ES2207388B1 - Obtencion de agua dulce y sales del agua marina. - Google Patents
Obtencion de agua dulce y sales del agua marina.Info
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Abstract
Obtención de agua dulce y sales del agua marina. El agua salada de un tanque se calienta por la acción del sol, el vapor de agua se condensa en otro tanque por la acción del agua del mar, estando ambos unidos por un conducto. La presión interna del conjunto es la presión intermedia entre la temperatura del agua salada del tanque caliente y la temperatura fría del tanque del agua dulce, con lo que el agua caliente hierve. La reposición/retirada de agua salada/dulce se realiza simultáneamente, compensándose las diferencias de presión.
Description
Obtención de agua dulce y sales del agua
marina.
El sistema actualmente más usado para obtener
agua dulce del mar consiste en centrales eléctricas térmicas, en
las que se usan máquinas de vapor, obteniendo el vapor del agua del
mar. Este vapor luego se condensa.
En cuanto a la obtención de sales del agua
marina, las mismas se obtienen de salinas, bien conocidas desde muy
antiguo.
Sea un tanque, en principio lleno de agua de mar,
cuya parte superior está cubierta por un cristal o plástico de bajo
índice de reflexión y el resto aislado térmicamente (en lo
sucesivo tanque de evaporación). Sea otro tanque, en principio casi
vacío, con agua dulce, sumergido en el agua del mar y cuyas paredes
sean buenas intercambiadoras de calor con el agua del mar (en lo
sucesivo tanque de condensación). Tenemos un conducto que une ambos
tanques por su parte superior.
Al conjunto de ambos tanques y al conducto se le
hace el vacío hasta alcanzar una presión interna intermedia entre
la temperatura del agua del tanque de evaporación y la temperatura
del agua del tanque de condensación (por sencillez prescindimos del
efecto de los solutos en el punto de evaporación del agua).
Para centrarnos, supongamos que el agua del mar
está a 20°C, y que el sol calienta el agua del tanque de
evaporación hasta 35°C. La presión de vapor del agua a 20°C es de
unas 0,02 atmósferas, mientras que la presión de vapor del agua a
35°C es de unos 0,06 atmósferas (como hemos dicho, por sencillez
prescindimos del efecto de los solutos en el punto de evaporación
del agua). Por lo tanto hacemos el vacío en el interior del aparato
hasta que en el mismo se alcance una presión de 0,04
atmósferas.
La radiación solar, al incidir sobre el tanque de
evaporación, calienta el agua salada haciéndola hervir, el vapor de
agua pasa al tanque de condensación licuándose al tocar las paredes
frías.
En definitiva el tanque de evaporación se vacía y
el tanque de condensación se llena.
Hay que reponer agua en el tanque de evaporación,
operación fácil, pues basta abrir una válvula en el mismo para que
el agua marina entre espontáneamente por la diferencia de presiones
entre el recinto del tanque de evaporación (0,04 at.) y la
atmósfera (1 at.).
Asimismo hay que retirar agua del tanque de
condensación, operación difícil, pues a esta retirada se opone la
diferencia de presiones entre el recinto del tanque de
condensación (0,04 at.) y el destino del agua dulce, presumiblemente
igual o superior a la atmosférica.
Ahora bien, si entre la válvula de entrada al
tanque de evaporación y el agua del mar se coloca una turbina
hidroeléctrica y el eje de esta turbina se conecta al eje de la
bomba que debe extraer el agua del tanque de condensación, siendo
el caudal de la turbina y de la bomba sensiblemente iguales, la
energía para extraer el agua dulce del tanque de condensación es
solo la necesaria para elevar el agua a presión atmosférica, y
para vencer las resistencias por rozamientos.
La presión interior del aparato se puede regular
con una bomba de vacío situada preferentemente en el conducto de
comunicación de ambos tanques, y esta controlada por las
diferencias de temperaturas entre el agua del tanque de evaporación
y el agua del mar, y un nanómetro que mida la presión interna. Así
si la diferencia de temperaturas se mide con termopares, se tiene
una diferencia de voltaje, esta diferencia amplificada por un
factor de conversión adecuado se puede comparar con la lectura del
nanómetro transformada asimismo en un voltaje, y si la lectura del
nanómetro es superior a la diferencias de temperaturas por el
citado factor, se activa la bomba de vacío. El factor de conversión
se obtiene de la ecuación que relaciona la presión de vapor del
agua con la temperatura, por ejemplo linealizando la citada
ecuación.
La entrada y salida de líquido puede regularse
por sendas boyas en el interior de cada uno de los tanques. Cuando
ambas boyas sobrepasen predeterminados niveles, se abren las
válvulas de entrada/salida de los tanques evaporación/enfriamiento,
a la vez que se ponen en marcha las turbina/bomba.
Además, con el tiempo, el tanque de evaporación
se llenará de sales que habrá asimismo que vaciar. Para ello debe
de cerrarse el conducto de comunicación de ambos tanques (para
preservar la baja presión en por lo menos el tanque de
enfriamiento), abrir el tanque de evaporación y sacar las sales.
Como puede observarse, el tanque de evaporación
se comporta como una salina clásica, y al igual que en una salina,
no hay ningún impedimiento en que el mismo se divida en varios
compartimientos consecutivos, en los que se precipitan distintas
sales según cada concentración de saturación. El primer
compartimiento se alimentaría del mar, a través de la turbina ya
citada, el segundo se alimentaría del primero, mediante una
válvula controlada por un densímetro, el tercero del segundo
mediante el mismo procedimiento, y así consecutivamente.
No es necesario, obviamente, que la fuente de
calor sea el sol, ni la fría el agua del mar, obteniéndose en
realidad un sistema de destilación adecuado para aprovechar
fuentes de calor y frío con diferencia de temperaturas no muy
elevadas.
Varias configuraciones pueden imaginarse: los
tanques de evaporación en tierra, y los de condensación sumergidos
en el mar, ambos sobre una plataforma flotante, esta plataforma con
medios propios de obtención energía a través del mar.
Se trata de una plataforma flotante, tal como una
balsa, ligeramente sobresaliendo de la superficie del mar, para
obtener esencialmente agua dulce.
En la parte superior, coincidente con la
superficie de la balsa, está el tanque de evaporación, térmicamente
aislado excepto en su cara superior, que está recubierta con un
cristal o plástico con bajo índice de reflexión.
Debajo de este tanque, sumergido y unido al de
evaporación, está el tanque de condensación, completamente
sumergido, cuyas paredes hacen un buen contacto térmico con el agua
del mar (tanque de condensación).
Un lastre, flotadores y anclajes adecuados
mantienen estable el conjunto de ambos tanques, siendo esta
cuestión propia de la ingeniería naval.
Ambos tanques están unidos en su parte superior
por un conducto dotado de una válvula.
En el conducto hay una bomba de vacío controlada
por termopares que miden la diferencia de temperatura entre el agua
del mar y el agua dentro del tanque de evaporación y por un
nanómetro como ya se ha dicho.
La entrada de agua al tanque de evaporación es a
través de una turbina hidroeléctrica, cuya entrada es el mar, y
cuya salida se comunica con el tanque de evaporación a través de
una válvula controlada por una boya de control situada dentro del
tanque de evaporación, que abre la válvula cuando la boya desciende
una determinada longitud.
La salida del tanque de condensación es a través
de una bomba que se comunica con el tanque a través de una válvula
controlada por una boya de control situada dentro del citado tanque
de condensación, que cuando asciende una determinada longitud abre
la válvula.
La turbina hidroeléctrica y la bomba están unidas
por el mismo eje y ambas tienen sensiblemente el mismo caudal.
El motor que mueve la bomba se activa cuando
ambas boyas se activan, por lo que ambas bombas actuarán asimismo
sobre sendos interruptores dispuestos en serie.
La plataforma dispone de medios de captar la
energía eólica o de las olas y de acumuladores para guardarla, así
puede utilizar esta energía para el funcionamiento de las bombas
(de vacío y de achique del tanque de condensación) e incluso para
que el sistema siga funcionando por la noche, mediante una espiral
calefactora situada en el tanque de evaporación.
Como el aparato que nos interesa está
esencialmente orientado a obtener agua potable, no nos interesan
las sales, por lo que dotamos al tanque de evaporación de más
válvulas de entrada de agua, pero éstas controladas por un
densímetro. Cuando el densímetro detecta cierto nivel de sal, cierra
la válvula del conducto de unión de ambos tanques, y abre éstas
válvulas de entrada. El agua del mar al entrar y salir libremente,
acaba disolviendo la sal sobrante, haciendo bajar al densímetro,
que vuelve a cerrar las válvulas cuando desciende por debajo de
otro nivel prefijado.
Si lo que se deseara es aprovechar la sal, el
densímetro del tanque de evaporación se puede conectar a un alarma
para que los operadores del sistema sepan que tienen que retirar la
sal (que luego habrá de someterse a un proceso de secado).
Asimismo el tanque de evaporación puede dividirse en varios
compartimientos consecutivos cada uno separado del anterior por una
válvula y un densímetro, imitando una salina. Finalmente el agua
dulce puede ir directamente al mar.
La sal puede retirarse en la situación inicial de
la plataforma a través de un buque, o remolcarla para descargarla
en tierra. En cualquiera de ambos casos el tanque de evaporación
puede ser desmontable.
En el mismo caso de aprovechamiento de la sal, lo
más practico es que el tanque de evaporación esté en tierra, y el
tanque de condensación en el mar.
Esta última configuración puede ser también la
más práctica si se desea simultáneamente obtener sales y agua
dulce.
La invención proporciona unas salinas de menor
extensión a las tradicionales, a la vez que permiten recuperar el
agua evaporada.
Claims (8)
1. Método para obtener agua dulce y sales marinas
del agua del mar, utilizando la energía solar como fuente de calor,
y la propia agua del mar como fuente de frío, mediante la
evaporación del agua marina y posterior condensación del vapor
resultante, caracterizado en que
- el agua marina se evapora por ebullición por la
acción solar, disminuyendo la presión del sistema,
- el vapor de agua se condensa por la acción del
agua del mar,
- la reposición/retirada de agua salada/dulce se
realiza simultáneamente, compensándose las diferencias de
presión,
- la retirada de las sales se produce cuando se
ha sobrepasado determinada densidad.
2. Método para obtener agua dulce del agua del
mar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que
la sal se retira por la entrada y salida del agua del mar al
sistema.
3. Método para obtener sales marinas del agua del
mar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que
el agua dulce va directamente al mar.
4. Aparato para obtener agua dulce y sales
marinas del agua del mar, utilizando la energía solar como fuente
de calor, y la propia agua del mar como fuente de frío, mediante la
evaporación del agua marina y posterior condensación del vapor
resultante, caracterizado en que
- un tanque de evaporación del agua marina,
aislado térmicamente en todas sus partes, menos en su parte
superior, recubierta por un vidrio o plástico de bajo índice de
reflexión,
- un tanque de condensación, sumergido en el agua
marina, con buen contacto térmico con ella,
- un conducto que une las partes superiores de
ambos tanques, dotado de una válvula de cierre, y entre ésta
válvula y el tanque de condensación una bomba de vacío, controlada
por termopares que miden las diferencias de temperatura entre el
agua del mar y el agua del tanque de evaporación y un nanómetro que
mide la presión en el interior del aparato,
- turbina hidroeléctrica a través de la cual se
alimenta de agua marina el tanque de evaporación, a través de una
válvula,
- bomba de achique con su correspondiente motor,
que extrae el agua dulce del tanque de condensación a través de una
válvula, cuyo eje está unido al eje de la turbina hidroeléctrica,
teniendo sensiblemente el mismo caudal que la turbina,
- el motor de la bomba está controlado por dos
interruptores en serie,
- boya de control del tanque de evaporación, que
cuando el agua desciende en el tanque un cierto nivel activa la
válvula de la turbina y uno de los interruptores del motor,
- boya de control del tanque de condensación, que
cuando el agua sube en el tanque un cierto nivel activa la válvula
de la bomba y otro de los interruptores del motor,
- densímetro conectado a una alarma.
5. Aparato para obtener agua dulce de acuerdo con
la reivindicación 4, caracterizado en que el tanque de
evaporación dispone de válvulas controladas por el densímetro, que
cuando supera determinado valor las abre, permitiendo la entrada y
salida de agua marina, cerrándolas cuando la densidad cae por debajo
de otro valor prefijado.
6. Aparato para obtener sales marinas del agua
del mar de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en
que el agua del tanque de condensación va directamente al mar, y el
tanque de evaporación está dividido en compartimentos
consecutivos, cada uno enlazado por el anterior por una válvula
controlada por un densímetro.
7. Aparato para obtener agua dulce y sales
marinas del agua del mar de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado en que el conjunto está montado en una
plataforma flotante, de forma notablemente similar a una balsa
sobresaliendo ligeramente del agua, con el tanque de evaporación en
la parte superior, y con elementos autónomos de energía, tales como
captadores de energía eólica o de las olas.
8. Aparato para obtener agua dulce y sales
marinas del agua del mar de acuerdo con las reivindicaciones 4, 6 y
7 caracterizado en que el tanque de evaporación es
reemplazable.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20040516 Kind code of ref document: A1 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20190521 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20190604 |