ES2223566T3 - Sistema y metodo de tratamiento local de agua. - Google Patents

Abstract

Un sistema (110) para tratamiento de agua, que comprende: -un alojamiento (133) que define una cámara de tratamiento del agua, que tiene una entrada (140) de agua para recibir agua sin tratar, y una salida de agua (142) para descargar el agua tratada; -un calentador (144) dispuesto en el alojamiento, cuyo calentador trabaja para calentar el agua suficientemente y convertir las impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases; y -un colector (148) dispuesto en el alojamiento para reunir los precipitados sólidos depositados procedentes del agua; caracterizado porque el calentador es sumergible en el agua, y está dispuesto en el alojamiento de modo que queda en contacto directo con el agua en la cámara de tratamiento de ella.

Description

Sistema y método de tratamiento local de agua.

La presente invención se refiere a un sistema de tratamiento de agua y a un método para uso en un distribuidor de bebidas de mezcla posterior.

En algunos lugares, la esterilidad del agua es motivo de preocupación, y limita el uso de máquinas de preparación de bebidas con componentes determinados previamente (citado en general como equipo de "mezcla posterior"). Cuando ha de ser utilizada agua en la preparación de bebidas, la excesiva dureza de bicarbonatos es indeseable ya que reduce la acidez de la bebida y afecta al sabor. Sustancias volátiles en el agua, tales como las orgánicas y el cloro, pueden tener también efecto en su sabor. En particular, las sustancias orgánicas halogenadas (trihalometanos, descritos en general como THMs) han dado lugar recientemente a preocupaciones de los consumidores y a limitaciones legales. Las materias suspendidas y la turbiedad reducen la calidad del agua cuando se consume sola, o mezclada para producir una bebida. Finalmente, en ciertos lugares, los consumidores han mostrado también sus preocupaciones relativas al contenido de metales pesados en el agua, y esto ha sido también objeto de legislación en algunos países.

El aire disuelto en el agua natural, aunque por sí mismo no es un aspecto de la calidad del agua, reduce la efectividad de la carbonatación en los equipos de mezcla posterior, y hace difícil su distribución debido a la espumación. Un medio para desairear el agua resulta ventajoso en el equipo en cuestión. Ha de hacerse notar que la desaireación del agua se lleva a cabo siempre antes de la carbonatación, en las instalaciones de embotellado y enlatado.

Hasta ahora, un método sencillo para retirar en el hogar o en despachos de bebidas, la contaminación microbiológica, la dureza de bicarbonatos, los compuestos orgánicos volátiles (VOCs), en particular los THMs, así como el cloro y los metales pesados, es importante para hacer frente a ciertos aspectos que preocupan al consumidor, para elevar la calidad del agua de beber en algunos lugares, y para mejorar el sabor de las bebidas preparadas en ciertas salidas con componentes determinados previamente. Además, la desaireación del agua es altamente deseable en salidas de mezcla posterior, y puede conducir a una espumación reducida en la distribución y mejor calidad de la bebida. No obstante, los sistemas de tratamiento del agua para su uso con componentes determinados previamente, debe cumplir con el criterio siguiente:

-Bajo coste del equipo original;

-Alta fiabilidad en ausencia de controles o comprobaciones técnicas;

-Contar con todas las condiciones de calidad antes establecidas (es decir, esterilidad, dureza de bicarbonatos, cloro, THMs/VOCs, turbiedad, metales pesados, y deseablemente desaireación);

-Manejo seguro, adecuado, y sencillo por personal no cualificado (ya sea en el hogar o en despachos de bebidas):

-Bajo coste de mantenimiento y de funcionamiento; y

-Utilización de espacio reducido.

Los sistemas disponibles en la actualidad para uso en el hogar o en despachos de bebidas no cumplen todos los criterios de calidad y otros. Dichos sistemas incluyen otros de filtros de carbón. Estos sistemas atienden sólo al cloro y a los VOCs/THMs, pero las materias orgánicas son retiradas con efectividad sólo cuando el filtro es mantenido regularmente. Cuando el mantenimiento es pobre, dichos dispositivos pueden actuar realmente como contaminadores biológicos. Por tanto, los sistemas de filtros de carbón pueden causar problemas en uno de los aspectos, mientras que otros de dichos aspectos son atendidos inadecuadamente.

Otros sistemas convencionales utilizan ósmosis inversa. Un sistema así se aplica principalmente a la dureza de los bicarbonatos, a los metales pesados, y contaminantes microbiológicos. Los sistemas de ósmosis inversa requieren un mantenimiento significativo. Además, los VOCs/THMs no son tratados, y éstos, junto con el cloro, pueden dañar realmente la membrana osmótica inversa y reducir su efectividad.

Son conocidos también los sistemas sencillos de intercambio de iones. Normalmente, estos sistemas tratan sólo la dureza de los bicarbonatos, y si son más complicados, el contenido total de metal y de sal del agua. No obstante, estos sistemas necesitan un mantenimiento regular, tal como la regeneración de la resina de intercambio de iones. Si dicho mantenimiento no se lleva a cabo, estos sistemas pueden producir realmente agua tratada de peor calidad que la del agua sin tratar. El cloro no es tratado, y puede dañar las resinas de intercambio de iones en estos sistemas. Además, los VOCs/THMs no son tratados, y los contaminantes microbiológicos no sólo no son tratados, sino que en realidad pueden aumentar significativamente debido al crecimiento microbiológico sobre la resina.

La filtración sencilla ha sido utilizada cuando la turbiedad es materia de atención en la calidad del agua. Dicha filtración sólo afecta al criterio citado, y puede aumentar la contaminación microbiológica si no se efectúa mantenimiento de modo regular.

Son conocidos sistemas de esterilización que utilizan productos químicos. Dichos sistemas tratan sólo el aspecto de la contaminación microbiológica, y precisan de un mantenimiento adecuado para asegurar que los productos químicos no pasen al agua tratada.

Ninguno de los sistemas convencionales antes mencionados puede recibir mantenimiento fácilmente por los usuarios no expertos. Además, todos estos sistemas tienen penalizaciones significativas si el usuario no lleva a cabo el mantenimiento apropiado. Aunque ninguno de los sistemas antes mencionados cumple con todo el conjunto de criterios de calidad expuesto, todos, incluso los más sencillos y menos fiables son costosos, tanto en su adquisición como en su mantenimiento.

La patente de EE.UU. núm. 4.844.796 de Plester enseña los principios del tratamiento térmico del agua. Sin embargo, este sistema incluye filtración por carbón y arena en una primera sección de cartucho, y otra filtración y una pantalla de carbón activado en una segunda sección de cartucho. Es deseable evitar dicha filtración y aumentar el criterio de calidad del tratamiento del agua.

La patente de EE.UU. núm. 5.858.248 de Plester, enseña los principios del tratamiento térmico del agua, por caldeo de ella durante un período de tiempo predeterminado y recogida de los precipitados y de los gases separados del agua.

De acuerdo con ello, un objeto principal de la presente invención es proporcionar un método mejorado para el tratamiento de todos los criterios de calidad del agua antes citados (es decir, contaminación microbiológica, dureza de bicarbonatos, VOCs/THMs, cloro, turbiedad, y metales pesados).

Otro objeto de al menos las formas preferidas de la presente invención es proporcionar un método que sea sencillo, barato, compacto, que requiera un mantenimiento escaso y no por expertos, y que no presente riesgos de calidad del agua si el usuario no mantiene debidamente el sistema.

A este respecto, otro objeto de las realizaciones preferidas de la presente invención es proporcionar un método en el que el usuario sea obligado a adoptar ciertas acciones para el mantenimiento del sistema.

Otro objeto más de las realizaciones preferidas de la presente invención es proporcionar un método en el que el aparato permanezca caliente hasta que se complete el tratamiento, para evitar así la recontaminación microbiológica.

De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema para tratamiento del agua, que comprende:

-un alojamiento que define una cámara de tratamiento del agua, que tiene una entrada de agua para recibir agua sin tratar, y una salida de agua para la descarga del agua tratada;

-un calentador dispuesto en el alojamiento, que trabaja para calentar el agua suficientemente y convertir las impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases; y

-un colector dispuesto en el alojamiento para recoger los precipitados sólidos depositados procedentes del agua;

caracterizado porque el calentador es sumergible en el agua dispuesta en el alojamiento, de modo que dicho calentador esté en contacto directo con el agua en la cámara de tratamiento de ella. Calentadores adecuados sumergibles en agua incluyen los calentadores eléctricos. Deseablemente, el alojamiento, el colector, y calentador, forman una unidad desechable que puede ser desacoplada del sistema y reemplazada.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para tratamiento del agua, que comprende:

-introducir agua sin tratar dentro de la cámara de tratamiento del agua definida por un alojamiento, a través de una entrada de agua en dicho alojamiento;

-calentar el agua sin tratar introducida dentro de la cámara de tratamiento de aquélla, la cual es calentada suficientemente para convertir las impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases;

-recoger los precipitados sólidos depositados procedentes del agua en un colector dispuesto en el alojamiento; y

-descargar el agua tratada del alojamiento a través de una salida de agua en dicho alojamiento;

caracterizado porque la operación de caldeo es ejecutada con un calentador sumergible en el agua, dispuesto en la cámara de tratamiento de agua, de modo que el agua haga contacto directo con el calentador.

La invención puede ser utilizada para tratar agua para su uso en un distribuidor de bebidas de mezcla posterior. El alojamiento puede recibir el agua a través de la entrada, que es calentada en la cámara de tratamiento del agua durante un período de tiempo predeterminado para descomponer la dureza de bicarbonatos en el agua. Los precipitados procedentes del agua pueden ser depositados entonces. Los carbonatos son depositados sobre el colector, y los metales pesados son depositados también sobre el colector debido al cambio en el pH del agua. Los gases separados del agua pueden ser recogidos en un espacio superior del alojamiento y liberados desde él, y el agua procedente de la salida puede ser recibida en un depósito de almacenamiento. El método comprende también con preferencia la operación de mantener el agua almacenada en el depósito de almacenamiento sin contacto con el aire u otros gases situados en el espacio superior de dicho depósito de almacenamiento, mediante la disposición de una cámara de agua de tamaño reducible que incluye una barrera hermética móvil que hace contacto con el agua del depósito de almacenamiento, y que es capaz de seguir los cambios del volumen de agua en la cámara de ella.

El alojamiento cuenta preferiblemente con un filtro, así como con el colector. El filtro tiene una vida útil más corta que la del colector. El agua es desplazada preferiblemente a través del alojamiento, fluyendo primero el agua a través del colector y luego a través del filtro. El agua es calentada en el alojamiento para descomponer la dureza de bicarbonatos en ella, con lo que los carbonatos se depositan sobre el colector. Dichos carbonatos reducen gradualmente el funcionamiento apropiado de dicho colector. Preferiblemente se comprueba una condición del filtro, que cambia en función del depósito de bicarbonatos sobre él, y que eventualmente bloquea el flujo del agua a través de dicho filtro. El colector será bloqueado sólo parcialmente cuando el filtro sea bloqueado por completo, de modo que el agua pueda fluir a través del colector, pero este flujo a través de dicho colector es impedido por el bloqueo del filtro. Este filtro bloqueado será la señal que indique la necesidad de mantenimiento del colector.

En realizaciones preferidas de la invención, el filtro del sistema de tratamiento del agua es de lana de poliéster. Este filtro de lana de poliéster es relativamente poco costoso y trabaja perfectamente.

Un sistema de tratamiento de agua preferido de acuerdo con la presente invención comprende además un enfriador de agua para recibir agua tratada procedente de la salida de agua del alojamiento, y un ventilador para obligar al aire a pasar por el enfriador del agua y enfriar en él el agua tratada. Más particularmente, el sistema para tratar el agua comprende también una salida de gas para la descarga de los gases procedentes del alojamiento, y un condensador para recibir los gases descargados desde la salida de gas. El ventilador está situado para obligar al aire a pasar por el condensador, para enfriar los gases en él. Esta invención comprende también el correspondiente método en el que el aire es obligado a pasar por el enfriador de agua en un método de tratamiento de ella, para enfriar el agua tratada en dicho enfriador.

En sus formas preferidas, la invención comprende también un visualizador para indicar el estado del sistema. Deseablemente, el visualizador comprende una pluralidad de luces para indicar el estado del sistema, y es capaz de indicar una pluralidad de posibles estados de dicho sistema. Los citados estados incluyen el nivel de agua en el alojamiento, el nivel de agua en el depósito, el nivel de bloqueo de precipitados en el filtro fino del sistema, el estado de descarga del agua, el estado del enfriador del sistema, y el estado de la alimentación de energía del sistema.

Más particularmente, el visualizador de esta invención indica cuándo el agua en el alojamiento está por debajo, o por encima, de un nivel predeterminado, cuándo el agua del depósito está por debajo de un nivel predeterminado, cuándo el alojamiento descarga el agua tratada, y cuándo el agua en el alojamiento está por debajo de un temperatura predeterminada.

Otros alcances en la aplicación de la presente invención se apreciarán en la descripción detallada que se expone seguidamente. No obstante, se entiende que dicha descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la invención, se exponen sólo a titulo ilustrativo, ya que varios cambios y modificaciones, dentro del espíritu y alcance de la invención serán apreciados por los expertos en la técnica en esta descripción detallada.

La presente invención será mejor comprendida en su totalidad en la siguiente descripción detallada y en los dibujos que se acompañan, que se exponen sólo a título ilustrativo, y por tanto no limitan la presente invención. En dichos dibujos:

-la fig. 1 muestra el aparato básico utilizado con los sistemas de tratamiento de agua conocidos;

-la fig. 2 muestra una disposición alternativa para el depósito de almacenamiento de agua del sistema de la fig. 1;

-la fig. 3 muestra un sistema de control alternativo que utiliza caldeo eléctrico;

-la fig. 4 muestra un sistema alternativo de caldeo por gas, para uso con el sistema de la fig. 1;

-la fig. 5 muestra a escala reducida, una vista en perspectiva del cartucho utilizado en el sistema de la fig. 1;

-la fig. 6 es una vista en perspectiva de un sistema de tratamiento de agua alternativo, hecho de acuerdo con una realización de esta invención; y

-la fig. 7 es un esquema del visualizador y del sistema de control del sistema de tratamiento de agua ilustrado en la fig. 6.

El aparato de la fig. 1 incluye un alojamiento retirable/desechable o cartucho 1, que cuenta con una estructura de malla 2 y una válvula flotante 3. El interior del cartucho 1 forma una cámara de tratamiento del agua. La estructura de malla 2 puede ser de metal o de plástico. Dicha estructura de malla 2 actúa como un medio colector, a través del cual fluye el agua como se describe más adelante.

Unas pantallas opcionales 4 pueden estar dispuestas en la estructura de malla 2 del cartucho 1. Estas pantallas 4 guían al agua a lo largo del camino tortuoso desde un extremo del cartucho 1 a otro, como se indica por las flechas. Las pantallas 4 pueden ser de metal o de plástico, y asegurarán una buena distribución evitando el acortamiento del circuito, y una buena sedimentación de las partículas.

En la fig. 5 puede apreciarse la forma toroidal del cartucho 1. Dicho en otros términos, el cartucho 1 tiene una forma cilíndrica con una cavidad longitudinal 5. Esta cavidad 5 se muestra como que termina dentro del cartucho 1, aunque podría extenderse completamente a través del mismo.

Como se ilustra en la fig. 1, el cartucho 1 es calentado mediante un calentador interno 6, o una envuelta exterior 6a de caldeo (como se indica por líneas de trazos). El calentador interior 6 está insertado dentro de la cavidad 5 situada centralmente. Aunque el cartucho 1 es desechable, el calentador interior 6 o el recubrimiento exterior 6a de caldeo constituyen medios de caldeo permanentes. El cartucho 1 es insertable sobre o dentro de estos calentadores, y puede ser retirado fácilmente de ellos. Se contempla que sólo sea utilizado un calentador 6 ó 6a, pero si es necesario pueden ser utilizados ambos. El recubrimiento exterior 6a de caldeo puede rodear en general todo el cartucho cilíndrico 1, o sólo una parte de él. Por supuesto que otras disposiciones de caldeo podrían ser imaginadas fácilmente por los expertos en la técnica.

Dentro del cartucho 1 hay dispuestos unos tubos internos. Estos tubos incluyen el tubo de entrada 7, que conduce el agua entrante sin tratar hasta la base del cartucho 1. Un tubo de salida 8 conduce el agua tratada desde la parte superior de dicho cartucho 1. Estos tubos 7 y 8 pueden ser considerados respectivamente como entrada de agua y salida de agua hacia y desde la cámara de tratamiento de agua en el cartucho 1.

El cartucho 1 es situado dentro del aparato mediante una cabeza retirable 9. Dicho cartucho 1 puede ir enroscado sobre dicha cabeza 9, o unido a ella mediante cualquier otro método adecuado. Esta cabeza 9 y el cartucho 1 necesitan simplemente ser conectados de modo que no haya fugas de agua procedentes del cartucho. Juntas adecuadas o arillos tóricos pueden ser utilizados para asegurar una obturación hermética entre la cabeza 9 y el cartucho 1, si así se desea.

La cabeza 9 contiene la tubería de entrada/salida de agua y un tubo de ventilación 10 para los gases, como se expondrá más adelante. Dicho tubo de ventilación 10 puede ser simplemente un tubo extendido desde el interior del cartucho 1. El cartucho 1 es fácilmente retirable de un recubrimiento aislante 41. Este recubrimiento 41 puede ser abierto fácilmente para obtener acceso para el cambio de cartucho 1.

La cabeza 9 es retirable del cartucho 1. Dicha cabeza 9 puede ser extraída del recubrimiento 41 con el cartucho 1, o alternativamente puede ser separada de dicho cartucho 1 permaneciendo dentro de dicho recubrimiento 41. Unos acoplamientos apropiados (tales como de liberación rápida) son proporcionados para los tubos 7, 8 y el tubo de ventilación 10, de modo que estos elementos puedan ser fácilmente conectados o desconectados a o de la estructura de tubería existente dentro del cartucho 1. Alternativamente, estos tubos 7, 8 y el de ventilación 10 pueden ser insertados simplemente dentro del cartucho 1 cuando la cabeza 9 es colocada sobre el recubrimiento exterior 41. Los expertos en la técnica apreciarán muchas disposiciones diferentes, con lo que el cartucho 1 puede ser insertado y retirado fácilmente en o del recubrimiento exterior 41.

Agua natural sin tratar indicada con el número 15, penetra en el sistema procedente de la red de distribución 52. El agua pasa a través de la válvula 54 y del control mecánico 16 del flujo. La válvula 54 puede ser omitida, y los medios de control pueden actuar como el único control de entrada entre la red de distribución 52 de agua y el cartucho 1.

Los medios de control 16 controlan el flujo del agua a través del cartucho 1. Dichos medios de control o control de flujo 16 controlarán la velocidad del agua a través del cartucho 1, de modo que el agua permanezca en el cartucho durante un período de tiempo predeterminado, por lo general de 1 a 60 minutos.

El agua en el tubo de entrada 7 se desplaza a través de un intercambiador térmico 18. El agua natural 15 es calentada por el agua tratada de salida indicada con el número 19, lo que reduce la temperatura del agua producida 20, que queda próxima a la del agua natural entrante 15.

El agua natural calentada 21 penetra en el cartucho 1 y es conducida hasta la base de dicho cartucho por el tubo de entrada 7. Luego, este agua se eleva a través del cartucho 1 y es calentada por el calentador interno 6 o el recubrimiento de caldeo exterior 6a. El agua se elevará hasta el nivel de la válvula flotante 3, y será conducida fuera del cartucho 1 por el tubo de salida 8.

Los gases retirados dentro del cartucho 1 consisten principalmente en VOCs/THMs, aire, y cloro, disueltos en el agua natural, así como dióxido de carbono formado durante la descomposición inducida del bicarbonato. En particular, las sustancias volátiles serán retiradas gracias a la elevación de la temperatura y la correspondiente reducción en la solubilidad del agua. Estas sustancias volátiles serán retiradas también por el efecto separador del aire disuelto y el dióxido de carbono naciente generado por la ruptura de la dureza de los bicarbonatos.

Los gases reunidos en el espacio superior 11 del cartucho 1 son liberados periódicamente junto con el vapor de agua, por la válvula flotante 3. Estos gases son expulsados luego a través del tubo de ventilación 10. Los sólidos contenidos en el agua natural 15, o formados por la descomposición de los bicarbonatos, o los metales pesados cuya solubilidad ha sido reducida, son depositados en la estructura de malla 2 del cartucho 1. Los bicarbonatos, metales pesados, y otros precipitados procedentes del agua, pueden ser considerados como ciertos precipitados sólidos que son recogidos por la estructura de malla (medios colectores 2).

En particular, los sólidos precipitados recogidos en la superficie de la estructura de malla 2, habida cuenta del criterio del procedimiento (temperatura y tiempo de permanencia) son mantenidos apropiadamente. El calor procedente del calentador interno 6 o del recubrimiento exterior de caldeo 6a, descompondrá la dureza del bicarbonato y depositará los carbonatos sobre la estructura de malla 2. De acuerdo con ello, el cartucho 1 es una cámara de reacción en la que el bicarbonato es retirado de la solución en el agua por descomposición térmica, que cambia el bicarbonato en carbonato y dióxido de carbono. El carbonato es insoluble, y se deposita como "posos" duros (sedimentos adherentes) sobre la estructura de malla 2 u otras superficies calientes dentro del cartucho desechable 1.

Como se explica más adelante, estos depósitos reducen eventualmente la capacidad interna del cartucho 1 hasta un punto en el que la descomposición térmica ya no puede ser completada, debido al espacio reducido en el cartucho, que da por resultado una reducción en el tiempo de tratamiento disponible para el agua en el citado cartucho. Dicho en otros términos, los carbonatos y los metales pesados son depositados conjuntamente, y gradualmente rellenan el cartucho 1, lo que reduce su espacio vacío y con ello el tiempo de permanencia del agua en dicho cartucho. Los metales pesados son depositados también con los carbonatos debido al cambio resultante en el pH del agua. A medida que se reduce el tiempo de permanencia, ocurre lo mismo con el tiempo disponible para que tenga lugar la precipitación. En algún momento, cuando los depósitos han alcanzado un cierto nivel, y el espacio hueco dentro del cartucho ha sido reducido un cierto grado, ya no hay espacio suficiente en el cartucho 1 para conseguir un tiempo de permanencia mínimo necesario para completar el procedimiento de precipitación. Luego el agua, con los sólidos disueltos precipitables, penetrará en un filtro 22 de anillo de refinamiento. Este filtro de anillo 22 se describirá en detalle más adelante.

Como antes se ha dicho, el cartucho 1 tiene una superficie interior de gas/líquido libre en el espacio superior 11, donde las sustancias volátiles son recogidas y descargadas por el dispositivo de válvula 3 accionada interiormente. Las sustancias volátiles (VOCs/THMs y cloro) son retiradas debido a la elevación de la temperatura y la correspondiente reducción en la solubilidad, y también por el efecto separador del aire disuelto y del dióxido de carbono naciente generado por la ruptura de la dureza del bicarbonato. La esterilidad del agua se logra por caldeo de ella durante un período de tiempo apropiado. La turbiedad es retirada al interior del cartucho 1 debido a la sedimentación inducida por la baja velocidad del fluido controlada por los medios de control 16 y por la malla de filtración fina del filtro 22.

El filtro de anillo 22 es un medio filtrante. El agua de la parte superior del cartucho es conducida a través de este filtro de anillo, que actúa como filtro de afinamiento. Para dicho filtro puede ser utilizada lana de algodón, arena fina, y/o gránulos de plástico, plástico poroso, o un material similar. Cualquier material adecuado para una filtración profunda y fina puede ser utilizado para dicho filtro de anillo 22. Dicho filtro 22 puede tener inicialmente la función de retirar o reducir las partículas diminutas transportadas en forma sólida (es decir, no disueltas). El filtro 22 está dispuesto para quedar en contacto con el calentador interno 6, o alternativamente con el recubrimiento exterior 6a de caldeo. El agua que abandona el filtro 22 penetrará eventualmente en el tubo de salida 8 y saldrá del cartucho 1.

El bicarbonato que escapa de la estructura de malla 2 (debido a una inadecuada descomposición en el cartucho 1) se depositará sobre el filtro 22. Hasta que agua con sólidos disueltos precipitables penetre en el filtro de anillo 22, este filtro retirará en general sólo partículas extrañas de sólidos que escapen. Dicho en otros términos, el transporte de sólidos disueltos normalmente no alcanzará el filtro 22, ya que dichos sólidos disueltos deben ser depositados sobre la estructura de malla 2; no obstante, cuando el hueco dentro de la estructura de malla 2 se reduce, y el cartucho se consume, los sólidos disueltos precipitables serán transportados al filtro de anillo 22. Dado que dicho filtro de anillo 22 hace contacto con el calentador interior 6 y/o con el recubrimiento exterior de caldeo 6a, se calentará, y la precipitación no contemplada continuará o se completará en el filtro de anillo 22. El transporte de los sólidos disueltos normalmente pasará a través del filtro de anillo 22, y no le afectará. No obstante, dado que este filtro de anillo 22 se calienta, es inducida una posreacción, y la precipitación no completada continuará o será completada.

Dado que el filtro 22 tiene unos poros diminutos, en comparación con la estructura de malla 2, el filtro 22 se llena y bloquea muy rápidamente debido a dicho transporte. Estos depósitos indicarán la necesidad de cambiar el cartucho 1. Los bicarbonatos se descompondrán y bloquearán el filtro de anillo 22, haciendo que éste quede inutilizable. El usuario será obligado entonces a cambiar el cartucho por otro nuevo.

El agua continuará pasando a través de la estructura de malla 2, excepto cuando el filtro bloqueado 22 impida dicho flujo. Dicho en otros términos, si no estuviera presente el filtro 22, el agua continuaría fluyendo a través de la estructura de malla 2 y saldría del filtro. Aunque podría producirse alguna purificación del agua, ésta al salir del cartucho no estaría tratada adecuadamente. Debido a la presencia del filtro 22, el flujo del agua se interrumpirá cuando este filtro quede bloqueado debido a los bicarbonatos que están siendo transportados. La condición del filtro 22 cambiará en función del depósito de los bicarbonatos sobre él. Esta condición del filtro 22 puede ser comprobada. Cuando el filtro 22 quede bloqueado eventualmente, se indicará al usuario automáticamente la necesidad de mantenimiento de la estructura de malla 2 (medios colectores). Cuando el filtro 22 se bloquee, el cartucho 1 está consumido básicamente y su salida bloqueada, y el usuario será obligado así a reemplazar dicho cartucho 1.

La esterilidad del agua se logra con este aparato mediante el caldeo de ella durante un período de tiempo adecuado, bajo el control de los medios 16. La turbiedad es retirada del agua al interior del cartucho 1, gracias a la sedimentación inducida por la baja velocidad del flujo y por el filtro 22 dispuesto en la salida del cartucho.

El agua tratada saliente 19 pasa al interior de un enfriador por aire 25. El enfriador por aire 25 tiene una construcción convencional de tipo de aletas para el enfriamiento del aire. La temperatura del agua tratada 19 se reduce de 5ºC a 30ºC. Esto asegura que el agua tratada saliente 19 ya no tenga una temperatura que pueda producir la descomposición del bicarbonato y el depósito de sólidos dentro del intercambiador térmico 18. Dicha descomposición del bicarbonato y el depósito de sólidos podría hacer que el intercambiador térmico 18 quedase inoperativo. Igualmente, el enfriador por aire 25 asegurará que el agua natural entrante no pueda ser calentada dentro del intercambiador térmico 18 a una temperatura que pueda inducir la precipitación prematura de sólidos disueltos en ella, y dar lugar así a un bloqueo final dentro de dicho intercambiador térmico.

El agua natural calentada 21 que abandona el intercambiador térmico 18 tiene una temperatura de 5ºC a 30ºC inferior a la temperatura de trabajo del cartucho 1. Este agua alcanzará rápidamente la temperatura de trabajo correcta al entrar en el cartucho 1. Con el presente aparato y método se asegura una corriente de salida de agua tratada y fría. El intercambiador térmico ayuda también a lograr una cierta economía térmica, de modo que se logra un sistema térmicamente eficiente. De igual modo, mediante la reducción de la temperatura del agua tratada, se evita así el exceso de caldeo en un distribuidor de aguas abajo que cuente con refrigeración incorporada.

La temperatura de trabajo en el cartucho 1 está dentro de un margen de 90ºC a 115ºC, pero puede ser significativamente mayor cuando el agua contenga una alta proporción de bicarbonatos de sodio o de potasio. La temperatura se mantiene tan baja como resulte práctico, dentro de las necesidades de la calidad del tratamiento. Esto permitirá que el sistema trabaje a baja presión, y que se reduzca al mínimo el consumo de energía.

Preferiblemente, el agua será hecha avanzar por presión desde de la red de distribución 52, sin necesidad de una bomba de alimentación de agua. Por supuesto que dicha bomba podría ser utilizada. El tiempo de permanencia del agua en el cartucho 1 es controlado por los medios de control 16 y el diseño del volumen libre de dicho cartucho 1. Si se utiliza bomba de agua, los medios de control 16 pueden hacer que dicha bomba suministre agua al cartucho cuando resulte apropiado. Los tiempos de permanencia del agua dentro del cartucho 1 son del orden de 1 a 60 minutos, como antes se ha dicho.

El agua obtenida 20 penetra en el depósito de almacenamiento 26 procedente del intercambiador térmico 18. Dentro de dicho depósito 26 hay dispuesto un amortiguador de aire 27. En este amortiguador se acumulan los gases procedentes del espacio superior, tales como el aire. Este amortiguador de aire está separado del agua almacenada 28 por una barrera hermética 29 desplazable. Dicha barrera 29 hace contacto con el agua en la cámara 56 de ella, y seguirá los cambios en el volumen del agua. Esta barrera 29 mantendrá así el agua en el depósito de almacenamiento sin que aquélla haga contacto con los gases del espacio superior. No se permite así que se forme un espacio superior gaseoso por encima y en contacto con el agua. La barrera 29 permitirá el almacenamiento de agua sin recontaminación de ella con la atmósfera.

Esta barrera desplazable 29 puede ser una membrana flexible, una plataforma flotante sobre la superficie del agua en el depósito 26, o cualquier otra estructura adecuada. Si se utiliza una membrana flexible como barrera 29, puede estar hecha de plástico, caucho, o cualquier otro material adecuado. El amortiguador de aire 27 está retenido en el espacio de cabeza del depósito de almacenamiento 26. La presión del amortiguador de aire 27 aumenta así a medida que aumenta la cantidad de agua 28 almacenada.

En instalaciones muy pequeñas, en las que es deseable una simplificación del control, los controles que se describen seguidamente pueden ser simplificados mediante la permisión de que la presión del amortiguador de aire 27 detenga el flujo de agua una vez que dicha presión ha alcanzado el equilibrio con la presión de la red de suministro. En dicha disposición, el flujo se restablecerá automáticamente cuando sea retirada agua almacenada 28, y la presión del amortiguador de aire 27 descienda. En tal caso, el cartucho 1 debe ser de capacidad sobredimensionada, para tratar la condición del arranque en frío.

Alternativamente y como se muestra en la fig. 2, en lugar de un amortiguador de aire 27, la barrera 29 puede mover un accionador 30. Este accionador 30 puede ser una plataforma desplazable verticalmente dentro del depósito de almacenamiento 26. Alcanzada una cierta altura, el accionador 30 disparará un conmutador de nivel 31. Dicho conmutador de nivel 31 es una parte del sistema de control del aparato que se describe más adelante. Cuando es necesario trabajar con un cartucho 1 a una temperatura por encima de los 100ºC, una presión posterior sobre el cartucho 1 puede ser proporcionada por una válvula de seguridad por resorte 32, sencilla y convencional.

La finalidad de la barrera 29 es permitir el almacenamiento del agua sin recontaminación de ella, como antes se ha dicho. El agua está fuera de contacto con el medio ambiental. El aire dentro del depósito de almacenamiento (tal como el amortiguador de aire 27) se mantiene fuera de contacto con el agua almacenada 28. La barrera puede evitar también la formación de un espacio superior gaseoso en contacto con el agua de la cámara 56.

La finalidad del depósito de almacenamiento 26 es permitir que el tamaño del cartucho 1 y de sus calentadores (6 ó 6a) sea mínimo y compacto, al no necesitar cumplir con requerimientos preestablecidos. Una finalidad del amortiguador de aire 27 es proporcionar una presión posterior sobre el cartucho 1. Esto permitirá temperaturas de trabajo en el cartucho por encima de los 100ºC, al igual que la válvula de seguridad 32 por resorte.

En el caso de caldeo eléctrico, como se muestra en la fig. 1, los calentadores 6 ó 6a pueden estar dimensionados para proporcionar generación de calor fija, consistente en el calor sensible requerido más una pequeña cantidad por evaporación, más las pérdidas de calor. En la cabeza retirable 9 hay situada una válvula de interrupción 35 accionada por solenoide. Dicha válvula 35 está cerrada siempre que el cartucho 1 esté por debajo de la temperatura correcta de tratamiento del agua. En dicha condición no se genera vapor en este espacio superior. Dicho vapor es detectado por el conmutador térmico 36 situado inmediatamente después de la cabeza 9.

Cuando el conmutador térmico 36 detecta vapor, la válvula de interrupción 35 se abre, para permitir que agua tratada fluya desde el cartucho 1. Cuando el depósito de almacenamiento 26 está lleno, el amortiguador de aire 27 alcanza la presión máxima. Esto puede ser detectado por el conmutador de presión 37 o el conmutador de nivel 31. Cualquiera de dichos conmutadores puede cerrar una válvula de interrupción 35 y desconectar el calentador 6 o el 6a.

A medida que agua almacenada 28 es retirada del depósito de almacenamiento 26, la presión sobre el amortiguador de aire 27 desciende. El calentador 6 ó 6a será conmutado entonces. Sin embargo, la válvula de interrupción 35 no se abre inmediatamente. Esta válvula 35 es mantenida cerrada por el conmutador térmico 36, hasta que es generado vapor y es establecida la temperatura de tratamiento correcta. Los gases efluentes conducidos en el tubo 10 de la fig. 1 contienen principalmente vapor. Estos gases son condensados en el tubo helicoidal 39 con aletas. El condensado es recogido en la bandeja de goteo 40. En la realización mostrada en la fig. 2, el amortiguador de aire 27 es reemplazado por un accionador 30, y el conmutador de nivel 31 ejecuta todas las funciones descritas para el conmutador de presión 37.

Pasando ahora a la fig. 3, puede ser utilizado en cambio un sistema de termostato sencillo de conexión/desconexión. Dado que muchos de los elementos de la realización de la fig. 3 son iguales a los de la fig. 1, se omitirá su descripción. El sistema de termostato de conexión/desconexión de la fig. 3 es utilizado cuando la capacidad térmica del calentador 6 ó 6a es suficientemente baja como para permitir un buen control de la temperatura. En este caso, el conmutador térmico 36 está situado dentro del espacio superior 11 del cartucho 1. Este conmutador térmico 36 conectará y desconectará el calentador 6 ó 6a mediante un conmutador eléctrico 38.

La fig. 1 indica un distribuidor 50 conectado al agua 28 almacenada en el depósito de almacenamiento 26. Ha de apreciarse que el agua fluye directamente desde el cartucho 1 al depósito de almacenamiento 26, y luego a este distribuidor 50 sin necesidad de tratamiento adicional. En particular, no hay tratamiento químico del agua después de que ésta abandona el cartucho 1. Además, no se añaden productos químicos al cartucho para tratar el agua en él. En el presente aparato se evita la filtración convencional de carbón/arena, al tiempo que se aumenta la conformidad con el criterio de calidad de tratamiento del agua.

El distribuidor 50 indicado en la fig. 1 se muestra simplemente como esquema de un bloque. Los expertos en la técnica apreciarán que varias disposiciones distribuidoras pueden ser incorporadas a dicho distribuidor. El agua tratada liberada desde este distribuidor 50 puede ser utilizada en un distribuidor de bebidas de mezcla posterior. En efecto, los usuarios en los hogares o en establecimientos de bebidas pueden tomar agua del depósito de almacenamiento 26 y beberla como agua tratada, sin que el agua pase por el distribuidor 30. Este agua tratada podría ser utilizada por tanto para uso doméstico, como bebida o con fines culinarios.

Pasando ahora a la fig. 4, en ella se muestra una disposición de caldeo alternativa. Dado que muchos de los elementos de la realización de la fig. 4 son iguales a los de la fig. 1, se omitirá su descripción ahora. En lugar del calentador interno 6, en esta realización de la fig. 4 se utiliza caldeo por gas. Un recubrimiento exterior de caldeo 6a puede o no ser utilizado, según los requerimientos de caldeo del aparato.

En la realización de la fig. 4, el cartucho 1 y la cabeza 9 tienen una chimenea interior 44. El conmutador térmico 36 está situado en el espacio de cabeza 11 del cartucho 1. Este conmutador térmico 36 conectará y desconectará la válvula 45 del gas. LA llama del gas se encenderá entonces mediante un bujía 45, y la ignición será controlada de manera convencional para un funcionamiento seguro. El suministro de gas para la llama puede ser proporcionado por un cilindro o bombona de gas 47. Dicho cilindro de gas 47 está situado bajo la chimenea interior 44. El cilindro de gas 47 y la válvula de gas 45 son parte de los medios de caldeo de la realización de la fig. 4.

La disposición de la fig. 4 es fácilmente portátil, y puede ser utilizada en muchas aplicaciones diferentes. Por ejemplo, esta disposición puede ser empleada en ferias, reuniones campestres o pic-nics, u otros lugares en los que no se puede disponer fácilmente de corriente eléctrica. Si se cuenta también de un recubrimiento exterior 6a de caldeo, esta realización de la fig. 4 puede ser utilizada también fácilmente cuando se disponga de energía eléctrica, y no se desee al caldeo por gas.

En el correspondiente método de tratamiento del agua, ésta es introducida dentro del cartucho 1 y pasada a través de la estructura de malla 2. El agua es calentada por el calentador interior 6, por el recubrimiento exterior de caldeo 6a, o por la llama procedente del cilindro de gas 47. Este caldeo produce la ruptura de la dureza de los bicarbonatos del agua. Se dispone de un colector o estructura de malla 2 sobre el cual pueden depositarse el bicarbonato y otros precipitados. Los gases separados del agua son recogidos en el espacio superior 11. El depósito de almacenamiento 26 está dispuesto para recibir el agua procedente de la salida del cartucho 1. Este agua es mantenida fuera de contacto con el aire u otros gases situados en un espacio superior del depósito de almacenamiento 26, mediante la disposición de una cámara de agua de tamaño reducible 56 que incluye una barrera hermética 29. Esta barrera 29 hace contacto con el agua en el depósito de almacenamiento 26, y sigue los cambios en el volumen del agua en la cámara 56 de ella.

El método incluye además las operaciones de introducir agua dentro del alojamiento o cartucho 1. Un colector o estructura de malla 2 y un espacio superior 11 están dispuestos en el alojamiento. El agua es calentada por el calentador interno 6, por el recubrimiento 6a de caldeo exterior, o por una llama procedente del cilindro de gas 47. Este caldeo produce la rotura de los bicarbonatos del agua, que serán depositados sobre la estructura de malla o colector 2. Los metales pesados serán depositados también sobre esta estructura de malla 2 debido al cambio resultante en el pH del agua. Los gases separados del agua son recogidos en el espacio superior 11. El agua es mantenida en el cartucho 1 un período de tiempo predeterminado, y es calentada durante al menos dicho período de tiempo, por lo general de 10 a 60 minutos. El agua será luego suministrada desde el alojamiento o cartucho 1 directamente al depósito de almacenamiento 26. En dicho depósito de almacenamiento 26, el agua es mantenida fuera de contacto con el aire u otros gases situados en el espacio superior del depósito 26 por medio de la barrera 29. Esta barrera 29 está en contacto con el agua y sigue los cambios en el volumen de ella en la cámara de agua 56 del depósito 26.

El agua del depósito de almacenamiento 26 puede ser descargada a través del distribuidor 50. No hay tratamiento químico del agua desde el cartucho 1 hasta el depósito de almacenamiento 26 y el distribuidor 50. El tratamiento de la calidad del agua es completado sustancialmente cuando aquélla abandona el cartucho 1.

Los métodos antes descritos pueden ser utilizados en el distribuidor de bebidas de mezcla posterior, donde puede ser comprobada la capacidad del sistema para tratar el agua. En este método, el agua es introducida también dentro del alojamiento o cartucho 1. El agua se desplazará a través del alojamiento mediante su flujo, primero a través del colector o estructura de malla 2, y luego a través del filtro 22. Dicho filtro 22 tiene una vida útil más corta que la del colector. El calentador interno, el recubrimiento externo 6a de caldeo, o la llama procedente del cilindro de gas 47, calentarán el agua dentro del alojamiento o cartucho 1. La dureza del bicarbonato del agua será rota, y los carbonatos serán depositados sobre el colector o estructura de malla 2, lo que reduce gradualmente su adecuado funcionamiento. La condición del filtro 22 cambiará en función del depósito de los bicarbonatos sobre la estructura de malla 2, de modo que el filtro 22 mostrará su condición. El filtro 22 resultará completamente bloqueado antes de la estructura de malla 2, y detendrá así el flujo del agua. Este filtro bloqueado 22 indicará así la necesidad de llevar a cabo el mantenimiento del colector o estructura de malla 2. Debido a que el flujo del agua se interrumpe, el usuario será obligado a reemplazar un cartucho consumido 1.

Un sistema 110 de tratamiento de agua alternativo de acuerdo con una realización de la presente invención, se ilustra en la fig. 6. La estructura y funcionamiento de este sistema alternativo 110 de tratamiento del agua es similar al sistema ilustrado en la fig. 1, aunque también es diferente en muchos aspectos, como se expone seguidamente. En general, el sistema de tratamiento de agua alternativo 110 comprende una envuelta 112, un cartucho 114 de tratamiento de agua reemplazable y desechable, un cartucho 116 de intercambio térmico, un enfriador intermedio 118, un condensador 120, y un depósito 121 de agua tratada.

La envuelta 112 es deseablemente de construcción robusta, tal como acero inoxidable, plástico, madera, u otros tipos de metal, y tiene una abertura de acceso 122 que puede ser obturada por una puerta 124. Dicha envuelta 112 está dividida en un compartimiento 126 de tratamiento del agua y un compartimiento 128 de enfriamiento, por un panel vertical 130. Unos orificios de ventilación 132 en la parte superior e inferior del compartimiento de enfriamiento 128 permiten que el aire de enfriamiento fluya a través del compartimiento de enfriamiento.

El cartucho desechable 114 de tratamiento del agua es similar, en cuanto a funcionamiento y estructura, al cartucho 1 ilustrado en la fig. 2 y que se describe seguidamente, aunque no obstante hay algunas diferencias. El cartucho 114 de tratamiento del agua mostrado en la fig. 6 comprende un alojamiento 133 que incluye un cilindro metálico o bote 134 fijo de modo retirable a una cabeza circular 136 unida a un panel de montaje 138 en la envuelta 112. Dicho panel de montaje 138 se extiende entre el panel vertical 130 y la pared lateral de la envuelta. Una entrada 140 de agua sin tratar se extiende a través de la cabeza 136 del alojamiento 133 del cartucho, y dentro de la cámara 137 de tratamiento del agua. La entrada 140 de agua sin tratar descarga agua sin tratar hacia el extremo inferior del alojamiento 133 del cartucho. Una salida 142 de agua tratada se extiende desde el interior de la cámara 137 de tratamiento del agua, a través de la cabeza 136 del alojamiento 133 del cartucho.

Un calentador eléctrico 144 sumergible en agua está dispuesto en el alojamiento 133 del cartucho, en proximidad al extremo inferior de dicho alojamiento. Unos contactos eléctricos 146 se extienden a través del cilindro metálico 134 del alojamiento 133, para conexión a una fuente de energía eléctrica. El calentador 144 está dispuesto en el alojamiento para contacto directo con el agua dentro de aquél, y es desechable junto con el resto del cartucho 114. Como en las realizaciones antes descritas, el calentador 144 es accionable para caldeo del agua en la cámara de tratamiento 137 de ella del cartucho 114, de modo suficiente para convertir las impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases.

Un colector 148, que comprende una malla de acero o de plástico, está dispuesto en el alojamiento 133 del cartucho, entre el calentador 144 y la cabeza 136. Como en las realizaciones anteriores, el colector reúne al menos una parte de los precipitados sólidos depositados procedentes del agua, durante el tratamiento de ella. Un filtro de afinamiento 150 está dispuesto en el alojamiento 133 del cartucho, sobre la parte superior del colector 148, y como en las realizaciones anteriores aquí descritas, reúne la parte relativamente fina de los precipitados depositados procedentes del agua, durante el tratamiento. El filtro de afinamiento 150 puede comprender una cierta variedad de materiales como se ha descrito con respecto a la realización anterior, pero preferiblemente comprende lana de poliéster.

Como en dicha realización interior, el filtro de afinamiento 150 de este sistema 110 de tratamiento del agua, tiene una vida útil más corta que la del colector 148. La entrada 140 de agua sin tratar descarga ésta por debajo del colector 148, y la salida 142 de agua tratada reúne a ésta por encima del filtro de afinamiento 150, de modo que el agua descargada por la entrada de agua sin tratar debe fluir primero a través del colector, y luego a través del filtro de afinamiento. Este filtro 150, que tiene una estructura porosa fina, resulta bloqueado con precipitados antes de que el colector 148 quede bloqueado. Como se explica en detalle más adelante, este bloqueo indica que el cartucho 114 debe ser reemplazado.

Una válvula 152 de salida de gas en la cabeza 136 del alojamiento del cartucho 133, descarga periódicamente los gases del espacio superior 154 del cartucho 114 a través de la salida 153 de gas. Como en la realización antes descrita, estos gases incluyen vapor de agua, dióxido de carbono, y otras impurezas liberadas del agua durante el tratamiento.

Un sensor 156 de nivel de agua inferior está dispuesto en el alojamiento 133 del cartucho de tratamiento del agua, por encima del filtro de afinamiento 150, y un sensor 158 de nivel de agua superior está dispuesto en el alojamiento del cartucho de tratamiento del agua, por encima del sensor de nivel inferior. Como se explica en detalle más adelante, estos sensores 156 y 158 de nivel de agua indican dicho nivel en el cartucho 114 de tratamiento del agua, e indican el grado de bloqueo del filtro de afinamiento 150.

Un dispositivo 160 medidor de temperatura, tal como un termopar, está dispuesto también en la cámara 137 de tratamiento del agua del alojamiento 133 del cartucho, para medir la temperatura del agua en dicha cámara de tratamiento de ella. Un detector 162 de vapor de agua, tal como un conmutador térmico, está dispuesto en la salida 153 de gas, para detectar la generación de vapor de agua por el cartucho 114 de tratamiento de ella.

El cartucho 116 de intercambio térmico está dispuesto en el compartimiento 126 de tratamiento del agua de la envuelta, adyacente al cartucho 114 de tratamiento del agua, y comprende un alojamiento 164 que incluye un cilindro metálico o bote 165 y una cabeza 166. El cilindro 165 va unido de modo retirable a la cabeza 166. El cartucho 116 de intercambio térmico incluye también un tubo enrollado helicoidalmente o en serpentín 168, para recibir agua tratada procedente del cartucho 114 de tratamiento del agua. El tubo en serpentín 168 se extiende entre una entrada 170 de agua tratada, extendida a través de la cabeza 166 del alojamiento 164, y una salida 172 de agua tratada, que se extiende a través de la cabeza 166 del alojamiento dentro de la entrada 174 de agua sin tratar. Agua sin tratar penetra en el alojamiento 164 del cartucho de intercambio térmico a través de una entrada 174 de agua sin tratar en la cabeza 166. Dicha entrada 174 de agua sin tratar descarga ésta cerca de la parte inferior del alojamiento 164 del cartucho de intercambio térmico. Una salida 176 de agua sin tratar se extiende también a través de la cabeza 166 del alojamiento 164 del cartucho de intercambio térmico, y conecta con la entrada 140 de agua sin tratar del cartucho 114 de tratamiento del agua.

El enfriador intermedio 118 está dispuesto en el compartimiento 128 de enfriamiento de la envuelta 112, e incluye un tubo helicoidal o en serpentín 178 conectado a la salida 142 del agua tratada del cartucho 114 de tratamiento del agua, a través del conducto 180. Un ventilador 182 dispuesto en el compartimiento de enfriamiento 128 obliga al aire a fluir a través del compartimiento de enfriamiento 128, entre los tubos de ventilación 132 de la envuelta 112.

El condensador 120 está dispuesto también en el compartimiento de enfriamiento 128 de la envuelta 112, y comprende un entubado 184 extendido desde la salida 153 de gas en el cartucho 114 de tratamiento del agua, hasta una salida 186 en la envuelta 112.

Agua natural sin tratar es introducida en el sistema 110 de tratamiento de ella por la conexión 188 a la red de distribución, que conduce a la entrada 174 de agua sin tratar del cartucho 116 de intercambio térmico.

Agua tratada y enfriada procedente del cartucho 116 de intercambio térmico es descargada a través del depósito 121 por intermedio del conducto de salida 196. El depósito 121 comprende un alojamiento 198 y una bolsa de plástico 200 dispuesta en aquél, para recibir el agua tratada. Como con las realizaciones anteriores, la bolsa de plástico 200 protege el agua tratada contra la recontaminación biológica. Un sensor 202 de nivel está dispuesto en el alojamiento 198 del depósito, y detecta el nivel del agua tratada en dicho depósito 121.

El diagrama de la fig. 7 ilustra un viasualizador 208 para indicar el estado del sistema 110 de tratamiento del agua. Un panel de control 210 de ordenador comprueba los diversos detectores y dispositivos de medición del sistema 110 de tratamiento del agua, y en base a los datos procedentes de dichos detectores y dispositivos de medición ordena una visualización del estado del sistema por medio de tres diodos emisores de luz (LEDs) 212. 214, y 216. Aunque puede ser utilizado cualquier número de luces y colores para presentar el estado del sistema 110 de tratamiento del agua, esta realización tiene tres luces: una verde, una amarilla, y otra roja. Cada luz es capaz de emitir en forma continua, o parpadeante. Seguidamente se describe el funcionamiento del sistema 110 de tratamiento de agua y del visualizador 208.

Agua natural sin tratar penetra en el sistema 110 de tratamiento de ella a través de la conexión 188 a la red de distribución, y es descargada a través de la entrada 174 de agua sin tratar del cartucho de intercambio térmico 116, al interior del alojamiento 164 de dicho cartucho, en proximidad al fondo del alojamiento del cartucho de intercambio térmico. El agua sin tratar es calentada en el intercambiador térmico, desde una temperatura aproximada de 25ºC hasta aproximadamente 80ºC. El agua sin tratar calentada es descargada del cartucho de intercambio térmico 116 a través de la salida 176 de agua sin tratar, que conecta con la entrada 140 de agua sin tratar del cartucho 114 de tratamiento del agua.

El agua calentada sin tratar es descargada dentro del cartucho 133 de tratamiento del agua, por debajo del colector 148 de malla de acero en dicho alojamiento del cartucho de tratamiento del agua. El calentador 144 en la cámara 137 de tratamiento del agua calienta el agua sin tratar hasta una temperatura aproximada de 115ºC. El agua fluye lentamente hasta la parte superior del cartucho 114 de tratamiento del agua, a través del colector 118 y del filtro de afinamiento 150. El tiempo de permanencia mínima del agua en el cartucho 114 de tratamiento de ella es aproximadamente de seis minutos. Como se explica en la realización anterior, el caldeo del agua hace que precipitados tales como carbonatos y metales pesados se depositen sobre las superficies calentadas del cartucho de tratamiento del agua. Las partículas más gruesas y pesadas tienden a depositarse en el fondo del alojamiento 133 del cartucho, y las partículas más finas se reúnen sobre el colector 148 y el filtro de afinamiento 150. Además, a medida que el agua se calienta en el cartucho 114 de tratamiento de ella, los gases arrastrados son liberados del agua hacia el espacio superior 154 del cartucho, y se forma vapor de agua en dicho espacio. Como en la realización antes descrita, cuando la temperatura del agua en el cartucho 114 de tratamiento de ella alcanza los 115ºC, y el conmutador térmico 162 detecta vapor de agua en la salida 152 de gas, se abre una válvula en dicha salida y se libera el citado vapor de agua y otros gases hacia el condensador 120.

Los gases en el condensador 120, tales como vapor, son enfriados en el condensador por el flujo de aire forzado en el compartimiento 128 de enfriamiento creado por el ventilador 182. Los condensados son descargados dentro de una bandeja de goteo (no mostrada), o se vacían directamente.

El agua tratada es descargada del alojamiento 133 del cartucho de tratamiento de ella a través de la salida 142 de agua tratada, y es enviada al enfriador intermedio 118. El agua tratada es enfriada en dicho intercambiador térmico 118 por el aire forzado producido por el ventilador 182 en el compartimiento de enfriamiento 128, desde una temperatura aproximada de 115ºC a aproximadamente 80ºC. El enfriador intermedio 118 descarga el agua tratada dentro del tubo helicoidal o en serpentín 168 del cartucho 116 de intercambio térmico a través de la entrada 170 de agua tratada. El agua tratada se desplaza a través del interior del tubo en serpentín 168, y es enfriada desde una temperatura aproximada de 80ºC hasta aproximadamente 25ºC mediante el agua sin tratar que fluye en sentido contrario procedente de la red de distribución 188.

El agua tratada enfriada es descargada luego desde el cartucho 116 de intercambio térmico a través de la salida 172 de agua tratada, y es conducida al depósito 121. El agua tratada es mantenida en la bolsa 200 del depósito hasta que es distribuida, por ejemplo, en un sistema de suministro de bebidas.

La finalidad del enfriador intermedio 118 es enfriar el agua tratada hasta una temperatura suficientemente baja, de modo que se haga que la dureza del agua sin tratar no pase a través del intercambiador térmico y se precipite o forma costras o cascarilla en el cartucho 116 de intercambio térmico y en el conducto que avanza el agua sin tratar desde el cartucho 116 de intercambio térmico hacia el cartucho 114 de tratamiento del agua.

El visualizador 208 es capaz de indicar una pluralidad de estados del sistema 110 de tratamiento del agua, durante el funcionamiento y servicio de dicho sistema. Cuando la energía hacia el sistema 110 de tratamiento del agua es conectada por medio del conmutador 220, la luz verde 212 del visualizador 208 se enciende y emite una luz continua. A medida que el cartucho 114 de tratamiento del agua comienza a llenarse con ella, la luz amarilla 214 se enciende y emite una luz continua hasta que dicho cartucho 114 tiene agua suficiente para cubrir el sensor 156 de nivel inferior de ella. El panel de control 210, en base a los datos procedentes del sensor 156 de nivel de agua inferior del cartucho 114 de tratamiento del agua, desconecta la luz amarilla continua 214 cuando el sensor de nivel inferior del agua es cubierto con ésta.

El panel de control 210 comprueba también el sensor 202 de nivel de agua en el depósito 121, y hasta que éste tiene suficiente agua para cubrir dicho sensor del depósito, hace que la luz amarilla 214 parpadee. Una vez que el panel de control 210 detecta que el sensor del nivel de agua en el depósito está cubierto con ella, desconecta la luz amarilla parpadeante 214.

El panel de control 210 comprueba los datos de temperatura procedentes del termopar 160 en el cartucho 114 de tratamiento del agua, y el conmutador térmico 162 en la salida 153 de gas, y cuando la temperatura del agua en el cartucho de tratamiento de ella alcanza los 115ºC, y es detectado vapor en la salida de gas, el panel de control acciona la válvula de salida de agua tratada para descargar ésta en el depósito 121, y hace que la luz verde 212 del visualizador 208 parpadee. Cuando la válvula de salida de agua tratada se cierra y cesa la producción de agua, el panel de control hace que la luz verde 212 emita una señal continua, lo que indica que la alimentación de energía al sistema de tratamiento del agua está conectada.

El panel de control 210 comprueba los datos procedentes de los sensores de nivel de agua superior e inferior 156 y 158 en el cartucho 114 de tratamiento de agua, y calcula el tiempo requerido para que el agua se eleve desde el sensor de nivel inferior al sensor de nivel superior. El tiempo requerido para la elevación del agua indica el grado de bloqueo del filtro de afinamiento 150. El panel de control 210 compara el tiempo requerido para la elevación del agua entre los sensores de nivel inferior y superior 156 y 158 con un tiempo predeterminado, lo que indica el grado de bloqueo del filtro de afinamiento 150, y proporciona una indicación visual de dicho grado de bloqueo. Por ejemplo, cuando el tiempo requerido para que el agua se eleve indica que el filtro de afinamiento 150 está bloqueado un 90 %, el panel de control 210 hace que la luz roja 216 del visualizador parpadee. Además, cuando el panel de control 210 detecta que el tiempo requerido para que el agua se eleve indica que el filtro de afinamiento 150 está completamente bloqueado, dicho panel hace que la luz roja 216 emita una señal continuada, y desconecta el sistema de tratamiento del agua.

Al apreciar en el visualizador que el cartucho 114 de tratamiento del agua está bloqueado, el operador puede activar una modalidad de enfriamiento con un conmutador 222, que conecta el flujo de agua sin tratar a través del sistema, pero que no conecta el calentador 144. Agua fría circula entonces a través de todo el sistema de tratamiento del agua, y desciende la temperatura de dicho sistema. El panel de control 210 comprueba el conmutador 222 de enfriamiento, y cuando es detectada la modalidad de enfriamiento, dicho panel de control hace parpadear todas las tres luces, 212, 214, y 216, sucesivamente. El panel de control 210 continúa la comprobación de la temperatura del agua en el cartucho 114 de tratamiento de ella, y cuando dicha temperatura desciende por debajo de un valor predeterminado, tal como 50ºC, el panel de control hace que las tres luces 212, 214, y 216 del visualizador parpadeen simultáneamente, para indicar que la temperatura del sistema 110 de tratamiento del agua es suficientemente baja para que el operador abra la puerta 124 de la envuelta 112. Además, al detectar que la temperatura del agua en el cartucho 114 de tratamiento de ella ha descendido por debajo de la predeterminada, el panel de control desbloquea un mecanismo de cierre automático 224, que impide que el operador abra la puerta 124 de la envuelta 112 durante el funcionamiento del sistema de tratamiento del agua.

El presente aparato y método requieren un escaso control, son de mantenimiento y accionamiento sencillo, y son relativamente poco costosos. En particular, el cartucho desechable 1 es relativamente sencillo, y los contenidos no desechables del aparato requieren escaso mantenimiento. Por tanto, el aparato puede tratar el agua de modo económico, sin requerir altas inversiones de capital.

El presente aparato y método reducen la dureza del agua y proporcionan agua estéril, al tiempo que retiran muchas impurezas de ella. Se proporciona así un método sencillo para retirar del agua, tanto en el hogar como en instalaciones de bebidas, los contaminantes microbiológicos, la dureza del bicarbonato, los VOCs/THMs, el cloro, los metales pesados. así como para desairearla. Se obtiene así una alta fiabilidad en ausencia de comprobación o controles técnicos. Este aparato y método son sencillos, convenientes, y pueden ser accionados con seguridad por personal no cualificado. Además, este aparato y método requieren sólo un espacio limitado, con lo que se reducen aún más los costes generales.

Es obvio que la invención descrita puede ser variada de muchas maneras. Tales variaciones no se consideran como que se apartan del alcance de la invención, y como resultará obvio para los expertos en la técnica, dichas modificaciones están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (26)

1. Un sistema (110) para tratamiento de agua, que comprende:

-un alojamiento (133) que define una cámara de tratamiento del agua, que tiene una entrada (140) de agua para recibir agua sin tratar, y una salida de agua (142) para descargar el agua tratada;

-un calentador (144) dispuesto en el alojamiento, cuyo calentador trabaja para calentar el agua suficientemente y convertir las impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases; y

-un colector (148) dispuesto en el alojamiento para reunir los precipitados sólidos depositados procedentes del agua;

caracterizado porque el calentador es sumergible en el agua, y está dispuesto en el alojamiento de modo que queda en contacto directo con el agua en la cámara de tratamiento de ella.

2. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 1, que comprende además una salida (153) de gas para la descarga de gases del alojamiento (133).

3. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 1, que comprende además un depósito de almacenamiento (121) para recibir agua procedente de la salida (142) de ella del alojamiento (133).

4. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 1, que comprende además disponer un recipiente (200) de agua de tamaño reducible para mantener el agua almacenada en el depósito de almacenamiento (121) sin contacto con el aire u otros gases en un espacio superior de dicho depósito de almacenamiento.

5. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 1, en el que el calentador (144) es un calentador eléctrico.

6. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 1, en el que el alojamiento (133), el colector (148), y el calentador (144) forman una unidad desechable que puede ser desacoplada del sistema y reemplazada.

7. El sistema (110) de la reivindicación 1, que comprende además:

-un enfriador (118) de agua para recibir agua tratada procedente de la salida (142) de agua del alojamiento; y

-un ventilador (182) para obligar al aire a rebasar el enfriador de agua y enfriar el agua tratada en dicho enfriador de agua.

8. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 7, que comprende además una salida (153) de gas para descargar los gases del alojamiento (133), y un condensador (120) para recibir los gases descargados desde la salida de gas, con el ventilador (182) situado para obligar al aire a rebasar el condensador y enfriar los gases en éste.

9. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 7, que comprende además un intercambiador térmico (116) para intercambiar calor entre el agua tratada descargada del enfriador de agua, y agua sin tratar enviada al alojamiento (133).

10. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 7, en el que el enfriador (118) comprende un tubo enrollado helicoidalmente o en serpentín (178).

11. Un sistema (110) para tratamiento de agua según la reivindicación 9, en el que el condensador (120) comprende un tubo helicoidal o en serpentín (184).

12. Un método para tratamiento de agua, que comprende:

-enviar agua sin tratar al interior de una cámara de tratamiento de agua definida por un alojamiento (133), a través de una entrada (140) de agua en el alojamiento;

-calentar el agua sin tratar enviada al interior de la cámara de tratamiento de agua, cuya agua es calentada suficientemente para convertir la impurezas disueltas en el agua sin tratar en precipitados sólidos y gases; y

-reunir los precipitados sólidos depositados del agua sobre un colector (148) dispuesto en el alojamiento; y

-descargar el agua tratada procedente del alojamiento a través de una salida (142) de agua de dicho alojamiento;

caracterizado porque la operación de caldeo es ejecutada con un calentador (144) sumergible en agua dispuesto en la cámara de tratamiento de agua, de modo que el agua haga contacto directamente con dicho calentador.

13. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 12, que comprende además la descarga de los gases del alojamiento (133) a través de una salida (153) en dicho alojamiento.

14. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 12, que comprende además descargar agua tratada desde la salida (142) de agua del alojamiento (133), dentro de un depósito de almacenamiento (121).

15. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 14, que comprende además proporcionar un recipiente de agua de tamaño reducible (200), para mantener el agua almacenada en el depósito de almacenamiento (121) sin contacto con el aire u otros gases existentes en el espacio superior de dicho depósito.

16. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 12, en el que el calentador (144) es un calentador eléctrico.

17. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 12, en el que el alojamiento (133), el colector (148), y el calentador (144) forman una unidad desechable, y el método comprende además desacoplar la unidad desechable del sistema y reemplazarla.

18. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 12, que comprende además:

-enviar el agua tratada desde la salida (142) de agua del alojamiento a través de un enfriador (118); y

-forzar al aire a rebasar el enfriador de agua, para enfriar el agua tratada en dicho enfriador.

19. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 18, que comprende además la descarga de los gases del alojamiento (133) a través de una salida (153) de gases y un condensador (120), y obligar al aire a rebasar el condensador para enfriar los gases en él.

20. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 18, que comprende el intercambio térmico en un intercambiador térmico (116), entre el agua tratada descargada del enfriador de agua (118) y agua sin tratar que es enviada al interior del alojamiento (133).

21. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 18, en el que el enfriador (118) comprende un tubo helicoidal o en serpentín (178).

22. Un método para tratamiento de agua según la reivindicación 19, en el que el condensador (120) comprende un tubo helicoidal o en serpentín (184).

23. Un sistema según la reivindicación 1, que comprende además:

-un filtro (150) de lana de poliéster dispuesto en el alojamiento (133) para reunir una segunda parte de los precipitados sólidos depositados procedentes del agua, la cual fluye primero a través del colector (148) y luego a través del filtro, cuyo filtro tiene una vida útil más corta que la del colector, de modo que el filtro resulta bloqueado con precipitados antes de que el colector quede bloqueado con las partículas.

24. Un método según la reivindicación 12, que comprende además:

-reunir una segunda parte de los precipitados sólidos sobre un filtro (150) de lana de poliéster dispuesto en el alojamiento (133) y procedentes del agua, la cual fluye primero a través del colector (148) y luego a través del filtro, que tiene una vida útil más corta que el colector, de modo que el filtro resulte bloqueado con los precipitados antes de que el colector quede bloqueado con las partículas.

25. El sistema (110) de la reivindicación 1, que comprende además:

-un filtro fino (150) dispuesto en el alojamiento (133) para filtrar los precipitados procedentes del agua del alojamiento; y

-un visualizador (208) para indicar uno cualquiera o más de una pluralidad de posibles estados del sistema, en el que al menos un estado incluye el nivel de bloqueo de los precipitados en el filtro fino.

26. El sistema (110) de la reivindicación 25, que comprende además:

-un sensor (156) de nivel inferior que mide el nivel del agua en el alojamiento (133) por debajo del filtro fino (150);

-un sensor (158) de nivel superior que mide el nivel del agua en el alojamiento por encima del filtro fino; y

-un panel de control (210) en comunicación con el sensor de nivel inferior y el sensor de nivel superior, cuyo panel de control puede comparar el tiempo requerido para la elevación del agua entre el sensor de nivel inferior y el sensor de nivel superior, y compararlo con un valor de tiempo predeterminado, lo que indica un grado de bloqueo del filtro fino.