ES2230332T3 - Dispositivo para el tratamiento de agua. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la reducción o evitación de la formación de piedra en soluciones acuosas, con una carcasa, que presenta zonas de conducto para la conducción del agua a tratar, estando alojados en la carcasa al menos un primero y un segundo electrodo, estando polarizados los primeros y segundos electrodos alternando positiva y negativamente, siendo utilizada una electrónica de conmutación que controla el proceso de cambio de polaridad y estando alojado en la carcasa un montón de material conductor de electricidad, caracterizado porque los primeros y segundos electrodos

Description

Dispositivo para el tratamiento de agua.

La invención se refiere a un dispositivo para la reducción o evitación de la formación de piedra en soluciones acuosas, con una carcasa, que presenta zonas de conducto para la conducción del agua a tratar, estando alojados en la carcasa al menos un primero y un segundo electrodo, estando polarizados los primeros y segundos electrodos alternando positiva y negativamente, siendo utilizada una electrónica de conmutación que controla el proceso de cambio de polaridad y estando alojado en la carcasa un montón de material conductor de electricidad.

Se conoce por el documento WO98/16477 un dispositivo de este tipo. Este dispositivo sirve para la reducción o bien para la evitación de la formación de piedra en soluciones acuosas. En este caso se utiliza de una carcasa, en la que está insertado un cartucho. El cartucho posee dos electrodos, que están dispuestos en una cámara de electrodos. En la zona entre los electrodos está dispuesto un electrodo bipolar, que está configurado como lecho sólido. El lecho sólido se forma por un montón, que presenta, por una parte, partículas de carbono conductoras de electricidad y, por otra parte, partículas aislantes no conductoras (por ejemplo, cuerpos de grava, de vidrio o de plástico). Las partículas aislantes no conductoras aíslan las partículas de carbono unas de otras, de manera que se impide una formación de cortocircuito. A través de los electrodos se aplica una tensión en el electrodo bipolar. En este caso, las partículas de carbono individuales reciben entonces una polaridad positiva y una polaridad negativa. A través del electrodo bipolar se conduce ahora el líquido a tratar. El calcio presente en el líquido es separado en forma de calcita en las zonas polares negativas de las partículas de carbono. Para impedir una deposición de calcita en esta zona polar se cambia regularmente la polaridad de los electrodos.

En esta disposición conocida tiene gran importancia la mezcla a fondo regular del electrodo bipolar y, por lo tanto, la distribución regular de las partículas conductoras y de las partículas no conductoras. Pero se ha mostrado ahora en la aplicación práctica que tiene lugar una desmezcla del electrodo bipolar, por ejemplo en procesos de transporte o también parcialmente durante el inicio del funcionamiento. Entonces este electrodo pierde su efecto y se empeora drásticamente el rendimiento.

El cometido de la invención es crear un dispositivo del tipo mencionado al principio, que se puede accionar de una manera duradera con alto rendimiento.

Este cometido se soluciona porque los primeros y segundos electrodos están alojados en primeras y segundas cámaras de electrodos separadas unas de las otras y aisladas eléctricamente entre sí por medio de uno o varios cuerpos aislantes, porque las cámaras de electrodos están rellenas, respectivamente, por medio de un montón de material conductor de electricidad, que está constituido por un granulado unitario y porque los cuerpos aislantes son permeables para el agua a tratar, pero son impermeables para el granulado del montón. En las cámaras de electrodos se crean zonas polares, en las que existe una única polaridad fija durante un intervalo de tiempo determinado. Debido a esta división en zona unipolar, puede encontrar aplicación el montón compuesto de forma homogénea según la invención, en el que no es problemática una desmezcla, como en el estado de la técnica. Por lo tanto, en virtud de esta combinación de características se puede garantizar un funcionamiento fiable.

El montón puede estar constituido, por ejemplo, por granulados de carbón, especialmente carbón activo, que están introducidos en forma de un lecho sólido en las cámaras de electrodos.

Según una configuración preferida de la invención, está previsto que los cuerpos aislantes estén configurados como paredes de mamparo y presenten una zona de paso del tipo de tamiz para el agua a tratar, siendo las anchuras de la abertura de los orificios que forman las zonas de paso menores que la dimensión de la sección transversal del grano de las partículas del montón.

Para poder conseguir una introducción de la corriente de una superficie lo más grande posible en el montón, puede ser ventajoso que los primeros y segundos electrodos estén configurados en forma de barra y estén rodeados por el montón sobre toda su periferia del lado longitudinal.

Una configuración posible de la invención puede estar caracterizada porque en la carcasa está alojada una zona de conducto, que está rodeada por una zona, que recibe las cámaras de electrodos, porque la sección de conducto está en comunicación espacial con las cámaras de electrodos a través de las aberturas, porque el lado de las cámaras de electrodos, que está alejado de la sección de conducto en dirección radial, está cubierto por medio de una envoltura permeable al líquido, y porque en la carcasa se conecta otra zona de conducto en la envoltura. En este caso, la guía del conducto puede estar elegida para que el agua a tratar sea alimentada en primer lugar a través de la sección central del conducto y a continuación circule a través de las cámaras de electrodos y la zona periférica del conducto. No obstante, también es concebible la conducción inversa de la circulación. En estos tipos de conducción de la circulación, se evita una remezcla de los productos de electrólisis que se producen durante el tratamiento.

El dispositivo según la invención puede estar caracterizado porque las cámaras de electrodos están separadas entre sí con cuerpos aislantes que se extienden esencialmente en la dirección de la circulación del agua a tratar. Las cámaras individuales son atravesadas entonces en paralelo por el líquido a tratar.

También es posible conectar las cámaras de electrodos en serie de tal forma que están separadas entre sí con cuerpos aislantes que se extienden transversalmente a la dirección de la circulación del agua a tratar, y que las cámaras de electrodos están dispuestas una detrás de la otra en la dirección de la circulación.

Es igualmente concebible una combinación de circuito en paralelo y circuito en serie.

Para evitar que en este caso tenga lugar una formación inadmisible de nitrito en el agua, un desarrollo de la invención prevé que, vistas en la dirección de la circulación, detrás de al menos una de las cámaras de electrodos esté dispuesta una zona de oxidación, a través de la cual está conducida el agua tratada en la cámara de electrodos asociada o en varias cámaras de electrodos. Como zona de oxidación puede estar conectado a continuación un electrodo de lecho sólido, por ejemplo que está constituido por partículas de carbón, que presenta una polaridad positiva.

Durante el funcionamiento solamente se realiza una separación de calcita en la zona de las cámaras de electrodos polarizadas negativamente. Para conseguir un rendimiento lo más alto posible, un dispositivo según la invención puede estar configurado de tal forma que las cámaras de electrodos de diferente polaridad están atravesadas por corrientes volumétricas diferentes del agua a tratar. De una manera alternativa o adicional, puede estar previsto que las duraciones polares de la fase catódica y de la fase anódica de al menos uno de los electrodos estén seleccionadas diferentes. El agua a tratar tiene entonces una duración de residencia más larga en la cámara de electrodos con polaridad negativa.

Para conseguir una densidad de la corriente lo más uniforme posible en las cámaras de electrodos, un dispositivo puede estar configurado de tal forma que los electrodos están dispuestos al menos parcialmente concéntricos a la sección de conducto dispuesta en la carcasa, y que los electrodos dispuestos sobre un círculo primitivo alrededor de la sección de conducto estén distribuidos de una manera equidistante entre sí en la dirección del entorno. Para conseguir una formación mejorada de germen de cristal de calcita, puede estar previsto adicionalmente que el agua a tratar circule a través de una instalación de tratamiento magnético antes de la entrada en la carcasa.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización representados en los dibujos. En este caso:

La figura 1 muestra en vista lateral y en la sección vertical un dispositivo para el tratamiento de agua.

La figura 2 muestra el dispositivo según la figura 1 en la sección horizontal y

La figura 3 muestra una sección horizontal a través de una variante de configuración, modificada con respecto a las figuras 1 y 2, de un dispositivo para el tratamiento de agua.

En la figura 1 se muestra un dispositivo para el tratamiento de agua, que presenta una carcasa 25 en forma de tubo. La carcasa 25 en forma de tubo está cerrada en su zona del fondo por medio de un soporte 10. El soporte 10 presenta una placa de brida 11, que hace tope en el lado frontal inferior de la carcasa 25. La placa de brida 11 forma un collar 12, sobre el que se asienta el lado frontal de la carcasa 25. En la zona del collar 12 está dispuesta una junta de obturación 13. Esta junta de obturación 13 cierra herméticamente el espacio interior de la carcasa 25 frente al medio ambiente. En la zona que sigue al collar 12, el soporte 10 posee un apéndice 14. Este apéndice 14 sirve para el alojamiento de una envoltura 23 en forma de tubo. La envoltura 23 en forma de tubo está centrada y alineada en una proyección cilíndrica 15 del soporte 10. La proyección 15 penetra en el espacio interior rodeado por la envoltura 23. En el centro de la envoltura 23 está dispuesta una sección de conducto 20, que está configurada en forma de un tubo. Esta sección de conducto 20 posee en su envoltura una pluralidad de aberturas. La sección de conducto 20 están retenida en un taladro ciego 18 del soporte 10. En la zona entre la sección de conducto 20 y la envoltura 23 están dispuestos cuatro electrodos 22.1, 22.2, como permite reconocer la figura 2. Los electrodos 22.1, 22.2 están dispuestos en este caso concéntricos a la sección de conducto 20 y están desplazados entre sí 90º, respectivamente. Para la fijación de los electrodos 22.1, 22.2, el soporte 10 presenta asientos de electrodos 17 configurados como taladros. El establecimiento del contacto de los electrodos 22.1, 22.2 se realiza a través de muelles de contacto 19.2, que están insertados en un alojamiento roscado 16 que desemboca en el asiento de electrodos 17. En el alojamiento roscado 16 está enroscado un elemento de contacto 19.1, que presiona, por una parte, los muelles de contacto 19.2 contra los electrodos 22.1, 22.2 y se puede conectar, por otra parte, en una alimentación de corriente sobre el lado exterior de la carcasa 25. La zona anular restante entre la sección de conducto 20 y la envoltura 23 está rellena con un montón de material conductor de electricidad, por ejemplo con carbón activo. Como ya se ha mencionado anteriormente, la sección de conducto 20 está provista con aberturas y está configurada, por lo tanto, del tipo de tamiz. De la misma manera, la envoltura 23 está configurada del tipo de tamiz. Los orificios de los tamices están dimensionados en este caso de tal forma que las partículas del montón no pueden abandonar el espacio intermedio entre la envoltura 23 y la sección de conducto 20, pero se garantiza un aislamiento eléctrico entre las zonas adyacentes.

Como permite reconocer, además, la figura 1, en el lado de la cabeza, sobre la envoltura 23 está acoplado un suplemento 30. A tal fin, el suplemento 30 presenta un apéndice 33, que recibe el lado frontal de la envoltura 23. El suplemento 30 posee, además, asientos de electrodos 34, que están configurados del tipo de taladros ciegos y en los que están recibidos los extremos de los electrodos 22.1, 22.2. El suplemento 30 está atravesado en el centro por una sección de conducto 36, que desemboca en un asiento ensanchado 35. En este asiento 35 está recibida, en el lado extremo, la sección de conducto 20. En su zona alejada de la sección de conducto 20, el suplemento 30 posee un saliente 31, en el que está retenida una tapa 40 cerrada herméticamente a través de una junta de obturación 32. La tapa 40 rodea la cámara exterior 41, que está en comunicación espacial con una zona de conducto 24 formada entre la carcasa 25 y la envoltura 23. Además, la tapa 40 posee una cámara interior 42, que está en comunicación espacial con la sección de conducto 36 del suplemento 30.

Para el montaje del dispositivo se inserta en primer lugar el soporte 10 en la carcasa 25 y se fija de una manera adecuada resistente a la presión. A continuación se fijan desde el lado superior de la carcasa 25 la envoltura 23, los electrodos 22.1, 22.2 y la sección de conducto 20 en el soporte 10. Entonces se puede introducir el montón. Finalmente se inserta el suplemento 30 entonces en el lado de la tapa en la carcasa 25. Ahora de puede cerrar la carcasa 25 en su lado superior abierto con la tapa 40.

Como permite reconocer la figura 1, la tapa 40 presenta una brida circundante 43. Esta brida 43 se coloca, bajo la intercalación de una junta de obturación 44, en un borde 37 de la carcasa 25, que está dirigido radialmente hacia fuera. Para la unión de la tapa 40 con la carcasa 25 se utiliza un anillo roscado 45. Este anillo roscado 45 se puede enroscar con una rosca interior 47 sobre una rosca exterior de la tapa 40. El movimiento de enroscamiento es limitado en este caso por medio de un tope 46 del anillo roscado 45 que se apoya en el lado inferior del borde 37.

Como permite reconocer la figura 2, el espacio intermedio entre la sección de la línea 20 y la envoltura 23 está dividido en cuatro cámaras de electrodos 21.1, 21.2. En estas cámaras de electrodos 21.1, 21.2 está dispuesto, respectivamente, un electrodo 22.1, 22.2. La división de las cámaras de electrodos 21.1, 21.2 se realiza por medio de cuerpos aislantes 50, que están configurados en forma de pared de mamparo. Estos cuerpos aislantes 50 son permeables para medios líquidos, especialmente soluciones acuosas. En cambio, los cuerpos aislantes 50 son impermeables para los granulados del montón. Los cuerpos aislantes 50 están fijados en sus extremos radiales en asientos 51 de la envoltura 23 o bien de la sección de conducto 20. Estos asientos 51 impiden, por una parte, un desplazamiento de los cuerpos aislantes 50 y, por otra parte, impiden de una manera fiable una conexión conductora de electricidad entre las cámaras de electrodos 21.1, 21.2 individuales.

En el funcionamiento, el agua a tratar en el dispositivo representado en las figuras 1 y 2 es alimentada a través de la cámara interior 42 de la tapa 40. El agua fluye entonces a través de la sección de conducto 36 hacia la sección de conducto 20. La envoltura 23 de la sección de conducto 20 es atravesada entonces por la corriente de agua en dirección radial. Luego el agua llega a las cámaras de electrodos 21.1, 21.2. Los cámaras de electrodos 21.1, 21.2 adyacentes, respectivamente, presentan una polaridad diferente. Por consiguiente, los electrodos 22.1 pueden estar cargados positivamente, los electrodos 22.2 pueden estar cargados entonces negativamente. En la zona de las cámaras de electrodos 21.2 de polaridad negativa se lleva a cabo entonces una separación de calcita a partir del agua a tratar. La calcita se almacena entonces en las partículas individuales de carbono del montón. Después de un cierto intervalo de tiempo, se realiza un cambio de la polaridad. Entonces se polarizan los electrodos 22.1 negativamente, los electrodos 22.2 positivamente. En virtud de la inversión de la polaridad se desprenden entonces las sedimentaciones de calcita en las partículas de carbono y se limpian con una descarga de agua del tipo de gérmenes. El agua tratada abandona las cámaras de electrodos 21.1, 21.2 en dirección radial a través de la envoltura 23. Entonces fluye hacia la zona de conducto 24 y entonces puede ser alimentada a través de la cámara exterior 41 de la tapa 40 a una red de cañerías de agua. Evidentemente, se puede invertir también a dirección de la circulación prescrita, de manera que se alimenta el agua a tratar en primer lugar a la cámara exterior 41. El agua abandona entonces el dispositivo a través de la cámara interior 42.

En la variante de realización de la invención descrita en las figuras 1 y 2, las cámaras de electrodos 21.1, 21.2 son atravesadas en paralelo por la corriente. También es posible prever un circuito en serie de las cámaras de electrodos 21.1, 21.2. Una disposición de este tipo se puede reconocer en la figura 3. En lugar de los cuerpos aislantes 50 dispuestos radialmente, se utiliza aquí un cuerpo aislante 50 en forma de anillo, que está dispuesto concéntricamente a la sección de conducto 20 y a la envoltura 23. De esta manera se forman dos cámaras de electrodos 21.1, 21.2 configuradas en forma de anillo. En las cámaras de electrodos individuales 21.1, 21.2 están dispuestos, respectivamente, cuatro electrodos 22.1, 22.2. De la misma manera que en la forma de realización según la figura 1, los electrodos individuales están dispuestos de nuevo desplazados 90º unos de otros. En virtud de esta disposición de los electrodos 22.1, 22.2 se consigue una densidad de la corriente óptima y uniforme dentro de las cámaras de electrodos 21.1 y 21.2
individuales.

En la variante de configuración según la figura 3, el agua a tratar afluye a través de la sección de conducto 20 y llega aquí radialmente a través de la envoltura 23 de la sección de conducto 20 hasta la cámara de electrodo 21.2. A continuación, el agua circula a través de los cuerpos aislantes 50 permeables al líquido y llega a la segunda cámara de electrodos 21.1. Desde aquí, el agua, de la misma manera que en la configuración según las figuras 1 y 2, llega a través de la envoltura 23 a la zona de conducto 24.

Solamente para completar, hay que mencionar en este lugar que el dispositivo según la figura 3 es esencialmente idéntico al dispositivo según las figuras 1 y 2. Solamente existe una disposición diferente de los electrodos 22.1, 22.2 y de las cámaras de electrodos 21.1, 21.2.

En la cámara de electrodos 21.2, los electrodos 22.2 pueden estar polarizados en primer lugar negativamente. Por consiguiente, se lleva a cabo una separación de calcita en el montón retenido en la cámara de electrodos 21.1. El agua circula entonces a través la segunda cámara de electrodos 21.1 y es descargada a través de la envoltura 23. Después de un cierto periodo de tiempo se lleva a cabo un cambio de la polaridad. Entonces se polarizan los electrodos 22.2 positivamente, los electrodos 22.1 negativamente. La separación de calcita se realiza ahora en el montón de la cámara de electrodos 21.1. La calcita depositada en las partículas de carbono en el montón de la cámara de electrodos 21.2 es desprendida en este estado de polarización y es limpiada con descarga del agua a tratar. Después de un cierto periodo de tiempo se realiza entonces de nuevo un cambio de la
polaridad.

Se ha mostrado que, según la invención, un cambio de la polaridad con una duración periódica mayor de 30 segundos proporciona un buen rendimiento. Si se mantiene un intervalo de tiempo más corto, entonces se reduce la efectividad y, por lo tanto, el rendimiento del dispositivo.

Por este motivo, se ha revelado también que es ventajoso que se utilice una electrónica de conmutación, que controla el proceso de cambio de la polaridad. A este respecto, en el caso de tomas de agua sincronizadas, deberían añadirse los tiempos de paso individuales. Solamente después de la duración predeterminada del intervalo total (por ejemplo, de 30 segundos) se realiza entonces un cambio de la polaridad.

Para la optimización del funcionamiento del dispositivo, se puede utilizar un flujómetro volumétrico. Éste determina continuamente o a intervalos de tiempo la cantidad del agua a tratar en circulación. La intensidad de la corriente de tratamiento es regulada entonces en función de este valor determinado. Se puede utilizar también un flujómetro volumétrico de una manera alternativa o adicional para la indicación del instante de mantenimiento. Tanto pronto como se ha determinado una cierta cantidad de agua, se emite una señal, que solicita la substitución del montón de granulado.

Para poder tomar determinaciones sobre el estado de desgaste, puede estar integrada una unidad de medición en el dispositivo, que mide la conductibilidad del montón de granulado.

Una configuración del dispositivo según la invención puede estar constituida de tal manera que están formados dos o más grupos de electrodos (22.1, 22.2). En primer lugar, se acciona solamente uno de los grupos hasta que éste, condicionado por el envejecimiento y/o condicionado por la potencia, no tiene ya capacidad funcional suficiente. Entonces se conmuta a un segundo grupo o bien se conecta éste adicionalmente.

Claims (10)

1. Dispositivo para la reducción o evitación de la formación de piedra en soluciones acuosas, con una carcasa, que presenta zonas de conducto para la conducción del agua a tratar, estando alojados en la carcasa al menos un primero y un segundo electrodo, estando polarizados los primeros y segundos electrodos alternando positiva y negativamente, siendo utilizada una electrónica de conmutación que controla el proceso de cambio de polaridad y estando alojado en la carcasa un montón de material conductor de electricidad, caracterizado porque los primeros y segundos electrodos (22.1, 22.2) están alojados en primeras y segundas cámaras de electrodos (21.1, 21.2) separadas unas de las otras y aisladas eléctricamente entre sí por medio de uno o varios cuerpos aislantes (50), porque las cámaras de electrodos (21.1, 21.3) están rellenas, respectivamente, por medio de un montón de material conductor de electricidad, que está constituido por un granulado unitario y porque los cuerpos aislantes (50) son permeables para el agua a tratar, pero son impermeables para el granulado del montón.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el montón está constituido, como electrodo de lecho sólido, por granulados de carbón.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los cuerpos aislantes (50) están configurados como paredes de mamparo y presentan una zona de paso del tipo de tamiz para el agua a tratar, siendo las anchuras de la abertura de los orificios que forman las zonas de paso menores que la dimensión de la sección transversal del grano de las partículas del montón.

4. Dispositivos según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los primeros y segundos electrodos (22.1, 22.2) están configurados en forma de barra y están rodeados por el montón sobre toda su periferia del lado longitudinal.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la carcasa (25) está alojada una zona de conducto (20), que está rodeada por una zona, que recibe las cámaras de electrodos (21.1, 21.2), porque la sección de conducto (20) está en comunicación espacial con las cámaras de electrodos (21.1, 21.2) a través de las aberturas, porque el lado de las cámaras de electrodos (21.1, 21.2), que está alejado de la sección de conducto (20) en dirección radial, está cubierto por medio de una envoltura (23) permeable al líquido, y porque en la carcasa (25) se conecta otra zona de conducto (24) en la envoltura (23).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las cámaras de electrodos (21.1, 21.2) están separadas entre sí con cuerpos aislantes (50) que se extienden esencialmente en la dirección de la circulación del agua a tratar.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las cámaras de electrodos (21.1, 21.2) están separadas entre sí con cuerpos aislantes (50) que se extienden transversalmente a la dirección de la circulación del agua a tratar, y porque las cámaras de electrodos (21.1, 21.2) están dispuestas una detrás de la otra en la dirección de la circulación.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las cámaras de electrodos (21.1, 21.2) de diferente polaridad están atravesadas por corrientes volumétricas diferentes del agua a tratar.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la duración polar de la fase catódica y de la fase anódica de al menos uno de los electrodos (22.1, 22.2) está seleccionada diferente.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los electrodos (22.1, 22.2) están dispuestos al menos parcialmente concéntricos a la sección de conducto (20) dispuesta en la carcasa (25), y porque los electrodos (22.1, 22.2) dispuestos sobre un círculo primitivo alrededor de la sección de conducto (20) están distribuidos de una manera equidistante entre sí en la dirección del entorno.