticas puedan ser
removidos de la corriente de líquido. Por lo tanto, no es la
intención proporcionar flujo horizontal ni cruzado a través de la
cámara de reacción mediante el uso de orificios o aberturas en la
placa, como es el caso con muchos dispositivos de la técnica
anterior. Sin embargo, quedará entendido que las aberturas u
orificios pueden ser una característica de las cuchillas de esta
invención que no crearán un flujo horizontal ni cruzado. Por
ejemplo, las placas podrían ser elaboradas partir de un material
similar a un tamiz en donde hay cierto número de aberturas o
agujeros a lo largo de la cuchilla. Nuevamente, sin embargo, el
propósito de estos agujeros o aberturas no es inducir flujo
horizontal, sino más bien el de proporcionar flexibilidad en el tipo
de material a ser usado como las cuchillas. Se contempla incluso
dentro del alcance de esta invención que un montón o pila de
material metálico podría ser colocado dentro de la cámara y el cual
permitiría que las reacciones electrolíticas deseadas tuvieran
lugar sin inducir un flujo horizontal indeseable.
En las realizaciones preferidas, el espaciamiento
de las cuchillas puede ser tan cercano como 3,175 mm. Cuanto más
cerca estén las cuchillas, mayor será el área disponible para que
ocurra electrocoagulación dentro de un volumen dado. Sin embargo,
cuanto más próximas se coloquen las cuchillas más difícil será
forzar el líquido a través de los espaciamientos entre las
cuchillas, y más probable será que ocurra obstrucción entre las
cuchillas por formación de puentes de partículas sólidas o en
suspensión. El espesor de las cuchillas es también una consideración
práctica; cuanto más delgadas sean las cuchillas, mayor será el área
disponible para el tratamiento de electrocoagulación dentro de un
volumen dado. Si las cuchillas son demasiado delgadas, entonces su
flexibilidad aumentada hace que sean más difíciles de instalar.
También, si el líquido que está siendo tratado requiere la adición
de iones de metal desde las cuchillas, entonces las cuchillas más
gruesas son capaces de sacrificar iones de metal durante un período
de tiempo más largo antes de disolverse. Cuando las cuchillas se
disuelven, se parecen a una malla de ventana con agujeros
irregulares. El proceso de electrocoagulación continúa mientras haya
una superficie para que ocurra la reacción. Con cada una de las
realizaciones de esta invención, un espesor adecuado de la cuchilla
es de 3,175 mm. Las cuchillas pueden ser elaboradas de aluminio,
hierro, acero inoxidable, carbono o cualquier material conductor. La
elección del material de cuchilla se basa en el líquido a ser
electrocoagulado, los contaminantes a ser removidos de la corriente
de líquido, el material que se desea dejar dentro de la corriente de
líquido, y el material a ser sacado por precipitación como
sedimentos.
En lugar de los espaciadores aislados 47/48 y
107, unas tiras no conductoras de material o arandelas pueden ser
colocadas entre las cuchillas. Este tipo alternativo de espaciadores
puede ser mantenido en su lugar por tornillos no conductores u otro
equipo no conductor. Las brechas o espacios creados entre las
cuchillas no tienen que ser necesariamente exactamente paralelos ni
uniformes. El proceso de electrocoagulación es flexible, y mientras
se proporcione un área para el contacto con la corriente de líquido,
entonces el proceso de electrocoagulación puede ocurrir. Como
cuestión práctica, sin embargo, es conveniente evitar puntos de
estrangulación o espaciamientos relativamente estrechos para
impedir la formación indeseable de puentes de partículas
sólidas.
En las realizaciones primera, segunda y cuarta,
las cuchillas conectadas eléctricamente se elevan más allá de la
línea de líquido y descarga de espuma, y pasan a través de la
cubierta de espuma y cubierta superior para impedir que la espuma o
el líquido alcance las lengüetas de placa. En la tercera
realización, la cubierta superior es removida durante el
tratamiento, pero las lengüetas de placa son aún mantenidas por
encima de la línea de líquido para mantenerlas secas. Es necesario
mantener secas las lengüetas de modo que no ocurra corrosión.
En cada una de las realizaciones, el dispositivo
de electrocoagulación de esta invención puede también permitir que
una porción de la corriente de líquido se desvíe del campo eléctrico
entre las cuchillas sin sacrificar la capacidad del dispositivo de
tratar de manera efectiva la corriente de líquido. El líquido que no
pasa a través del campo eléctrico aún llevará electrones debido al
contacto con el líquido que ha pasado a través del campo eléctrico.
Por ejemplo, ya que el dispositivo de esta invención no requiere
cuchillas cortadas con precisión y las cuchillas están destinadas a
ser removibles desde los espaciadores 47 y 48, una pequeña porción
de la corriente de líquido podría saltarse el campo eléctrico
desplazándose a través de pequeñas brechas entre los extremos 49 de
las cuchillas y los espaciadores. Por lo tanto, se sigue logrando
todavía un tratamiento efectivo del volumen total de la corriente de
líquido ya que el mezclado ocurre naturalmente en toda la cámara de
reacción. Dependiendo del tipo de contaminantes a ser removidos,
algunos dispositivos de tratamiento pueden solamente requerir la
exposición de una pequeña porción del líquido total dentro del campo
eléctrico, y luego los líquidos tratados y no tratados son mezclados
para efectuar un tratamiento adecuado para el volumen total general
de líquido. Por consiguiente, como se muestra en la Figura 4, la
cámara de desarrollo que está corriente abajo de la cámara de
reacción puede ser usada para fines de mezclar adicionalmente las
porciones tratada y no tratada de la corriente de líquido que no son
mezcladas durante el flujo a través de la cámara de reacción.
Tal como se explicó brevemente en lo que antecede
las cámaras de electrocoagulación utilizadas en las varias
realizaciones preferidas de esta invención tienen capacidad para
transformar el voltaje de línea rectificado de entrada o voltaje de
rejilla de potencia para optimizar el tratamiento de
electrocoagulación. Tradicionalmente, los dispositivos de
coagulación de la técnica anterior usan un transformador separado
para tomar el voltaje de línea de entrada, rectificar y transformar
luego el voltaje de línea a un voltaje o grupo de voltajes a los
cuales la cámara de reacción puede operar de manera eficiente. En la
presente invención, la energía es obtenida directamente desde el
voltaje de línea de entrada o rejilla de potencia, es rectificada a
través de un diodo o rectificador común dentro de la unidad de
control, y es entonces transferida directamente a la cámara de
electrocoagulación. Los transformadores del tipo necesario para
transformar el voltaje de línea de entrada en voltajes utilizables
dentro de una cámara de reacción son extremadamente costosos y, por
lo tanto, añaden un costo considerable al costo general de fabricar
un dispositivo de electrocoagulación. También, tales transformadores
son extremadamente pesados, lo cual hace que el transporte y la
instalación sean más difíciles. Cuando un transformador tradicional
es usado para reducir el voltaje de línea de entrada a un nivel
aceptable para ser usado en un dispositivo de electrocoagulación, el
amperaje necesario para tratar la corriente de líquido debe ser
transferido desde el transformador a la cámara a un voltaje
inferior. Debido a que los alambres eléctricos son tasados, o
dimensionados, en base al amperaje específicamente, y al voltaje
generalmente, el tamaño y el costo de un alambre capaz de conducir
de manera segura un bajo voltaje y alto amperaje es mucho mayor que
el de un alambre usado para conducir alto voltaje y bajo amperaje.
Por eso es que las compañías de energía conducen la electricidad a
través de una rejilla de energía desde un punto de generación a
altos voltajes y bajos amperajes, y entonces transforman la energía
a bajos voltajes y altos amperajes cerca del punto de uso (es
decir, el hogar o lugar de la fábrica). Por lo tanto, ventajas de
tamaño y costo pueden ser obtenidas conduciendo la electricidad a
mayor voltaje y menor amperaje.
El potencial entre el voltaje de línea o energía
de entrada y las cuchillas dentro de la cámara de reacción para cada
una de las realizaciones puede ser transformado generalmente como
sigue:
1. El voltaje entregado a la cámara con
conexiones de energía a las cuchillas primera y última (nos. 1 y
219, como se describe adicionalmente más adelante) resulta en la
transformación del voltaje de línea de entrada como sigue: El
voltaje dentro de la cámara será el voltaje de línea de entrada
dividido entre el número de los espaciamientos entre las cuchillas.
El amperaje sacado en la cámara será el amperaje que proviene del
voltaje de línea de entrada.
2. El voltaje entregado a la cámara con
conexiones de energía a cada cuchilla, alternando entre conductores
positivos y negativos (Tabla 2 más adelante) resulta en la
transformación del voltaje de línea de entrada como sigue: El
voltaje dentro de la cámara será el voltaje de línea de entrada y el
amperaje será el amperaje total que proviene del voltaje de línea de
entrada dividido entre el número de espaciamientos entre las
cuchillas.
3. El amperaje extraído desde el voltaje de línea
de entrada puede ser controlado ajustando el área de las cuchillas
conectadas eléctricamente. Hay una relación lineal entre el área y
el amperaje extraído; por ejemplo, el amperaje se duplicará si se
duplica el área de las cuchillas conectadas eléctricamente en
contacto con el líquido.
4. El amperaje y voltaje creados dentro de la
cámara pueden ser controlados conectando el voltaje de línea de
entrada a las cuchillas en cualquier combinación como se describió
anteriormente en los núms. 1, 2 y 3. Tal como se muestra en la Tabla
1, esto permite un amplio rango de control de amperaje y voltaje
entre las cuchillas.
Un conjunto de ejemplos prácticos serán ahora
descritos en términos de la forma en que el dispositivo de
electrocoagulación de esta invención puede transformar el voltaje
de línea de entrada en el amperaje y el voltaje necesarios dentro
del campo eléctrico. Con referencia a las Figuras 10 y 11, y la
Tabla 1 más adelante, una cámara de reacción 160 incluye una
pluralidad de placas o cuchillas de reacción. Una unidad de control
162 proporciona el voltaje de línea rectificado de entrada por medio
del conductor positivo 164 y el conductor negativo 166. Hay un total
de 219 cuchillas dentro de la cámara, elaboradas de fleje de
aluminio de 3,175 mm, y espaciadas en 3,175 mm. Las cuchillas de
este ejemplo podrían tener aproximadamente 152,4 mm de ancho y
1219,2 mm de largo. Asumiendo que el voltaje de línea de entrada es
de 440 voltios de CA trifásico tradicional, un diodo o rectificador
dentro de la unidad de control 162 rectifica el voltaje de línea de
440 voltios CA a 560 voltios de C.C. (de acuerdo con fórmulas
standard para rectificadores en donde el voltaje de C.C. rectificado
es igual al voltaje de CA multiplicado por la raíz cuadrada de 2 y
menos 10% de pérdida en el rectificador). Los conductores 164 y 166
se unen a las lengüetas de placa de reacción respectivas por encima
de la línea de líquido de modo que las conexiones son efectuadas en
un lugar seco. De acuerdo con la ley de Ohm, según la cual el
voltaje es igual al amperaje multiplicado por la resistencia, y
suponiendo que la resistencia es igual a la distancia entre las
cuchillas con conexiones de voltaje, la siguiente tabla puede ser
generada:
| Ejemplo | Cuchilla con conductor | Cuchilla con conductor | Amperaje entre | Voltaje entre | Amperaje de |
| Nº | positivo unido | negativo unido | cuchillas | cuchillas | línea de entrada |
| 1 | 1 | 219 | 10 | 2,6 (560/218) | 10 |
| 2 | 1 y 219 | 110 | 20 | 5,1 (560/109) | 40 |
| 3 | 1 y 146 | 73 y 219 | 30 | 7,7 (560/72) | 90 |
| 4 | 1, 110 y 219 | 55 y 164 | 40 | 10,4 (560/54) | 160 |
| 5 | 1, 87 y 174 | 44, 131 y 219 | 50 | 13,0 (560/43) | 250 |
| 6 | 1, 73, 145 y 219 | 36, 109 y 182 | 60 | 16,0 (560/35) | 360 |
| 7 | 1, 62, 125 y 187 | 31, 93, 156 y 219 | 70 | 18,7 (560/30) | 490 |
| 8 | 1, 55, 109, 164 y 219, | 27, 82, 136 y 191 | 80 | 21,5 (560/26) | 640 |
La Figura 10 ilustra las conexiones eléctricas
entre la unidad de control y la cámara de reacción de acuerdo con el
ejemplo 3 de la Tabla 1. Tal como se muestra, el conductor positivo
164 es unido a las cuchillas 168 y 172, que corresponden a los
números de cuchilla 1 y 145, respectivamente. El conductor negativo
166 está unido a las cuchillas 170 y 174, que corresponden a los
números de cuchilla 73 y 219. Con esta configuración de conexión, el
amperaje entre cada una de las cuchillas es 30 amperios. El voltaje
entre cada una de las cuchillas es 7,7 voltios (voltaje de C.C.
rectificado de 560 voltios dividido entre el número de
espaciamientos entre pares de cuchillas que tienen energía aplicada
a las mismas, que en este caso es 72). En otras palabras, la energía
es aplicada a las cuchillas número 1, 73, 145 y 219, lo cual
efectivamente divide la cámara en tres áreas mayores designadas con
los números de referencia 178, 180 y 182. Por lo tanto, 219 dividido
entre 3 áreas separadas equivale a 72 espaciamientos entre pares de
cuchillas conectadas eléctricamente, y 560 dividido entre 72 es
igual a 7,7. Tal como también se muestra en la Tabla 1, la cámara de
electrocoagulación sacará 90 amperios de la fuente de voltaje de
línea de entrada.
La figura 11 ilustra las conexiones
correspondientes al ejemplo 2 de la Tabla 1. Tal como se muestra, el
conductor positivo 164 está unido a las placas 168 y 174
correspondientes a las placas número 1 y 219, respectivamente. El
conductor negativo 166 está unido a la cuchilla 176, correspondiente
a la cuchilla número 110. Por consiguiente, el amperaje entre cada
una de las cuchillas es 20 amperios, el voltaje entre las cuchillas
es 5,1 voltios (560 dividido entre 109). En otras palabras, el
voltaje entre las cuchillas es el voltaje de C.C. suministrado
dividido entre el número de espaciamientos entre pares de cuchillas
conectadas eléctricamente. Tal como se muestra en la Figura 11, la
colocación de los conductores eléctricos en los números de cuchilla
1, 110 y 219 divide efectivamente la cámara en dos áreas mayores
mostradas como áreas 184 y 186. También en este ejemplo, la cámara
de electrocoagulación sacará 40 amperios de la fuente de voltaje de
línea de entrada. La Tabla 1 muestra ocho tipos diferentes de
conexiones que pueden ser usadas para obtener diferentes voltajes y
amperajes dentro de la cámara de reacción. Es evidente que otros
voltajes y amperajes pueden ser creados dentro de la cámara de
reacción desarrollando otras configuraciones de conexión.
La Tabla 2 a continuación ilustra el método por
el cual los dispositivos de la técnica anterior son configurados
para proporcionar una fuente de voltaje de línea de entrada a una
cámara de reacción. Tal como se muestra, una conexión eléctrica debe
ser efectuada con cada una de las cuchillas dentro de la cámara. Un
transformador separado es entonces usado para proporcionar
diferentes voltajes de línea de entrada a la cámara. Tal como se
muestra, la creación de 2,6 voltios entre cada una de las cuchillas
requiere que la cámara extraiga unos niveles elevados de amperaje
desde la fuente de voltaje de línea de entrada. Esta mayor
extracción de amperaje requiere que se usen conductores mucho más
grandes para transferir energía a las cuchillas en comparación con
el aparato de esta invención. Adicionalmente, tal dispositivo de la
técnica anterior es más complejo y costoso de fabricar debido al
gran tamaño y al número de conexiones eléctricas requeridas.
Transformación uniendo conductores a cada
cuchilla
| Ejemplo | Cuchilla con conductor | Cuchilla con conductor | Amperaje entre | Voltaje entre | Amperaje de |
| Nº | positivo unido | negativo unido | cuchillas | cuchillas | línea de entrada |
| 1 | Número impar | Número par | 10 | 2,6 | 2.180 |
| 2 | Número impar | Número par | 20 | 5,1 | 4.360 |
| 3 | Número impar | Número par | 30 | 7,7 | 6.540 |
| 4 | Número impar | Número par | 40 | 10,4 | 8.720 |
| 5 | Número impar | Número par | 50 | 13,0 | 10.900 |
| 6 | Número impar | Número par | 60 | 16,0 | 13.080 |
| 7 | Número impar | Número par | 70 | 18,7 | 15.260 |
| 8 | Número impar | Número par | 80 | 21,5 | 17.440 |
También se contempla que el dispositivo de esta
invención pueda ser usado dentro de áreas peligrosas. Las conexiones
eléctricas entre la unidad de control y la cámara de reacción
podrían ser aisladas con el fin de cumplir normas para dispositivos
a prueba de explosión. Por ejemplo, las conexiones eléctricas en las
cuchillas podrían ser aisladas para incluir un revestimiento aislado
colocado sobre las cuchillas eléctricamente conectadas hasta un
nivel justo por debajo de la línea de líquido dentro de la cámara de
reacción.
Con el dispositivo de electrocoagulación de esta
invención, la energía suministrada a la unidad de control es
ajustada por el voltaje de línea de entrada, y el amperaje es
controlado dentro de la cámara de electrocoagulación. El amperaje
dentro de la cámara de reacción conectada eléctricamente puede ser
controlado (1) ajustado el área de las placas o cuchillas de
reacción conectadas eléctricamente en contacto con la corriente de
líquido; (2) ajustando la distancia entre las cuchillas
eléctricamente conectadas; (3) la adición de cuchillas aislantes no
conductoras; y (4) ajustando la conductividad del líquido añadiendo
productos químicos que mejoren o degraden la capacidad del líquido
para transferir electrones. El amperaje puede ser también controlado
proporcionando un interruptor entre el voltaje de línea de entrada y
la cámara de reacción que ponga cíclicamente la energía en
``encendido'' y ``apagado''.
Como descripción adicional de (1) anterior, el
amperaje retirado puede ser controlado en el interior de la cámara
de reacción ajustando la longitud de contacto con el líquido de las
cuchillas eléctricamente conectadas. Usando la Tabla 1, Ejemplo 1,
una cuchilla de 152,4 mm de ancho y 1219,2 mm de largo saca 10
amperios con un líquido específico. El amperaje de la cámara de
reacción podría ser reducido acortando la cuchilla Nº 1 o la
cuchilla Nº 219. El amperaje se reduciría a 7,5 amperios si la
longitud de la cuchilla Nº 1 fuera reducida a 914,4 mm. El amperaje
se reduciría a 5 amperios si la longitud de la cuchilla Nº 1 fuera
reducida a 609,6 mm. Por lo tanto, hay una relación lineal entre el
amperaje sacado y la longitud de contacto con el líquido de las
cuchillas conectadas eléctricamente. El amperaje sacado puede ser
controlado de la misma manera colocando una cuchilla no conductora
entre cuchillas eléctricamente conectadas. No existe requerimiento
particular en términos de la colocación de tal cuchilla no
conductora; solamente que sea colocada entre cuchillas
eléctricamente conectadas designadas. La cuchilla no conductora
reducirá la conductividad entre la pluralidad de cuchillas en la
cámara de reacción en la misma proporción que si se retirase del
contacto con el líquido una cuchilla conectada eléctricamente. Por
ejemplo, el amperaje sacado en el ejemplo anterior sería reducido a
7,5 amperios si una cuchilla no conductiva de 304,8 mm de longitud
fuera colocada en contacto con el líquido en la cámara de reacción
entre las cuchillas núms. 1 y 219. El amperaje sacado se reduciría
a 5 amperios si una cuchilla no conductiva de 609,7 mm de longitud
fuera colocada entre las cuchillas núms. 1 y 219, y el amperaje
sacado sería reducido a 2,5 amperios si una cuchilla no conductiva
de 914,4 mm fuera colocada entre las cuchillas núms. 1 y 219. Las
longitudes de las cuchillas eléctricamente conectadas o no
conductoras pueden ser ajustadas en el líquido manualmente o
mecánicamente. Por ejemplo, la superficie interior de la envoltura
de la cámara de coagulación podría estar provista de una pluralidad
de bridas verticalmente ajustables que podrían ser colocadas
selectivamente a niveles diferentes dentro de la cámara de reacción
y alineadas con una cuchilla particular conectada eléctricamente.
La cuchilla podría ser fijada a estas bridas verticalmente
ajustables para aumentar o reducir de manera efectiva el área de la
cuchilla conectada eléctricamente en contacto con el líquido.
En las realizaciones primera, segunda y cuarta,
el flujo de la corriente de líquido a través de la cámara podría ser
aumentado o disminuido para controlar adicionalmente el amperaje
dentro de la cámara de reacción. Generalmente, el flujo aumentado de
líquido a través de la cámara resultará en una disminución de
amperaje debido a que los iones de metal de las cuchillas serán
removidos más rápidamente, disminuyendo de ese modo la
conductividad del líquido. Tal como se describió anteriormente, la
unidad de control puede estar equipada con un amperímetro para
vigilar el amperaje dentro de la cámara. La unidad de control puede
entonces controlar un aumento o una disminución del caudal de la
corriente de líquido a través del dispositivo controlando una
válvula o bomba de velocidad variable corriente arriba de la
entrada.
En cada una de las realizaciones, las cuchillas
con el tiempo pueden recubrirse de un revestimiento o incrustación
no conductor. El revestimiento puede ser removido de las cuchillas
invirtiendo la polaridad de la energía de C.C. hacia las cuchillas
eléctricamente conectadas. Por consiguiente, esta invención
contempla el cambio de la polaridad del voltaje de C.C.
proporcionado a las cuchillas por la unidad de control de acuerdo
con una secuencia sincronizada o basándose en un amperaje aumentado
que indica menor conductividad debido a la formación de
incrustaciones.
Con el fin de obtener los amperajes y voltajes
variables de la Tabla 1, solamente se requiere que nueve cuchillas
tengan lengüetas de cuchilla. Ya que las cuchillas son fácilmente
removibles, las cuchillas o placas que tienen lengüetas pueden ser
movidas a las ubicaciones deseadas dentro de la cámara de reacción.
La cubierta de espuma que se desliza sobre la parte superior de las
cuchillas a través de ranuras cortadas en la cubierta se expandirá
permitiendo que la cuchilla pase a través de la misma. Cuando una
cuchilla es removida, la cubierta de espuma se expandirá para formar
un sello estando en la ranura.
Para las realizaciones primera, segunda y cuarta,
aunque una cubierta superior es recomendada para fines de seguridad,
los dispositivos operarán sin una cubierta superior siempre que las
conexiones de los conductores eléctricos ocurran por encima de la
línea de líquido, eliminando así los problemas de corrosión típicos
asociados con las conexiones de electrodos en húmedo.
De acuerdo con el método de esta invención, el
tratamiento de una corriente de líquido puede ser logrado
exponiendo un flujo de líquido a un campo eléctrico. El flujo del
líquido es hacia arriba, lo que permite que los gases que se
producen en las reacciones electrolíticas se eleven hasta la
superficie de la línea de líquido y escapen a la atmósfera. La mayor
parte de las partículas coaguladas son llevadas a separación
secundaria y cualesquiera partículas restantes caen por gravedad a
la porción inferior o base de la cámara para su remoción
subsiguiente. El amperaje y el voltaje del campo eléctrico dentro de
la cámara de electrocoagulación pueden ser variados conectando los
conductores eléctricos a placas seleccionadas. Antes de entrar a la
cámara, la corriente de líquido puede ser filtrada, o unos productos
químicos apropiados pueden ser añadidos para intensificar las
reacciones dentro de la cámara. Si es necesario, una bomba puede ser
usada para forzar el líquido hacia arriba a través de la cámara de
reacción. Alternativamente, la reacción electrolítica puede tener
lugar en un recinto sellado, tal como un recipiente a presión, lo
cual puede eliminar la necesidad de una bomba si la corriente de
líquido ya está a presión. El uso de un recipiente a presión también
permite que la reacción electrolítica tenga lugar en un ambiente al
vacío en el cual una fuente de vacío es aplicada a la cámara.
Después de que la corriente de líquido es expuesta al campo
eléctrico y tienen lugar las reacciones electrolíticas, la corriente
de líquido puede ser adicionalmente tratada en una cámara de
desarrollo y puede experimentar separación secundaria. La
turbulencia de la corriente de líquido puede ser aumentada antes de
entrar a la cámara con el fin de intensificar las reacciones
electrolíticas. También, si es necesario, puede preverse una línea
de recirculación para hacer recircular la corriente de líquido
tratada con el fin de proporcionar tratamiento adicional.
Mediante lo precedente, deberán ser evidentes las
ventajas del aparato y del método de esta invención. La cámara de
electrocoagulación tiene la capacidad de transformar el voltaje de
rejilla o de línea de entrada en el voltaje y el amperaje necesarios
para optimizar el tratamiento de electrocoagulación. Ya que la
cámara tiene una construcción simplificada, la corriente de líquido
no pasa a través de una trayectoria tortuosa lo cual, por lo tanto,
elimina gran parte de la presión de líquido. Ya que la corriente de
líquido se desplaza en una trayectoria ascendente a través de la
cámara, el gas que se genera en las reacciones electrolíticas puede
formarse como burbujas y elevarse hasta la parte superior del nivel
de líquido para su fácil remoción. Adicionalmente, la acción de
burbujeo de los gases en la misma dirección del flujo de líquido
previene la acumulación de gases dentro de la cámara, lo cual reduce
adicionalmente las presiones inducidas sobre las cuchillas. Las
cuchillas del aparato son fácilmente removidas mediante el uso de
espaciadores que simplemente alinean las cuchillas unas con respecto
a otras en una forma vertical y yuxtapuestas. Si se desea, la cámara
puede ser colocada en un recinto sellado tal como un recipiente a
presión común, lo cual elimina la necesidad de una bomba si la
corriente de líquido suministrada ya está a presión. El aparato de
la invención puede ser configurado en una unidad portátil o de viaje
que lo haga factible para ser usado en condiciones austeras.
Alternativamente, el aparato de esta invención puede ser elaborado a
una escala mucho más grande, lo cual lo hace factible para ser usado
en un ambiente industrial en donde se requieren unos volúmenes
mayores de líquido tratado. Las cuchillas puede ser removidas
individualmente, o pueden ser removidas como un juego entero, lo
cual incrementa la versatilidad del aparato.
Esta invención ha sido descrita en detalle con
referencia a realizaciones particulares de la misma, pero quedará
entendido que varias otras modificaciones pueden ser efectuadas
dentro del alcance de esta invención.
Claims (24)
1. Un dispositivo de tratamiento de
electrocoagulación para el tratamiento de un flujo de líquido, que
comprende:
una envoltura (12, 74, 132) que incluye
superficies internas que definen una cámara de reacción, teniendo
dicha envoltura un extremo superior y un extremo inferior;
una entrada (28, 82, 138) que se comunica con
dicha envoltura en dicho extremo inferior para permitir el flujo de
líquido a dicha envoltura;
una salida (37, 98, 138) que se comunica con
dicha envoltura en dicho extremo superior para permitir el flujo de
líquido hacia fuera de dicha envoltura;
caracterizado porque hay previstas una
pluralidad de placas (26, 90, 134) de reacción en dicha envoltura y
que se extienden en esencia verticalmente en la misma, estando dicha
pluralidad de placas de reacción separadas unas de otras para crear
espaciamientos entre placas de reacción adyacentes, produciéndose
dicho flujo de líquido en una dirección de flujo ascendente a través
de dichos espaciamientos entre dicha pluralidad de placas de
reacción, teniendo dichas placas de reacción superficies no aisladas
para contacto directo con dicho flujo de líquido y para ser
consumidas con el tiempo debido a la electrocoagulación;
por lo menos dos lengüetas (27, 92, 136) de placa
de reacción enterizas con placas seleccionadas de dicha pluralidad
de placas de reacción; y
una unidad de control (54, 94, 150) conectada
eléctricamente a dichas por lo menos dos lengüetas de placa de
reacción, prorporcionando dicha unidad de control un voltaje de
línea a dichas lengüetas con el fin de crear un campo eléctrico para
el tratamiento de electrocoagulación dentro de dicha cámara de
reacción; en el que las lengüetas de placa de reacción se extienden
de tal manera que las conexiones eléctricas estén situadas, en
funcionamiento, más allá de dicho líquido.
2. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 1, que incluye adicionalmente:
una cubierta de espuma (40, 84) colocada sobre
dicha pluralidad de placas de reacción, extendiéndose dichas por lo
menos dos lengüetas de placa de reacción a través de dicha cubierta
de espuma para conexión a dicha unidad de control por encima de
dicha cubierta de espuma.
3. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 1, que incluye adicionalmente:
una cubierta superior (42, 86) colocada sobre
dicha envoltura para prevenir que se tenga acceso inadvertidamente a
la conexión eléctrica entre dicha unidad de control y dichas por lo
menos dos lengüetas.
4. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 1, en el cual:
dicha envoltura incluye adicionalmente un extremo
superior abierto, y dicho dispositivo de tratamiento incluye
adicionalmente una cámara de recolección (22, 76) conectada a dicha
envoltura para proporcionar almacenaje para el flujo de líquido a
través de dicho extremo abierto.
5. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 1, que incluye adicionalmente:
un desagüe (38) unido a dicha envoltura en dicho
extremo inferior de la misma para permitir la remoción de sedimentos
u otra materia en partículas que pueda acumularse dentro de la
cámara de reacción durante el tratamiento del líquido.
6. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 3, que incluye adicionalmente:
un tubo (44, 142) de extracción de espuma que se
comunica con dicha cubierta superior; y
una fuente de vacío que se comunica con dicho
tubo de extracción de espuma para remover la espuma que es producida
durante el tratamiento.
7. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 1, que incluye adicionalmente:
medios para espaciar (47/48, 126) dicha
pluralidad de placas de reacción unas de otras cuando son fijadas
dentro de dicha envoltura.
8. Un aparato, como se reivindica en la
reivindicación 7, en el cual:
\newpage
dichos medios de espaciamiento incluyen por lo
menos un par de espaciadores (47/48) unidos a superficies internas
opuestas de dicha envoltura.
9. Un dispositivo, como se reivindica en la
reivindicación 7, en el cual:
dichos medios de espaciamiento incluyen una
pluralidad de varillas (126) no conductoras que interconectan dicha
pluralidad de placas de reacción.
10. Un dispositivo como se reivindica en la
reivindicación 1, que incluye, adicionalmente:
un rebosadero (98) que comunica con dicha salida
a lo largo del extremo superior de dicho depósito de reacción;
un tanque (72) de líquido no tratado, que
comunica con dicha entrada para proporcionar el flujo de líquido a
dicho tanque de reacción; y
un tanque (76) de líquido tratado que comunica
con dicho rebosadero para recibir el flujo de líquido tratado
procedente de dicho tanque de reacción.
11. Un método para el tratamiento de
electrocoagulación de un líquido que contiene impurezas por
electrocoagulación, que comprende los pasos de:
proporcionar una cámara de reacción;
disponer una pluralidad de placas de reacción
dentro de dicha cámara de reacción, estando las placas verticalmente
dispuestas en la misma y espaciadas unas de otras para crear
espaciamientos entre placas de reacción adyacentes;
aplicar un voltaje de línea constante a placas
seleccionadas de la pluralidad de placas de reacción para crear un
campo eléctrico dentro de la cámara de reacción;
caracterizado por los pasos
de:
hacer pasar una corriente de líquido
verticalmente a través de la cámara de reacción por los
espaciamientos entre las placas de reacción;
ventilar los gases creados por la
electrocoagulación hacia la parte superior de la cámara de reacción
por flotación; y
ajustar el voltaje y el amperaje entre las placas
de reacción cambiando las conexiones eléctricas entre placas de
reacción seleccionadas y el voltaje de línea constante;
hacer al menos dos lengüetas de placa de sección
enterizas con unas seleccionadas de dicha pluralidad de placas de
sección; y
extender las lengüetas de placa de reacción de
tal manera que las conexiones eléctricas estén situadas, en
funcionamiento más allá de dicho líquido.
12. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
aplicar un vacío a la cámara de reacción para
remover la espuma que es creada en la electrocoagulación del
líquido, o compuestos volatilizados desde la corriente de
líquido.
13. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
filtrar la corriente de líquido antes de dicho
paso de hacer pasar dicha corriente.
14. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
filtrar la corriente de líquido después de dicho
paso de hacer pasar dicha corriente.
15. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
bombear la corriente de líquido a través de la
cámara de reacción.
16. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
aislar de la presión atmosférica la cámara de
reacción para mantener una presión deseada dentro de la cámara.
17. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
introducir un aditivo en el líquido con el fin de
intensificar la electrocoagulación.
18. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
remover las placas de reacción gastadas y
reemplazar las placas de reacción gastadas con nuevas placas de
reacción.
19. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye adicionalmente el paso de:
introducir un aditivo en la corriente de líquido
mediante un venturi.
20. Un método como se reivindica en la
reivindicación 11, que comprende, además, los pasos de:
recibir un voltaje de línea de CA constante;
rectificar el voltaje de línea de CA a un voltaje
de CC;
unir conductores eléctricos que llevan el voltaje
de CC rectificado a un primer grupo de placas de reacción;
crear el campo eléctrico entre el primer grupo de
placas, siendo el campo eléctrico de un primer voltaje y un primer
amperaje; y
unir nuevamente los conductores eléctricos que
llevan el voltaje de CC rectificado a un segundo grupo de placas
para crear el campo eléctrico dentro de la cámara de reacción, en
donde el campo eléctrico es de un segundo voltaje y un segundo
amperaje diferentes de dicho primer voltaje y dicho primer
amperaje.
21. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 20, que incluye adicionalmente el paso de:
colocar una placa no conductora entre las placas
de reacción para ajustar los voltajes y los amperajes del campo
eléctrico.
22. Un método, como se reivindica en la
reivindicación 20, que incluye adicionalmente el paso de:
ajustar el voltaje y el amperaje del campo
eléctrico haciendo variar el área de las placas de reacción en
contacto con el líquido dentro de la cámara de
electrocoagulación.
23. Un método como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye además el paso de:
mover la corriente de líquido a una cámara
secundaria de separación de aguas abajo, cuyo cámara permite que las
impurezas se separen de la corriente de líquido cayendo para ser
recogidas y separadas de ella.
24. Un método como se reivindica en la
reivindicación 11, que incluye, además, el paso de:
impedir que las impurezas se adhieran a las
placas de reacción invirtiendo la polaridad de placas de reacción
conectadas eléctricamente.
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