ES2264618B1 - Sistema mecanico mejorado para la distribucion de fluidos en recuperadores de energia de sistemas para la desalacion de agua. - Google Patents
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Abstract
Sistema mecánico mejorado para la distribución de fluidos en recuperadores de energía de sistemas para la desalación de agua. El sistema incluye un par de torres (2, 3), presurizada y despresurizada, respectivamente, con sendos flotadores (4) que separan el agua de mar o salada de la salmuera. La distribución de entrada y salida de los fluidos se consigue mediante una válvula triple (7) que es movida por un eje (11) de un sistema de control mecánico (1) provisto de un par de ruedas excéntricas (20) que son accionadas por un motor (21) y un sistema de engranaje. El sistema de control mecánico (1) incorpora unos muelles (12) y actúa para que un pistón (10) previsto en el interior de la válvula triple (7) se encuentre en posición de arranque; así, al desplazarse éste, un tope (13) abre la válvula (8) y la salmuera penetra en la torre (2 ó 3) despresurizada, con lo cual esta torre se presuriza y se obtiene un balance de presión en ambas dos torres.
Description
Sistema mecánico mejorado para la distribución
de fluidos en recuperadores de energía de sistemas para la
desalación de agua.
La presente invención se refiere a un sistema
mecánico mejorado para la distribución de fluidos en recuperadores
de energía de sistemas para la desalación de agua, por ejemplo del
tipo recogido en la patente española nº 2162592 a nombre del mismo
titular que la presente.
La patente española nº 2134682, presentada el 27
de febrero de 1995, a nombre de Instituto Tecnológico de Canarias,
S.A., recoge un aeromotor para desalar agua con un acoplamiento
mecánico. Este sistema utiliza una turbina eólica para, mediante un
acoplamiento mecánico de rotor-bomba y un circuito
hidráulico, desalar agua con membranas osmóticas. Para ello se
alimenta agua salada filtrada a una bomba, la cual es movida con
elementos mecánicos desde el aeromotor dando presión al fluido en
el circuito de desalación para obtener agua, producto y rechazo.
La solicitud de patente española P200202951,
presentada el 20 de diciembre de 2002 a nombre de Björn Lyng, está
dirigida a un sistema para la desalación de agua basado en energía
eólica y en el que se incorpora un sistema de recuperación de la
energía que transporta la salmuera. Este, recuperador funciona con
un sistema de válvulas que actúan sincronizadas a través de
diferentes cilindros hidráulicos que actúan según programa de
ordenador que da las pertinentes órdenes para la operación.
El sistema de recuperación recogido en dicha
solicitud, que es ciertamente interesante par los fines
pretendidos, adolece, sin embargo, de una serie de inconvenientes
que si bien no afectan a su funcionamiento, sí se pueden mejorar
notablemente en cuanto a costos y construcción. Así, el sistema de
cilindros hidráulicos imprime un cierto retraso en el ciclo que
puede mejorarse considerablemente. Por otra parte, existe una
dependencia del sistema informático para el seguimiento del
funcionamiento correcto de toda la instalación, lo cual encarece el
sistema y produce algunas averías que requieren la presencia de un
personal cualificado para su reparación.
El sistema mejorado para la distribución de
fluidos objeto de la presente invención, previsto para ser
incorporado en recuperadores de energía de sistemas para la
desalación de agua, por ejemplo del tipo recogido en la patente
española 2162592, prescinde del sistema de cilindros hidráulicos y,
por consiguiente, del sistema de vigilancia informático. Todo este
sistema es sustituido por un conjunto de válvulas especiales que
son accionadas mecánicamente a través de dos ejes acoplados a dos
ruedas excéntricas movidas por un motor eléctrico y un sistema de
reducción y regulación de la velocidad. Este sistema envía agua de
mar y salmuera de rechazo de las membranas, así como desaloja el
residuo foral del agua de rechazo en ciclos muy cortos pero mucho
más rápidos que el sistema anterior, razón por la cual no se
necesitan torres de recuperación grandes que tengan que absorber en
cada ciclo un volumen de agua igual al agua de rechazo. En este
caso, se van produciendo ciclos de entrada y salida muy frecuentes
y periódicos que hacen trabajar todo el sistema más rápido, con
menores dimensiones y, por consiguiente, considerablemente más
económicos.
En resumen, el nuevo sistema objeto de la
presente invención simplifica y mejora el funcionamiento del
recuperador de energía de desalación por ósmosis inversa patentado
en España con el número 21625292, eliminando el control
electrónico, el sistema hidráulico, y consiguiendo un tamaño más
pequeño del recuperador, lo que aumenta su operatividad en las
instalaciones.
Al suprimirse el sistema electrónico, se
prescinde de los programas informáticos, así como su desarrollo y
mantenimiento, lo que redunda en un ahorro de costes y la ausencia
de equipos electrónicos cuyo funcionamiento en una atmósfera más
húmeda y de salitre acarrea problemas de funcionamiento.
Por otra parte, con el sistema objeto de la
presente invención se suprime el sistema hidráulico, lo que elimina
los problemas de pérdida de aceite en las proximidades del proceso
de producción de agua potable, produciendo un ahorro en el conjunto
de equipos hidráulicos, como son los cilindros, las válvulas, las
tuberías de alta presión y las bombas hidráulicas. Por último, el
tamaño del recuperador queda reducido, así como también el tiempo
en el ciclo del proceso, produciéndose un gran ahorro en la
fabricación de los recuperadores, compitiendo con niveles más
atractivos y consiguiéndose una instalación más barata con la que se
abren nuevos mercados en el campo de la agricultura y en el del
agua potable en general.
El sistema mejorado para la distribución de
fluidos en recuperadores de energía de sistemas para la desalación
de agua objeto de la presente solicitud se caracteriza porque se
compone de un par de torres, presurizada y despresurizada,
respectivamente, con sendos flotadores que separan el agua de mar o
salada de la salmuera. La distribución de entrada y salida de estos
fluidos se regula mediante una válvula triple que es movida por un
eje de un sistema de control mecánico provisto de un par de ruedas
excéntricas que son accionadas por un motor y un sistema de
engranaje. Está previsto asimismo una válvula de presurización de la
torre despresurizada, incorporada en un pistón en el interior de la
válvula triple que se abre al ser accionada por el eje del sistema
de control. Este sistema incorpora también unos muelles y actúa
para que el pistón de la válvula triple se encuentre en posición de
arranque; al moverse éste, un tope abre la válvula y la salmuera
penetra en la torre despresurizada, con lo cual dicha torre se
presuriza y se obtiene un balance de presión en las dos torres,
abriéndose una válvula para evacuar la salmuera al exterior.
De acuerdo con la invención, la válvula de
salida está provista de una válvula destinada al balance de presión
en ambos lados del pistón.
Asimismo, es característica del sistema el que
la regulación de la distribución de entrada y salida de los fluidos
se efectúe por un mismo conducto a través de un conjunto de
válvulas de retención en forma de T en posición vertical, cuyas
fases de cierre/apertura determinan la entrada/salida de los
fluidos.
Asimismo, de acuerdo con la invención, las
válvulas de retención de entrada/salida están conectadas entre sí
en su parte trasera para mantener las mismas altas/bajas
presiones.
Es asimismo una característica del sistema
objeto de esta solicitud el que la nivelación de la presión en los
lados de la válvula triple se efectúa mediante la válvula de
presurización.
La figura 1 muestra una vista esquemática de la
instalación completa para la desalación de agua; y
La figura 2 una vista en sección del sistema
mecánico mejorado para la distribución de fluidos objeto de la
invención.
En lo que sigue, y con ayuda de los dibujos que
se acompañan, se describirá una forma de realización preferida del
objeto de la invención.
Con referencia a la figura 1, en ella se muestra
una vista esquemática de la instalación completa del sistema para
la desalación de agua que incorpora un sistema mecánico mejorado
para la distribución de los fluidos entre los recuperadores de
energía. Como se puede observar, por una parte el agua a desalar
procedente del pozo (22) tiene dos direcciones. Una va directamente
a la bomba de presión (5) y sale por (25) para entrar directamente
en las membranas (6), donde se genera agua producto y salmuera a
alta presión que se canaliza por la conducción (26) al sistema
objeto de la invención. La otra parte del agua a desalar procedente
del pozo (22) se introduce en un tanque de presión (23) que luego
la introduce a través de (27) en el sistema del recuperador para
ser conducida por la presión de la salmuera procedente de (26) y a
través de una bomba (24) que nivela la presión al estado procedente
de la bomba (5) y se introduce a través de la conducción (30) en un
nuevo juego de membranas (6) que produce más agua producto.
Haciendo referencia ahora a la figura 2 de los
dibujos, en ella se muestra una vista en corte longitudinal del
sistema mecánico mejorado para la distribución de fluidos en
recuperadores de energía de sistemas para la desalación de agua
objeto de esta invención.
En el inicio del ciclo, el agua de mar
procedente del tanque de presión (23) se introduce en la torre (2)
o (3) a través de unas conducciones (28) o (29), según el caso y en
ese momento la torre que recibe esta agua no tiene presión y está
llenando la otra torre con salmuera a presión que impulsa el
flotador (4) el agua de mar que está en la parte superior para, a
través de la canalización (20) en un caso o (29) en otro,
introducirla a través de (30) en las membranas (6). Esta regulación
de distribución se hace con la válvula triple (7) que está movida
por el eje (12). Un control mecánico en (1) hace cambiar el flujo
de una torre a otra torre (2) o (3), y el mismo control mecánico
abre la torre sin presión para verter la salmuera desecho al
exterior a través de (14). Una válvula de presurización (8) actúa
para conectar la presión a la torre derecha, antes que la salmuera
llegue a la misma torre. La válvula triple no se puede mover hasta
que no esté nivelada la presión en los dos lados de la válvula, lo
que se consigue con la pequeña válvula (8) en el conjunto del
pistón (10) que está dentro de la válvula triple (7); la pequeña
válvula (8) se abre accionada por el eje (11); el sistema mecánico
con muelles (12) actúa para que el pistón de la válvula triple (10)
se quede en posición de arranque; cuando el pistón (10) se mueve,
un tope (13) abre la pequeña válvula (8), en este caso la salmuera
pasa por el exterior del pistón (10) a través de la válvula (8) y
entra en la torre (3), se presuriza la torre y se obtiene un
balance de presión en las dos torres que es el momento en que se
puede mover el pistón (10) de la posición cerrada en la torre
derecha (3) a la posición cerrada de la torre izquierda (2); en
esta posición salta el pistón a la posición mediana entre los dos
muelles (12) con cada tope (13) colocado a cada lado de la válvula
y se abre la válvula (14) para dar salida a la salmuera al
exterior.
La válvula (14) va provista de una pequeña
válvula (15) llamada de "descanso", que permite el balance de
presión en ambos lados del pistón, ya que de lo contrario no se
podría accionar. Cuando la torre izquierda se vacía al salir la
salmuera, se va llenando en la parte superior de la boya con agua
de mar, se cierra la válvula de salida (14) cuando la torre está
llena de agua de mar. El próximo paso del ciclo cambia el flujo de
salmuera por la válvula triple del lado derecho a la torre
izquierda, que empuja nuevamente el agua de mar hacia las
membranas.
Se ha desarrollado un nuevo sistema de
regulación de la circulación de entrada y salida de agua por el
mismo conducto a través de un conjunto de válvulas de retención
(17) que consiste en una "T" en posición vertical, que en
posición de reposo y por gravedad está cerrado a la entrada de agua
salada de mar a baja presión en la parte inferior y agua salada en
alta presión en la parte superior. Se han montado en el conducto de
entrada la "T" de entrada (18) con posición de reposo en el
fondo de la "T" y en la "T" de salida (19) sendas válvulas
de retención; de este modo la válvula (18) permanece abierta y
penetra el flujo de agua procedente de la torre sin presión, pero
cuando la torre se presuriza se cierra esta válvula y se abre la
válvula (19) para permitir la salida del agua salada con presión.
Tanto en las válvulas "T" de entrada como en las válvulas
"T" de salida están conectadas entre ellas la parte trasera de
la válvula para mantener en un caso la misma alta presión como en
el otro caso la misma baja presión.
Cuando la torre está presurizada, p.e. la torre
(2) el agua puede salir por el tope de la torre (29) hacia (30)
pero no puede salir por la conducción de entrada (27) que está
bloqueada por la válvula.
La alimentación del recuperador se realiza a
través de un tanque de presión, 2-3 bar, para
conducir el agua hasta el tope de la torre, llenando su torre
respectiva hasta que llegue a la contraválvula para invertir el
ciclo. El tiempo de salida de la salmuera se puede regular en el
propio tanque de presión, ya que la presión en la parte superior
del flotador tiene la misma presión que el resto de la torre y el
tanque de presión, menos la presión debida a la diferencia de
altura en cada torre.
Ha de entenderse que lo que antecede constituye
meramente una forma de realización preferida del sistema mecánico
objeto de la invención y que los expertos en la técnica podrán
reconocer variaciones y modificaciones al mismo que han de
considerarse que caen dentro del alcance de la invención, la cual
queda únicamente limitada por las reivindicaciones anejas.
Claims (5)
1. Sistema mecánico mejorado para la
distribución de fluidos en recuperadores de energía de sistemas
para la desalación de agua, caracterizado porque se compone
de un par de torres (2, 3), presurizada y despresurizada,
respectivamente, con sendos flotadores (4) que separan el agua de
mar o salada de la salmuera, regulándose la distribución de entrada
y salida de los fluidos mediante una válvula triple (7) que es
movida por un eje (11) de un sistema de control mecánico (1)
provisto de un par de ruedas excéntricas (20) que son accionadas por
un motor (21) y un sistema de engranaje; con una válvula de
presurización (8) de la torre (2 ó 3) despresurizada, incorporada en
un pistón (10) en el interior de la válvula triple (7), que se abre
al ser accionada por el eje (11); el sistema de control mecánico (1)
incorpora unos muelles (12) y actúa para que el pistón (10) de la
válvula triple (7) se encuentre en posición de arranque; al moverse
éste, un tope (13) abre la válvula (8) y la salmuera penetra en la
torre (2 ó 3) despresurizada, con lo cual dicha torre se presuriza,
obteniéndose un balance de presión en las dos torres (2, 3), y se
abre una válvula (14) para evacuar la salmuera al exterior.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la válvula de salida (14) está provista
de una válvula (15) destinada al balance de presión en ambos lados
del pistón (10).
3. Sistema según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque la regulación de la distribución de
entrada y salida de los fluidos se efectúa por un mismo conducto a
través de un conjunto de válvulas de retención (17, 18, 19) en forma
de "T" en posición vertical, cuyas fases de cierre/apertura
determinan la entrada/salida de los fluidos.
4. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque las válvulas (18, 19) de entrada/salida
están conectadas entre sí en su parte trasera para mantener las
mismas altas/bajas presiones.
5. Sistema según las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la nivelación de la
presión en los lados de la válvula triple (7) se efectúa mediante la
válvula de presurización (8).
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